Dissertação

{en_GB=Auxiliar de locomoção compacto para pessoas com mobilidade reduzida} {} EVALUATED

{pt=Com o aumento constante da população idosa, o número de casos de deficiências motoras tem crescido, tal como a necessidade de um dispositivo de auxílio à locomoção menos intrusivo. A maioria dos aparelhos desenvolvidos recentemente são criados com o uso hospitalar ou clínico em mente, não existindo um aparelho que os pacientes possam usar em casa, enquanto o défice de mobilidade ainda é leve, ou quando terminam o acompanhamento hospitalar mais intenso, como a fisioterapia. Esta dissertação propõe uma bengala robótica que auxilia pessoas com défice ligeiro de locomoção, ajudando os utilizadores a manter e recuperar o equilíbrio em situações de marcha e parados em pé. O projecto é baseado no monociclo e é controlado utilizando full-state feedback cujo ganho é obtido através de um LQR e utilizando técnicas polinomiais de colocação de pólos. O modelo matemático, o controlo e o hardware do protótipo são analisados detalhadamente, e o seu desempenho é comprovado por simulações e experiências reais, verificando o seu comportamento. A eficácia do protótipo em aplicações reais foi verificada, sendo testado o seu comportamento quando utilizado por utentes com e sem dificuldades de locomoção, em situações de deslocação normal, situações de utilizador parado e situações de perigo de desequilíbrio. Em todos os testes o dispositivo apresentou um desempenho acima do esperado, confirmando a viabilidade do conceito., en=With the constant increase of the elder population, the number of cases of walking disabilities has grown, together with the need for a less intrusive locomotion aiding device. Most devices developed recently are created with an hospital or clinical use in mind, lacking a device that patients can use at home, while their locomotion disability is still light, or when they finish the heavier hospital attendance like physiotherapy. This dissertation proposes a robotic cane that gives assistance to people with light locomotion disabilities, helping users maintain and recover their balances in standing and walking situations. The design is based on an unicycle, and is controlled using full state feedback with gain obtained by LQR and using polynomial pole placement techniques. The mathematical model, the control and the hardware of the prototype are analysed in detail, and its performance is confirmed by simulations and real-life experiments, verifying its behaviour. The effectiveness of the prototype in real world applications was verified, testing its behaviour when used by users with and without mobility impairments, in situations of normal movement, situations of user standing and situations of danger of imbalance. In all tests, the device performed better than expected, confirming the concept viability.}
{pt=Bengala robótica, assistência ligeira de locomoção, auxiliar de locomoção compacto, deficiência de locomoção, mobilidade reduzida, monociclo, en=Robotic cane, light locomotion assistance, compact locomotion assistant, locomotion disabilities, reduced mobility, unicycle}

Janeiro 26, 2021, 11:30

Orientação

ORIENTADOR

Cristina Manuela Peixoto Santos

Universidade do Minho

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

João Fernando Cardoso Silva Sequeira

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar