Dissertação

{en_GB=Development of a Control Platform for an Hybrid Dropfoot Orthosis} {} EVALUATED

{pt=Este documento apresenta uma placa electrónica capaz de controlar uma ortótese activa para correcção da patologia do pé-pendente. O dispositivo faz aquisição de quatro unidades inerciais posicionadas na canela e peito do pé e seis sensores de pressão embutidos numa palmilha a uma frequência máxima seleccionável de 300 Hz, controlando um dispositivo de electroestimulação e até quatro canais de actuadores através de sinais de PWM (nomeadamente magneto-reológicos). Tendo em vista a portabilidade, o desenho final da placa não ultrapassará a área de metade de um cartão de crédito e 10 mm de altura, uma vez que foi baseado na placa Manage do sistema FlexSea. Os algoritmos de aquisição e controlo podem ser gerados a partir de modelos de Simulink de modo a simplificar o processo, e as variáveis podem ser armazenadas na memória embutida ou transferidos para o computador através da porta micro-USB. A capacidade da placa enquanto dispositivo de recolha de dados foi avaliada através de testes em vários ensaios de marcha e a capacidade de gerar saídas foi testada por aplicação directa de comandos. A capacidade computacional supera outros sistemas encontrados na literatura devido a avaçada unidade de processamento de ”floating point” ´ıncluída no micro-controlador escolhido (180MHz). O objectivo desta placa não se prende apenas com o controlo de uma ortótese híbrida para a patologia do pé-pendente, mas também com a abrângencia de ser um dispositivo portátil utilizável em diversas investigações no âmbito da Biomecânica para Reabilitação., en=Within the scope of human gait aid systems, a control board capable of driving a Dropfoot orthotic device is proposed. The device acquires the required signals from four inertial units and six insole pressure sensors at a maximum selectable rate of 300 Hz, and controls a Functional Electro-Stimulation module as well as four channels of any kind of PWM controlled actuator (magneto-rheological dampers for example). Having wearability in mind, the board’s final design should present an area of approximately half a credit card, and height not greater that 10 mm, given it was based in the design of a FlexSea Manage board. Algorithms may be generated from Simulink models in order to simplify the process, and data may be logged into an on-board memory or via micro USB port to a laptop. The board capability as a gait analyzing device was assessed by testing it for several trials, and the output capability was tested by direct commanding of the driving signal. The processing power outperforms other systems present in literature due to the advanced floating point processing unit included in the chosen 180MHz clock micro-controller. The main goal of this control board is not only to present itself as a solution for hybrid Dropfoot assistance orthoses, but to provide a truly wearable platform for research projects in the field of Rehabilitation Biomechanics.}
{pt=Biomecânica do Tornezelo, Ortóteses Activas para o Tornozelo, FlexSea, Electroestimulação Functional, Protótipagem de Plataforma de Controlo, en=Ankle Biomechanics, Active Ankle-Foot Orthosis, FlexSea, Functional Electrostimulation, Prototyping Control Platform}

Outubro 27, 2017, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Jorge Manuel Mateus Martins

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado