Controle de uma prótese experimental do segmento mão-braço por sinais mioelétricos e redes neurais artificiais

Abstract

As pesquisas científicas no campo de engenharia de reabilitação estão proporcionando cada vez mais mecanismos que visam ajudar pessoas portadoras de alguma deficiência física a executar tarefas simples do dia-a-dia. Com isso em mente, esse trabalho tem a finalidade de desenvolver uma prótese robótica experimental de forma a implementar, na mesma, um sistema de controle que utiliza sinais musculares e redes neurais artificiais para a caracterização e replicação de determinados movimentos de um braço humano, com o com o objetivo de possibilitar futuramente a integração em sistemas de reabilitação. Ensaios preliminares demonstraram que para a caracterização de movimentos simples realizados por um braço humano, o uso exclusivo de técnicas simples de processamento de sinal é suficiente, como a utilização do valor rms. No entanto, para a caracterização de movimentos complexos é necessário um processamento mais complexo do sinal, como a utilização de uma rede neural artificial, que possibilita a caracterização tanto de movimentos simples como de movimentos compostos. Além disso, o desenvolvimento de uma prótese experimental baseada em motores de passo permitiu a repetição de alguns desses movimentos reais.

The scientific researches in the field of rehabilitation engineering are increasingly providing mechanisms to help people with a disability to perform simple tasks of day-to-day. With that in mind, this work aims to develop an experimental robotic prosthesis in order to implement, in the same, a control system that uses muscle signals and artificial neural networks for characterization and replication of certain movements of a human arm, with order to enable further integration of the prosthesis in rehabilitation systems. Preliminary tests showed that for the characterization of simple movements performed by a human arm, the exclusive use of simple techniques of signal processing is sufficient, as the use of the rms value. However, for the characterization of complex movements is required a more complex signal processing, such as the use of an artificial neural network, which enables the characterization of both simple movements such as complex movements. Furthermore, the development of an experimental prosthesis based on stepper motors allow the repetition of some of the real movements.