Controle de impedância ótimo aplicado à reabilitação robótica do caminhar

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Santos, Wilian Miranda dos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: controle ótimo; controle preditivo; estimativa de parâmetros; exoesqueleto; exoskeleton; filtro de Kalman; impedância variável; Kalman filter; optimal control; parameter estimation; predictive control; reabilitação robótica; robotic rehabilitation; variable impedance
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-14052024-085727/

Neste trabalho, é desenvolvido um exoesqueleto para reabilitação de membros inferiores, projetado para atender as características de modularidade de configuração e de atuação. A modularidade de configuração está relacionada ao número de articulações do paciente a serem tratadas, isto é, o exoesqueleto pode ser configurado para tratar uma ou mais articulações do paciente. A modularidade de atuação está relacionada ao tipo de atuação que pode ser realizada, de forma passiva, por meio de molas e amortecedores, ou de forma ativa através de atuadores. Além disso, é desenvolvido um controlador de impedância ótimo para exoesqueletos, projetado para promover a reabilitação do caminhar. A estratégia de controle proposta baseia-se na estimativa dos parârnetros de torque e impedância do paciente durante a marcha. Um observador de distúrbios baseado no momento generalisado, associado com o algoritmo do filtro de Kalman, é utilizado para estimar o torque do paciente. Os parâmetros de rigides e amortecimento são determinados pelo Método dos Mínimos Quadrados, considerando-se o controle motor do paciente modelado como um controle de impedância, com um padrão de marcha pré-definido. Duas estratégias ótimas de controle são consideradas: a primeira estratégia trata-se de um processo de otimização realizado depois de cada passo para obtenção dos parâmetros ótimos de impedâncía dos atuadores para o passo seguinte, e a segunda estratégia consisto em um controlador preditivo baseado em modelo para obtenção dos parâmetros ótimos de impedância ao longo do passo. Para validar as estratégtas, resultados simulados e experimentais com o exoesqueleto proposto são apresentados