Órteses e/ou próteses eletromecânicas e esportivas - Engenharia ...

Engenharia de Reabilitação e BiofeedbackÓrteses e/ou PrótesesEletromecânicas e EsportivasProfessor:Pai Chi Nan1Engenharia Biomédica - UFABCAcionamentoPróteses convencionais21

Próteses eletromecânicasFonte de energiabateriasCaracterísticas das principais baterias tamanho AANiCd NiMH Li-ion LiMVoltagem 1.2 1.25 3.6 3.0Densidade de energia (Wh/L) 45 55 100 140Densidade de energia (Wh/Kg) 150 180 225 300Custo ($/Wh) 0.75 - 1.5 1.5 – 3.0 2.5 – 3.5 1.4 – 3.0Ciclos de carga / descarga 1000 800 1000 1000Efeito memória Sim Não Não NãoPoluição ambiental SIm Não Não Não3Engenharia Biomédica - UFABCMotores DCCom escovasPróteses eletromecânicasPrincipais atuadores das prótesesRotorComutatorEscovasÍmã permanenteEnrolamentosEstatorTerminais42

Motores DCCom escovasPróteses eletromecânicasPrincipais atuadores das prótesesRotorComutatorEscovasNÍmã permanente_+EnrolamentosSSEstator_+Terminais5Engenharia Biomédica - UFABCMotores DCSem escovasPróteses eletromecânicasPrincipais atuadores das próteses63

Motores DCSem escovasPróteses eletromecânicasPrincipais atuadores das prótesesNSNS7Engenharia Biomédica - UFABCPróteses eletromecânicasMotores DCCom escova Sem escovaEficiência Menor MaiorTorque por peso Menor MaiorDesgaste mecânico Maior MenorConfiabilidade Menor MaiorControle Simples ComplexaRuído Maior MenorFaíscas Presente Ausente84

Próteses eletromecânicasDimensionamento de motores DCPerformance máximo• Atuadores não são comparáveis com tecidomuscular em termos de velocidade e força (mesmopeso e volume)• Maximizar velocidade e torqueP= T × ω = cte• Material magnético (feito de terra rara: NdFeB)9Engenharia Biomédica - UFABCTorque X velocidadePróteses eletromecânicasMotor grande com transmissão automática• Abre e fecha com relação força - engrenagem baixa• Mudança de engrenagem para aumentar a força ediminuir a velocidadeMotor DCEngrenagem105

Próteses eletromecânicasTorque X velocidadePreensão sinérgicaAbre e fechaMotor 1: alta velocidade com baixo torqueForça de preensãoMotor 2: baixa velocidade com alto torque11Engenharia Biomédica - UFABCControleCérebroPróteses eletromecânicasSinal EMGSNCMúsculoAmplificadorControladorMotor126

Próteses eletromecânicasExemploMecanismo da mãocom luva cosméticaMioeletrodosBateriaSoquete prostético13Engenharia Biomédica - UFABCPara-OlimpíadaPróteses esportivas• Primeira vez: 1960 em Roma, Itália• Após a segunda guerra• Esporte como parte do programa de reabilitação• Atletas com deficiências de mobilidade Amputações Cegueira Paralisia cerebral• Classificação dos atletas pelo aspecto funcional,específica para cada esporte147

Para-OlimpíadaModalidadesEsqui alpino15Engenharia Biomédica - UFABCModalidadesAtletismoPara-Olimpíada168

Para-OlimpíadaModalidadesAtletismo17Engenharia Biomédica - UFABCModalidadesAtletismoPara-Olimpíada189

Para-OlimpíadaModalidadesBiatlon• Resistência física + Acurácia no tiro19Engenharia Biomédica - UFABCModalidadesHockey sobre geloPara-Olimpíada2010

Para-OlimpíadaModalidadesNatação21Engenharia Biomédica - UFABCModalidadesPara-OlimpíadaDança esportiva sobre rodas2211

Para-OlimpíadaModalidadesBocha23Engenharia Biomédica - UFABCModalidadesFutebol de cincoPara-Olimpíada2412

Para-OlimpíadaModalidadesGolbol• Arremesso de bola contra o gol adversário• 3 X 3 (todos de olhos vendados)25Engenharia Biomédica - UFABCPara-OlimpíadaModalidadesCiclismo• Atletas com deficiência visual, paralisia cerebral, etcBicicleta em tandem2613

Para-OlimpíadaModalidadesRugby27Engenharia Biomédica - UFABCBibliografia• WEIR, R.F. and SENSINGER, J.W. The Design of artificial arms andhands for prosthetic applications. In: KUTZ, M. BiomedicalEngineering and Design Handbook. 2ed. McGraw-Hill Professional.2009. p.537 - 598• BUNING, M.E., RICE, I.M., COOPER, R.E., and FITZGERALD, G.Adaptive sports and recreation technology. In: COOPER, R.A.;OHNABE, H.; HOBSON, D.A. An Introduction to RehabilitationEngineering. Series in Medical Physics and Biomedical Engineering.Boca Raton: Taylor&Francis, 2007. p.385 – 4122814