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Título: Sistema de aquisição e controle de força em ciclismo assistido por estimulação elétrica
Título(s) alternativo(s): Force acquisition system and control in cycling aided by functional electrical stimulation
Autor(es): Narváez Dorado, Marien Cristina
Orientador(es): Bó, Antônio Padilha Lanari
Assunto: Estimulação elétrica
Esporte adaptado
Lesão medular
Ciclismo
Reabilitação
Data de publicação: 10-Ago-2017
Data de defesa: 17-Fev-2017
Citação: NARVÁEZ DORADO, Marien Cristina. Sistema de aquisição e controle de força em ciclismo assistido por estimulação elétrica. 2017. viii, 60 f., il. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas Eletrônicos e Automação)—Universidade de Brasília, Brasília, 2017.
Resumo: Entre as técnicas utilizadas para reabilitação de pessoas com dificuldades motoras encontra-se a Estimulação Elétrica Funcional, FES. Esta técnica consiste na utilização de pulsos elétricos de curta duração para gerar contrações nos músculos e produzir assim um movimento funcional. Este trabalho estuda a aplicação da estimulação elétrica no contexto do ciclismo assistido para reabilitação e esporte considerando a medição de força e velocidade angular durante a pedalada. No ciclismo por estimulação elétrica o indivíduo aciona o movimento por meio das forças aplicadas sobre os pedais, se fazendo necessário o conhecimento das forças exercidas sobre os mesmos. Com a finalidade de obter informações relacionadas com o desempenho da pessoa pedalando, o processo de fadiga envolvido e o comportamento da força ao longo da pedalada. Foi implementado um sistema instalado no pedal composto de uma estrutura mecânica e uma estrutura eletrônica, para aquisição e processamento do sinal de força. Este sistema de medição permitiu a realização de testes com diferentes estratégias de controle em malha aberta e malha fechada e a avaliação dos mesmos. Os resultados dos testes mostraram o perfil da força durante a pedalada e demonstraram o desempenho satisfatório do controle em malha fechada usando controlador proporcional integral.
Abstract: One of the most used techniques for rehabilitation of people with motor difficulties is the Functional Electrical Stimulation, FES. This technique consists in the use of electric pulses of short duration to generate contractions in the muscles and to produce thus a functional movement. This work studies the application of electrical stimulation in the context of assisted cycling for rehabilitation and sport considering the measurement of strength and angular speed during pedaling. In cycling by electrical stimulation the individual activates the movement by means of the applied forces on the pedals, being necessary the knowledge of the forces exerted on them. In order to obtain information related to the performance of the person pedaling, the process of involved fatigue and the behavior of the force along the pedaling. It was implemented a system installed in the pedal composed of a mechanical structure and an electronic structure, for acquisition and processing of the force signal. This measurement system allowed to execute tests with different control strategies in open and closed loop and the evaluation of them. The test results showed the profile of the force during the pedaling and demonstrated the satisfactory performance of the control in closed loop using integral proportional controller.
Descrição: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017.
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