Resumo de Prótese

Proposta de um Sistema de Controle de uma Prótese Mioelétrica Multifunção para Membros Superiores.

O controle de uma prótese mioelétrica multifunção para membros superiores e compara sua estrutura com outros trabalhos. Em diversos blocos do sistema são divididos e comentados da seguinte forma: sinal e sensores mioelétricos, tratamento analógico, processamento digital, controle, atuação e sensoriamento. Foi considerado ainda um sistema de propriocepção, de forma a interagir com o paciente servindo como mecanismo aferente. Para a realização dos testes, antes da implementação da prótese, foi construído um dedo artificial visando o estudo das características antropomórficas anatômicas e cinemáticas.

 Muitos trabalhos tratam do projeto e construção de próteses mioelétricas para membros superiores algumas delas com interessantes soluções mecânicas ou eletrônicas e outras com boas estratégias de controle. A proposta de mostrar uma estratégia geral de controle visando a construção de uma prótese mioelétrica multifunção para membros superiores, as técnicas de reconhecimento de padrões, aliados a uma estratégia de controle bem definida permitirão que a prótese se adapte ao paciente. Vários componentes serão então projetados, desde os sensores de aquisição de sinais mioelétricos até o mecanismo da mão artificial.

O controle do movimento é dividido em duas partes: controle do tipo do movimento a ser executado e controle da força de preensão. A força de preensão é definida pela intensidade do sinal, este valor é obtido no período em que o sinal é estocástico. Para que o paciente tenha o conhecimento da força executada na preensão, foi proposto um sistema de estimulação eletrotáctil, proporcionando um fechamento na malha paciente/prótese. Com relação a posição, o fechamento desta malha é feito através de realimentação visual.

Para minimizar o ruído do sinal, que é composto por baixas amplitudes, é recomendado que se utilize elétrodos chamados de elétrodos ativos, estes são confeccionados com um amplificador diferencial muito próximo dos elétrodos de detecção. Os elétrodos de detecção são compostos por duas barras de prata dispostas paralelamente e distantes 1cm entre si, de acordo com a configuração sugerida por DeLuca,. A melhor localização do elétrodo é entre o ponto motor e o tendão de inserção do músculo, e as barras de prata do elétrodo devem estar perpendiculares às fibras musculares.

O tratamento analógico é composto pela fase de amplificação (elétrodo ativo) e filtragem. Este tratamento é realizado com intuito de adequar o sinal para que o mesmo possa ser processado no BPD O amplificador diferencial utilizado neste projeto apresenta ganho de 1000 vezes. Após o tratamento analógico o sinal será convertido de analógico para digital e processado dentro do BPD, que o submeterá a uma nova filtragem, agora digital, e fará o reconhecimento do sinal. O reconhecimento dos padrões da contração foi realizado através de um programa desenvolvido em linguagem C, Para que a prótese realize o movimento somente quando exista um sinal de controle (contração muscular) é necessário que seja identificado o início da contração. Este processo é realizado da seguinte forma: o sinal é monitorado até identificar que uma amostra ultrapassa o limiar, nesse momento lê-se os 40ms seguintes, então é confirmado se nesta janela o valor eficaz do sinal está acima do limiar, quanto mais intensa for a contração muscular, maior será a amplitude do sinal mioelétrico, portanto maior será a quantidade de energia presente no sinal e consequentemente a garra segurará o objeto com maior força. O controle da prótese é baseado em uma unidade de controle digital (BCD), capaz de coordenar todos os movimento da prótese, utilizando os sinais de controle oriundos do BPD e dos sensores, propiciando ao usuário uma simplicidade na utilização. A prótese de mão baseia-se num modelo antropomórfico, como dito anteriormente, porém com um número reduzido de graus de liberdade. Esta redução é necessária devido ao espaço restrito da prótese e para facilitar o acionamento e controle dos dedos artificiais. Com o objetivo de aperfeiçoar o projeto do mecanismo e do sistema de controle, pretende-se acrescentar ao dedo sensores de força e posição, de forma a melhorar a realimentação desse sistema. Considerando que os servomotores utilizados na montagem de teste são inviáveis para a construção da prótese, serão pesquisados quais atuadores melhor se adaptam para esta aplicação. Talvez a melhor opção seria o uso de motores piezelétricos, porém seu custo inviabiliza a criação de um protótipo no momento.