TCC Exoesqueleto para Corrida

CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO

1. JUSTIFICATIVA

Com o avanço da tecnologia o ser humano vem desenvolvendo alguns equipamentos denominados de exoesqueletos, para vários fins, quase sempre voltados para potencializar uma habilidade do corpo humano ou até mesmo para reabilitação de pessoas que por algum motivo, perderam por completo ou parcialmente alguma capacidade motora.

Um exemplo onde ficou muito conhecido esse tipo de equipamento, foi no ano de 2014 onde foi utilizado um protótipo de um exoesqueleto para fazer com que um tetraplégico pudesse dar o chute inicial da copa do mundo no Brasil.

        O exoesqueleto é uma estrutura externa presente em animais invertebrados, que serve para sustentação, proteção de alguns órgãos, e também serve de alavanca para alguns músculos.

  O exoesqueleto dos invertebrados na sua maioria é constituído de um         material denominado quitina, ou seja, o exoesqueleto nada mais é que uma estrutura esquelética localizada fora do corpo ser vivo.

Baseado nessas informações, será projetado e construído um par de botas mecânica inspirada no modo de andar de um avestruz, onde imagina-se que é possível fazer com que um ser humano seja capaz de obter um ganho de velocidade, e mobilidade ao utilizá-la.

1.  OBJETIVO

Dimensionar, projetar e construir uma Bota Mecânica com foco em gerar um aumento da performance para o usuário que queira obter um ganho de  velocidade em corridas e uma melhor mobilidade para pessoas que tenham dificuldades.

1.  ALCANCES E LIMITAÇÕES

• O peso máximo que a Bota suporta está entre 100 a 120 kg.
• O tamanho do pé para calçar a bota é de 34 a 43.  
• Possibilitar que um ser humano comum possa alcançar uma velocidade de corrida entre 20 a 30 km/h.
• Proporcionar mobilidade para pessoas que tenham dificuldade.

1.  METODOLOGIA

Na execução do projeto será utilizada a metodologia de pesquisas com o objetivo da aquisição de elementos necessários e apropriados para a análise do trabalho:

• Pesquisa bibliográfica em livros: realizar pesquisas em livros de engenharia mecânica (energia elástica, resistência dos materiais, materiais de construção mecânica
• Pesquisa bibliográfica em artigos e trabalhos da área: Analisar as teses e artigos baseados no tema estudado na bibliografia anteriormente exposta.
• Pesquisa em meios digitais (Internet, catálogos eletrônicos, etc.): Utilização da ferramenta com o objetivo de aquisição de artigos científicos em sites indicados.
• Confecção de protótipo funcional e análise dos resultados: Para a realização do trabalho é necessário o desenvolvimento do protótipo com a analise dos resultados obtidos em nossos cálculos e testes com o equipamento físico, comparando assim os resultados obtidos com a análise experimental.

1.  ESTRUTURA DO PROJETO

• Introdução – A introdução contém a justificativa pelo qual o trabalho é desenvolvido, o objetivo desse estudo, alcances e limitações que restringem o estudo visando atingir o objetivo, a metodologia aplicada para obtenção de informações relativas à análise e um resumo do conteúdo dos capítulos que serão apresentados no desenvolvimento do projeto.
• Revisão da literatura – Esse capítulo apresenta, de forma sucinta, trabalhos relacionados ao tema abordado que orientam a evolução do projeto e mostram linhas de raciocínio que outros autores seguiram e conceitos desenvolvidos na obtenção de seus resultados.
• Fundamentação teórica – A fundamentação teórica trata-se de toda a teoria necessária ao desenvolvimento do projeto.
• Estudo de caso – Nesse capítulo são expostos todos os cálculos desenvolvidos a fim de dimensionar o protótipo. Esses cálculos têm base em métodos apresentados nas pesquisas contidas no Capítulo 2 e nas teorias expostas no Capítulo 3.
• Resultados e Discussão – Através dos resultados obtidos através dos procedimentos desenvolvidos no Capítulo 4, os dados estão organizados e apresentados nesse capítulo. Após análise desses resultados, o capítulo incluirá uma discussão em relação ao resultado real (medido) em comparação com o resultado ideal (calculado). Será nessa seção também que as comparações propostas no objetivo do trabalho serão apresentadas.
• Conclusões e Proposta de trabalhos futuros – Esse capítulo contempla as conclusões que são alcançadas após o desenvolvimento do trabalho e propostas para desenvolvimento de trabalhos futuros.

CAPÍTULO 2

2. REVISÃO DA LITERATURA

A empresa japonesa Cyberdyne, desenvolveu atualmente o exoesqueleto HAL-5 (Hybrid Assistive Limb), como mostra a figura 2, que é fruto de pesquisas realizadas por professores e alunos da Universidade de Tsukuba. Esse exoesqueleto desenvolvido tem como objetivo ajudar pessoas que sofrem com algum tipo de limitação física (HAL, Cyberdyne,2011).

[pic 1]

               Figura - 2 (Exoesqueleto sendo utilizado para levantar peso)

               Fonte: (Cyberdyne,2011)

O exoesqueleto opera a partir de sinais enviados pelo cérebro do usuário, sem a necessidade de qualquer tipo de esforço físico. O dispositivo amplia em 80% a força dos membros do usuário, permitindo que até mesmo pessoas com lesões graves na coluna voltem a caminhar (HAL, Cyberdyne,2011).

Pelo avanço da tecnologia nos atuadores e nas fontes de energia, vários protótipos têm sido desenvolvidos ao longo dos últimos anos. Por exemplo, a Figura 1.1 mostra os exoesqueletos criados pela Universidade Berkeley dos Estados Unidos:

 BLEEX Exoskeleton A), ExoHiker B), Hulc C), ExoClimber D), para a área militar. Enquanto que no setor da reabilitação têm sido projetados os exoesqueletos eLEGS E)  e Austin F) . (ZOSS et al., 2005), (STEGER et al., 2006).

[pic 2]

Figura – 2 Exoesqueletos desenvolvidos pela universidade Berkeley.

Fonte: Berkeley Robotics & Human Engineering Laboratory

Os campos mais beneficiados pelo desenvolvimento dos exoesqueletos têm relação com utilizações militares (para aumentar a capacidade dos militares de carregar armas e outros equipamentos) e com a reabilitação física.

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