Modelagem e simulação de dispositivo manual auxiliar para mobilidade de cadeirantes com paraplegia por lesão medular

Abstract

Os movimentos de extensão ou flexão corporal em um indivíduo saudável são atividades físicas rotineiras necessárias para sua autonomia e independência. As lesões da medula espinhal e do cérebro são as principais causas da paraplegia, que impossibilitam a locomoção humana com autonomia. O uso de uma cadeira de rodas os auxiliará em sua mobilidade horizontal diária. Mas a possibilidade de uso de um dispositivo ortético que lhe permita aumentar a amplitude dos movimentos de extensão ou flexão, contribuirá na manutenção da sua densidade óssea, melhorando sua circulação sanguínea e ampliação do tônus muscular, envolvendo tensão em músculos, artérias ou outros tecidos orgânicos além de reflexos involuntários excessivos. Por conseguinte, este estudo objetiva apresentar um modelo matemático para descrever a trajetória dos nós correspondentes as juntas móveis e extremidade superior de um dispositivo ortético manual de baixo custo, do tipo exoesqueleto, a ser acoplado na cadeira de rodas do paraplégico, usando-se de simulação computacional para determinar a variação das posições e velocidades dessas juntas associadas às articulações do seu quadril e membros inferiores, ao realizar movimentos de extensão ou

flexão dos segmentos corporais, além da simulação de um protótipo desenvolvido em CAD. Quanto aos principais resultados decorrentes da pesquisa, primeiramente, obteve-se a trajetória dos nós referentes às juntas móveis e extremidade superior utilizando-se da representação de Denavit-Hartenberg, gerada graficamente por simulação numérico- computacional, no intuito de validar e viabilizar a construção mecânica do dispositivo. Em seguida, a variação das posições e velocidades da junta motora associada à articulação do joelho do usuário do dispositivo, teve sua representação gráfica tangida pelo método interativo multipasso de Runge-Kuta de 4ª ordem, usando-se das equações de Lagrange para simulação numérico-computacional do acionamento do sistema de transmissão, com a aplicação de um torque na manivela do mecanismo robótico proposto, confirmando assim, a sua usabilidade, confiabilidade e segurança. Por último, o desenvolvimento de um protótipo virtual 3D em CAD do dispositivo. Portanto, a confecção e disponibilização desse dispositivo ortético desenvolvido para auxiliar na mobilidade vertical do paraplégico com lesão medular, melhorará sua saúde física, psicológica, independência funcional e bem-estar diário, auxiliando-o na autonomia para apoiar sobre os pés.