Publicação

Biomechanical analysis of the human gait cycle for different scenarios

Detalhes bibliográficos
Resumo:	O objectivo geral do presente trabalho é a caracterização experimental da biomecânica da marcha humana através do Cassino Tracking System (CaTraSys). O CaTraSys, concebido no Laboratory of Robotics and Mechatronics, University of Cassino and South Latium, é um sistema que avalia a posição/orientação e força exercida por sistemas multicorpo ao longo de grandes trajectórias usando um conjunto de cabos em arquitectura paralela. É um sistema económico e de fácil operação. O sistema proposto poderia ter aplicação clínica como dispositivo de avaliação, por exemplo no campo das terapias de reabilitação. No presente trabalho é usada uma configuração de três cabos ligados ao joelho e outros três ligados ao tornozelo (configuração 3-3). O set-up experimental consiste em um tapete rolante não motorizado e a população testada encontra-se entre os 20 e os 28 anos de idade. Diferentes condições experimentais são avaliadas: um teste de referência, em que o sujeito anda a uma velocidade seleccionada pelo próprio (estimado para 5 km/h); um teste de carga, em que a marcha é efectuada com um peso extra de 6 kg; um teste de calçado, onde é pedido ao sujeito que realize o teste com um calçado diferente; e por fim um teste de velocidade rápida, em que a velocidade de marcha é aumentada, sem que ocorra corrida (estimado para 8 km/h). O princípio de funcionamento do CaTraSys é baseado nos cálculos de trilateração, que resumidamente determinam a posição do end-effector a partir de três comprimentos de cabos. No campo da aquisição de dados, o procedimento de calibração e cálculo de forças são também abordados. O software usado para o processamento de dados é o LabVIEW e o MATLAB. Para a análise de dados, diferentes técnicas são usadas. Primeiramente é necessário proceder ao pré-tratamento do sinal, pelo que é usado o filtro Butterworth. Para a obtenção da trajectória média, um tratamento estatístico é elaborado. O ângulo da perna apresentado durante o teste é calculado. O método das diferenças finitas é usado para o cálculo da velocidade e aceleração a partir dos dados de trajectória. Características básicas dos padrões de marcha 2D e 3D são discutidas, para os resultados experimentais de trajectória, ângulo da perna, velocidade, aceleração e forças do end-effector. Diferentes condições de teste e características antropométricas são avaliadas a fim de estudar a sua influência sobre a marcha da população. Para que uma análise objectiva seja possível, são determinados parâmetros espaciotemporais.
Autores principais:	Almeida, Maria João Correia Varela de
Assunto:	human gait catrasys treadmill 3D trajectory mean trajectory gait parameters marcha humana passadeira rolante trajetória 3D trajetória média parâmetros de marcha
Ano:	2012
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	inglês
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho

Descrição
Resumo:	O objectivo geral do presente trabalho é a caracterização experimental da biomecânica da marcha humana através do Cassino Tracking System (CaTraSys). O CaTraSys, concebido no Laboratory of Robotics and Mechatronics, University of Cassino and South Latium, é um sistema que avalia a posição/orientação e força exercida por sistemas multicorpo ao longo de grandes trajectórias usando um conjunto de cabos em arquitectura paralela. É um sistema económico e de fácil operação. O sistema proposto poderia ter aplicação clínica como dispositivo de avaliação, por exemplo no campo das terapias de reabilitação. No presente trabalho é usada uma configuração de três cabos ligados ao joelho e outros três ligados ao tornozelo (configuração 3-3). O set-up experimental consiste em um tapete rolante não motorizado e a população testada encontra-se entre os 20 e os 28 anos de idade. Diferentes condições experimentais são avaliadas: um teste de referência, em que o sujeito anda a uma velocidade seleccionada pelo próprio (estimado para 5 km/h); um teste de carga, em que a marcha é efectuada com um peso extra de 6 kg; um teste de calçado, onde é pedido ao sujeito que realize o teste com um calçado diferente; e por fim um teste de velocidade rápida, em que a velocidade de marcha é aumentada, sem que ocorra corrida (estimado para 8 km/h). O princípio de funcionamento do CaTraSys é baseado nos cálculos de trilateração, que resumidamente determinam a posição do end-effector a partir de três comprimentos de cabos. No campo da aquisição de dados, o procedimento de calibração e cálculo de forças são também abordados. O software usado para o processamento de dados é o LabVIEW e o MATLAB. Para a análise de dados, diferentes técnicas são usadas. Primeiramente é necessário proceder ao pré-tratamento do sinal, pelo que é usado o filtro Butterworth. Para a obtenção da trajectória média, um tratamento estatístico é elaborado. O ângulo da perna apresentado durante o teste é calculado. O método das diferenças finitas é usado para o cálculo da velocidade e aceleração a partir dos dados de trajectória. Características básicas dos padrões de marcha 2D e 3D são discutidas, para os resultados experimentais de trajectória, ângulo da perna, velocidade, aceleração e forças do end-effector. Diferentes condições de teste e características antropométricas são avaliadas a fim de estudar a sua influência sobre a marcha da população. Para que uma análise objectiva seja possível, são determinados parâmetros espaciotemporais.