O Laboratório de Robótica (LabRob) contém os grupos LABROM, Legged e ReRob, atuando em diversas áreas da robótica. Incluindo a robótica para reabilitação através do ReRob, robótica movél com o LABROM e os robós quadrúpedes do grupo Legged.
PROJETOS
Exoesqueleto de Membros Inferiores - ExoTAO
O exoesqueleto de membros inferiores ExoTAO foi desenvolvido com o objetivo de auxiliar na reabilitação de pessoas com deficiência motora, principalmente decorrentes de Acidente Vascular Cerebral (AVC) e lesão medular incompleta. Também é utilizado para avaliar novas estratégias de controle e o desempenho de novos atuadores, em especial, atuadores elásticos em série, e sensores. O desenvolvimento do ExoTAO fez parte do projeto de pesquisa “Órteses Ativas Transparentes para Reabilitação e Assistência à Locomoção”, finaciado pela CAPES, entre 2014 e 2020, que buscou desenvolver novos dispositivos transparentes para assistência e reabilitação. O projeto, de caráter nacional, contou com participação de professores e alunos da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Universidade Federal do Esprírito Santo (UFES) e Universidade de Brasília (UnB).
Dispositivos Robóticos de Reabilitação
O Laboratório de Reabilitação Robótica já desenvolveu ao longo dos anos um conjunto de dispositivos robóticos para reabilitação, incluindo uma plataforma robótica para reabilitação do tornozelo e uma manopla robótica para reabilitação do punho. Também avalia estratégias de reabilitação e controle aplicadas ao robô de reabilitação Anklebot, desenvolvido no MIT, EUA. Os dispositivos robóticos estão sendo avaliados em pacientes que sofreram Acidente Vascular Cerebral (AVC), são portadores da Doença de Parkinson ou possuem comprometimento motor decorrente de Paralisia Cerebral.
Tais dispositivos de reabilitação tem enorme potencial de impacto na sociedade, em especial nas pessoas com deficiência motora, melhorando sua saúde e qualidade de vida. Também tem potencial de impacto econômico, com a venda ou aluguel dos equipamentos para clínicas e hospitais de reabilitação.
Atuadores Elásticos em Série
Dispositivos robóticos de reabilitação, órteses ativas e exoesqueletos precisam de atuadores capazes de atender certos requisitos como baixa impedância de saída, backdrivability, controle de torque ou impedância eficientes e uma estrutura leve e compacta.
Atuadores Elástico em Série (AES) são atuadores que permitem obter tais requisitos, sendo constituídos de um um elemento elástico entre o motor e o seu eixo de saída. Uma vez que o elemento elástico é o componente mais importante no projeto de um AES, o Laboratório de Reabilitação Robótica vem desenvolvendo diferentes molas personalizadas como elemento elástico de seus atuadores. Além disso, o laboratório avalia a implementação de diferentes controladores de torque e impedância para tais equipamentos, assegurando uma interação segura com o paciente e permitindo que novas estratégias de reabilitação sejam avaliadas.
Estratégias Adaptativas para Reabilitação do Caminhar
O projeto de pesquisa propõe desenvolver estratégias adaptativas baseada em impedância variável para a reabilitação do caminhar de pacientes que sofreram Acidente Vascular Encefálico. A estratégia proposta é composta de quatro subsitemas que envolvem a estimativa de posicionamento absoluto de exoesqueletos, o modelo da interação entre o usuário e os dispositivos robóticos, o controle de impedância variável e a estratégia de impedância adaptativa. Os estudos estão sendo realizados com o robô para reabilitação do tornozelo Anklebot e exoesqueleto de membros inferiores ExoTAO.
Estratégias Interativas Utilizando Ambientes de Jogos e Realidade Virtual
O projeto de pesquisa propõe desenvolver estratégias adaptativas baseada em impedância variável para a reabilitação do caminhar de pacientes que sofreram Acidente Vascular Encefálico. A estratégia proposta é composta de quatro subsitemas que envolvem a estimativa de posicionamento absoluto de exoesqueletos, o modelo da interação entre o usuário e os dispositivos robóticos, o controle de impedância variável e a estratégia de impedância adaptativa. Os estudos estão sendo realizados com o robô para reabilitação do tornozelo Anklebot e exoesqueleto de membros inferiores ExoTAO.
Equipamentos do Laboratório
BTS GAITLAB: é um sistema avançado de análise de movimento desenvolvido pela BTS Bioengineering, projetado para a avaliação precisa da marcha e da postura humana. Ele integra diversas tecnologias para fornecer dados objetivos e completos, úteis no diagnóstico clínico, acompanhamento de reabilitação e otimização do desempenho esportivo.
O sistema é composto por:
• Análise Cinemática: Utiliza câmeras infravermelhas de alta velocidade (SMART-DX EVO) para capturar a trajetória de marcadores e calcular os movimentos.
• Análise de Força: Com a plataforma de força P-6000, mede as forças de reação do solo e o centro de pressão, permitindo o cálculo de torques e potências articulares.
• Análise Eletromiográfica (EMG): Usa sensores sem fio FREEEMG para registrar a atividade muscular em tempo real, sem restringir o movimento natural.
Todos os dados são processados e visualizados no software SMART-Clinic, que oferece protocolos de análise validados e padronizados, garantindo avaliações de movimento confiáveis e reproduzíveis. A instalação feita no Laboratório de Robótica conta com 10 câmeras infravermelha para captura de movimentos, 8 sensores FREEEMG e 20 plataformas de força, sendo essa última o maior conjunto montado no mundo.
Composer A3, da Anisoprint: é uma impressora 3D avançada voltada para a fabricação de peças técnicas com alto desempenho mecânico. Utiliza a tecnologia exclusiva de Coextrusão de Fibra Composta (CFC), que permite combinar materiais termoplásticos com fibras contínuas de carbono ou basalto durante a impressão. Isso resulta em peças mais leves e resistentes do que as produzidas com impressão 3D tradicional ou até mesmo com alumínio em alguns casos.
Com um volume de construção generoso (460 x 297 x 210 mm) e extrusores duplos — um para o material base e outro para a fibra de reforço —, a Composer A3 oferece flexibilidade e precisão na produção de componentes funcionais, ideais para prototipagem avançada, engenharia e aplicações industriais. É compatível com uma ampla gama de polímeros e proporciona total controle sobre o posicionamento das fibras, otimizando o desempenho estrutural das peças.
Studio System 2: é uma impressora 3D de metal desenvolvida pela Desktop Metal, ideal para uso em ambientes de escritório. Utiliza a tecnologia Bound Metal Deposition (BMD), que extrude hastes metálicas ligadas por polímeros, sem necessidade de pó metálico ou lasers. O processo ocorre em duas etapas simples: impressão e sinterização, eliminando o uso de solventes. Produz peças metálicas com alta densidade (até 98%) e excelente acabamento, com suportes fáceis de remover e operação segura e limpa — perfeita para prototipagem e produção de baixo volume.
Bancada de testes IC2D: é uma plataforma com dois graus de liberdade colineares. A estrutura é composta por guias lineares, patins e plataformas, sendo capaz de testar diferentes atuadores hidráulicos e/ou elétricos, lineares e/ou rotacionais. Também possui um sistema de acoplamento para células de carga e molas. A bancada tem aproximadamente 1350 x 500 mm de largura e é construída em aço carbono SAE 1020 posteriormente niquelado. Os componentes do sistema de atuador hidráulico incluem o cilindro de dupla ação Hoerbiger LB6 1610 0080 e duas válvulas servo-direcionais de quatro vias da Moog: modelos E024 e G761, com larguras de banda de 250 Hz e 450 Hz, respectivamente. A estrutura também é compatível com outras válvulas. A Unidade Hidráulica (HPU) utilizada é a MTS HPU 515-11 Water Cooled, com pressão de operação de 21 MPa e bomba de deslocamento variável. A filtragem é feita em fluxo total no retorno. O nível de ruído é de 60 dB e a alimentação elétrica é realizada por um motor de 18,5 kW. O sistema de resfriamento é realizado por um chiller modelo PA-15 RE, da Metalplan, com capacidade de remoção de calor de 17,4 kW. As válvulas são fixadas em um bloco manifold com conectores rápidos para fácil troca, alimentadas por um manifold principal e conectadas à HPU. Um monitor óptico de partículas de óleo LDP100 (da IFM Electronic) está acoplado ao manifold principal, com uma linha dedicada para detecção de partículas. A aquisição de dados e os comandos de controle são processados pela dSpace MicrolabBox. Para a célula de carga, foi utilizado um amplificador/condicionador de sinal analógico para strain gauge (SGA-D, da Mantracourt). A força feita pelos atuadores pode ser medida com uma célula de carga miniatura Burster 8417-6005, com capacidade de 5 kN, sensibilidade nominal de 1 mV/V ou com a célula de carga SMT1-250, da Interface, possui capacidade de 250 N e sensibilidade nominal de 2 mV/V. A pressão nas câmaras do cilindro é monitorada por sensores piezoresistivos RS PRO 797-4986 (com leitura máxima de 25 MPa e precisão de ±0,25%). As posições são obtidas pelo encoder linear incremental modelo LM10IC001AB10F00 da RLS, com resolução de 1 µm. O sensor de temperatura utilizado é o TP125-mA-B, um robusto da série TP125, projetado para aplicações hidráulicas de alta pressão, até 480 bar. O sensor de fluxo disponível é o GF025-MAP-B-6, um medidor de vazão por deslocamento positivo da série GF, fabricado pela Webtec. As conexões entre os componentes da bancada e a dSpace MicrolabBox é feita utilizando caixas de passagem que convertem os conectores Mike dos sensores e atuadores para conectores coaxiais para a MicrolabBox. Dentro das caixas também estão alocados os drivers das válvulas e os condicionadores de sinais de alguns sensores.
A sigla HyL refere-se à Hydraulic Leg, uma perna robótica desenvolvida pelo Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) como parte do projeto HyQ (Hydraulic Quadruped). Esta perna possui dois graus de liberdade (GDL), correspondentes às articulações do quadril e do joelho, e é acionada por cilindros hidráulicos servocontrolados equipados com sensores de posição e força.
PESSOAS
Professores Colaboradores
