Desenvolvimento e análise de modelo robótico baseado na Plataforma Stewart-Gough aplicado à simulação de tremores de Parkinson

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dc.contributor.advisorMelo, Leonimer Flávio de
dc.contributor.authorFajardo Junior, Jair
dc.contributor.bancaAgulhari, Cristiano Marcos
dc.contributor.bancaSouza, Reginaldo Nunes de
dc.contributor.bancaFrança, José Alexandre de
dc.contributor.bancaGranziera Júnior, Francisco
dc.contributor.bancaLó, Thiago Berticelli
dc.coverage.extent102 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-10-24T20:12:54Z
dc.date.available2024-10-24T20:12:54Z
dc.date.issued2023-09-27
dc.description.abstractA Doença de Parkinson é uma enfermidade neurodegenerativa progressiva mais conhecida pelas implicações ao sistema motor, resultando em movimentos involuntários conhecidos como tremores. Buscando uma solução não invasiva, diversos trabalhos tem utilizado tecnologias vestíveis para avaliação de características específicas dos tremores e por meio de algoritmos especializados, se propõem a identificar padrões nos tremores e posteriormente realizar supressão destes movimentos involuntários, utilizando atuadores posicionados em juntas específicas como o punho. No entanto, o desenvolvimento de tais tecnologias depende, em sua maioria, de pacientes para testes presenciais, implicando em dificuldades tanto para os enfermos quanto para os pesquisadores. Assim, pretende-se desenvolver um sistema mecatrônico baseado na plataforma Stewart-Gough, que simule de forma satisfatória os movimentos de tremor causados pela doença de Parkinson. Neste trabalho, foi desenvolvido um simulador em ambiente computacional baseado no modelo cinemático e dinâmico da plataforma Stewart, para realizar testes e avaliar se o mecanismo robótico é capaz de replicar os movimentos de tremor de repouso causado pela DP na mão. O modelo foi desenvolvido em um ambiente de simulação utilizando a Biblioteca Simscape Multibody do Matlab, possibilitando estudos do espaço de trabalho, resposta dos motores ao estímulo em uma determinada faixa de frequência de tremores, bem como o torque fornecido pelos motores. Além disso, por meio de dados reais de pacientes portadores da Doença de Parkinson, foram realizados testes de reprodução dos sinais capturados. O modelo foi capaz de replicar os sinais de entrada com um coeficiente de correlação de Pearson de 0,94 em média. Este estudo antecede a construção de uma plataforma real, sendo importante avaliar como a cinemática e dinâmica dos movimentos funcionam durante a execução. O sistema tem como objetivo realizar testes preliminares com tremor sem a necessidade da presença do paciente, possibilitando a simulação da evolução da doença de Parkinson, variações nos movimentos do tremor, tanto em sua forma e amplitude, quanto no espectro da frequência. Essa implementação pode ajudar na comparação entre técnicas de supressão e auxiliar no desenvolvimento de novas tecnologias.
dc.description.abstractother1Parkinson’s Disease is a progressive neurodegenerative disorder primarily recognized for its motor system implications, leading to involuntary movements known as tremors. In pursuit of a non-invasive solution, numerous studies have employed wearable technologies to assess specific tremor characteristics. Through specialized algorithms, these studies aim to identify patterns in tremors and subsequently suppress these involuntary movements using actuators positioned at specific joints such as the wrist. However, the development of such technologies largely relies on patient participation in in-person tests, posing challenges for both patients and researchers. Therefore, the aim of this research is to develop a mechatronic system based on the Stewart-Gough platform that satisfactorily simulates tremor movements caused by Parkinson’s Disease. In this study, a simulator based on the kinematic and dynamic model of the Stewart platform was developed in a computational environment. The simulator aims to test and evaluate whether the robotic mechanism can replicate resting tremor movements caused by PD in the hand. The model was created in a simulation environment using the Simscape Multibody Library in Matlab, allowing for studies on workspace, motor response to stimulation within a specific tremor frequency range, and the torque provided by the motors. Additionally, tests were conducted using real data from Parkinson’s patients to reproduce captured signals. The model successfully replicated input signals with an average Pearson correlation coefficient of 0.94. This study precedes the construction of a physical platform, emphasizing the importance of assessing how the kinematics and dynamics of movements function during execution. The system aims to conduct preliminary tremor tests without the need for the patient’s presence, enabling the simulation of Parkinson’s disease progression and variations in tremor movements, both in form and amplitude, as well as in frequency spectrum. This implementation can facilitate comparisons between suppression techniques and contribute to the development of new technologies.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18246
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Engenharia Elétrica
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.subjectModelagem de sistemas
dc.subjectPlataforma Stewart
dc.subjectDoença de Parkinson
dc.subjectSimulação de tremores
dc.subjectTecnologias vestíveis
dc.subjectEngenharia elétrica
dc.subjectModelagem de sistemas - Doença de Parkinson
dc.subjectPlataforma Stewart - Simulação de tremores
dc.subjectPlataforma Stewart - Tecnologias visíveis
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Elétrica
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Elétrica
dc.subject.keywordsSystems modeling
dc.subject.keywordsStewart platform
dc.subject.keywordsParkinson’s disease
dc.subject.keywordsTremor simulation
dc.subject.keywordsWearable technologies
dc.subject.keywordsElectrical engineering
dc.subject.keywordsParkinson’s disease - Stewart platform
dc.subject.keywordsStewart platform - Tremor simulation
dc.subject.keywordsStewart platform - Wearable technologies
dc.titleDesenvolvimento e análise de modelo robótico baseado na Plataforma Stewart-Gough aplicado à simulação de tremores de Parkinson
dc.title.alternativeDevelopment and analysis of a robotic model mased on the Stewart-Gough Platform applied to Parkinson’s tremor simulation
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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