Sistema eletrônico para geração e avaliação de movimentos em paraplégicos

Abstract

Foi implementado um sistema eletrônico de eletroestimulação funcional para geração e avaliação de movimentos nos membros inferiores de pessoas paraplégicas e hígidas. O sistema eletrônico é constituído por um estimulador elétrico neuromuscular, por uma plataforma de testes e por algoritmos de controle. O estimulador é de oito canais, independentes, controlado, com forma de onda de corrente de estimulação bifásica, retangular, com carga balanceada e capacidade de fornecer até 140 mA. O sistema pode operar com modulação por largura ou amplitude ou de pulso. Os parâmetros de estimulação podem ajustados e alterados com facilidade e agilidade por meio tela de do computador em um programa desenvolvido em LabVIEW. Foi necessária a implementação de uma plataforma de testes que contém os dispositivos necessários para gerar e aferir algumas grandezas, como estímulos elétricos controlados, deslocamento, velocidade e aceleração angular. A plataforma é composta por sensores, circuitos de condicionamento de sinais, software para o ajuste e controle dos parâmetros de eletroestimulação e também uma cadeira onde foi instalada toda a instrumentação. Utilizou-se DSP (Processador Digital de Sinais) e LabVIEW, juntamente com o eletroestimulador e sensores, para a implementação de controladores em malha fechada, PID (Proporcional Integral e Derivativo) e também Fuzzy Takagi-Sugeno, para estabelecer a posição da perna do na posição desejada, no movimento de extensão do joelho, de pessoas hígidas e paraplégicas. Foram realizados testes em malha aberta e malha fechada, com voluntários hígidos e paraplégicos. Modelos Fuzzy Takagi-Sugeno (TS) foram utilizados na modelagem e controle discreto do modelo matemático proposto por Ferrarin e Pedotti (2000). Foi proposta uma metodologia inédita para a...

We have implemented an electronic system for functional electrical stimulation for generation and evaluation of movements in the lower limbs of paraplegic and healthy people. The electronic system comprises a neuromuscular electrical stimulator, a test platform and control algorithms. The eight-channel stimulator is independent, controlled, waveform for stimulating current biphasic, rectangular, and load-balanced ability to deliver up to 140 mA. The system can operate with width or amplitude modulation or pulse. The stimulation parameters can be easily and agility adjusted and changed through the computer screen in a program developed in LabVIEW. It was necessary to implement a test platform that contains the necessary devices to generate and measure some quantities such as controlled electrical stimulation, displacement, velocity and angular acceleration. The platform consists of sensors, signal conditioning circuits, software for adjustment of parameters and control of electrostimulation and also a chair where it was settled the instrumentation. We used DSP (Digital Signal Processor) and LabVIEW, together with the electrostimulator and sensors to implement a closed loop controllers, PID (Proportional Integral Derivative) and Fuzzy Takagi-Sugeno, to establish the position of the leg in a desired position, in the movement of knee extension in people. Tests were conducted in open and closed loop with healthy and paraplegic volunteers. Takagi-Sugeno (TS) fuzzy models were used for modeling and discrete control of the mathematical model leg proposed by Ferrarin e Pedotti (2000). We proposed a new methodology for the construction of local models considering the position, velocity and angular acceleration. The... (Complete abstract click electronic access below)