[pt] Os acidentes vasculares cerebrais (AVC) são um tipo de lesão cerebral que afeta mais de 750.000 pessoas anualmente. Aproximadamente metade dos pacientes com diagnóstico de AVC sofre dano crônico da função da extremidade superior. A reabilitação ajuda o paciente a manter as habilidades e recuperar algumas das perdidas. Uma órtese automatizada de mão é uma potencial ferramenta terapêutica para tratamento da debilidade da parte distal da extremidade superior, sendo uma abordagem promissora para melhorar os comportamentos motores perdidos em pacientes com AVC. Hoje em dia, a maioria dispositivos de assistência para o movimento de mão desenvolvidos são caros, pesados e volumosos, além de, muitas vezes, não oferecer controle sobre toda a sua operação. Este trabalho propõe e desenvolve um novo sistema de atuação que pode contribuir para a criação de um dispositivo de assistência a movimentação da mão, que seja fácil de operar, portátil, de baixo custo e totalmente controlado. O sistema é controlado por meio de um software com uma interface gráfica de usuário que permite que os usuários configurem os parâmetros do sistema de acordo com suas capacidades específicas. O software de controle também permite a comunicação com uma Interface Cérebro-Computador, que possibilita sincronizar os movimentos do sistema de acordo com as intenções do usuário, aumentando as taxas de recuperação dos pacientes. / [en] Strokes are a type of brain injury that affects over 750,000 people annually. Approximately half of the patients diagnosed with a stroke suffer chronic damage of the upper extremity function. Rehabilitation helps the patient to keep abilities and recover some of the lost ones, to become more independent. Hand rehabilitation exercises aim at assisting patients so they can regain finger mobility and strength. An actuated hand orthosis is a potential therapy tool for distal upper extremity weakness, since it can offer a promising approach to improve lost motor behaviors in stroke patients. Nowadays, hand movement assisting devices are developed for research applications, and even for commercial purposes. However, most of them are expensive, heavy and bulky or do not offer control over their whole operation. This work proposes and develops a new actuation system that can contribute to the construction of an easy to operate, portable, low cost and fully controlled hand movement assisting device. Several advances towards the creation of an actuated hand orthosis were achieved, leading to the creation of an electromechanical system capable of assisting finger movement along their full range of motion, while keeping low weight in the distal upper limb. The system is controlled by a computer software with a graphic user interface that allows the users to configure the system s parameters to their specific needs. The control software also allows the communication with a Brain-Computer Interface (BCI) in order to synchronize the system s movements with the user intentions, improving the recovery rates.

[pt] Desenvolver e construir uma prótese ou órtese com fácil adaptação para o usuário ainda é um grande desafio na área de engenharia em geral. Além disso, o uso de elementos eletromecânicos insere a autonomia e a portabilidade como fatores de dificuldade na construção. Outro ponto é que variações de fatores humanos, como espasticidade, tônus muscular ou alterações decorrentes de doenças como paralisia cerebral ou lesão nervosa, interferem na construção do aparelho. Deste modo, a construção de uma órtese é um trabalho desafiador e multidisciplinar, que envolve uma análise profunda e detalhada desde a aplicação até a construção propriamente dita. O uso de técnicas de indústria 4.0 para tornar a órtese confortável, leve e de facil uso é fundamental para isso, assim como a análise e processamento de biosinais e o controle, fazendo com que cada etapa estaja ligada e ajustada para que o funcionamento esteja correto. Esta tese tem como objetivo avaliar os métodos teóricos e experimentais de construção e avaliação dinâmica de uma bio-órtese de membros superiores utilizando o conceito de indústria 4.0, processos de manufatura digital, otimização multiestrutural, processamentos de biossinais e técnicas de controle não linear. Este estudo foi motivado pelo avanço do uso da manufatura digital no campo da biomedicina, pelo grande desafio sob o ponto de vista de controle, pela variabilidade que esses processos podem ter na construção de órteses na melhoria da qualidade de vida das pessoas com deficiência. / [en] Developing and building a prosthesis or orthosis with easy adaptation for the user is still a major challenge in the engineering area in general. In addition, the use of electromechanical elements inserts autonomy and portability as factors of difficulty in construction. Another point is that variations in human factors, such as spasticity, muscle tone or changes resulting from diseases such as cerebral palsy or nerve damage, interfere with the construction of the device. Therefore, the construction of an orthosis is a challenging and multidisciplinary job, which involves a deep and detailed analysis from the application to the actual construction. The use of Industry 4.0 techniques to make the orthosis comfortable, lightweight, and easy to use is fundamental to this, as is the analysis and processing of biosignals and control, making sure that each step is connected and adjusted so that it functions correctly. This aims to evaluate the theoretical and experimental methods of construction and dynamic evaluation of a bio-orthosis of upper limbs using the concept of industry 4.0, digital manufacturing processes, multi-structural optimization, bio-signal processes and non-linear control techniques. This study was motivated by the advancement of the use of digital manufacturing in the field of bio-medicine, by the great challenge from the point of view of control, by the variability that these processes can have in the construction of orthoses in improving the quality of life of people with disabilities.