A lesão da medula espinhal (LME) é uma das principais causas de modificações na integridade física, psíquica e social, decorrentes das perdas funcionais que afetam a capacidade de andar das pessoas acometidas. A cadeira de rodas é um recurso utilizado para suprir a dificuldade de locomoção das pessoas com deficiência física, que contribui como um instrumento para a promoção de independência funcional, permitindo a continuidade das atividades cotidianas da vida. Sob esta ótica, buscouse compreender a representação social do uso da cadeira de rodas atribuído pelas pessoas com lesão da medula espinhal. Para analisar estas informações optou-se pela pesquisa qualitativa, sob a fundamentação da Teoria das Representações Sociais, desenvolvida com dez pessoas acometidas por LME, atendidas por dois serviços distintos de fisioterapia da cidade de Londrina / PR. A coleta de dados ocorreu através de entrevistas semi-estruturadas, gravadas e transcritas na íntegra. Todas as pessoas aceitaram participar voluntariamente da pesquisa e assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido. A Análise de Conteúdo, na modalidade temática, foi a técnica eleita para interpretar as informações coletadas, que permitiram, sob o enfoque das representações sociais, a construção de cinco categorias temáticas: 1) Equipamento indispensável; 2) Símbolo de deficiência; 3) Meio de locomoção e transporte; 4) Extensão dos membros inferiores e do corpo e 5) Expressão de autonomia. O fenômeno vivenciado sobre a utilização da cadeira de rodas possibilitou compreender as suas representações sociais numa trajetória ascendente de significados e simbologias, repassados a este equipamento como indispensável, após as perdas motoras e sensoriais sofridas pela LME. É vista como símbolo de deficiência, quando a pessoa percebe as modificações em sua integridade física e a situação de dependência funcional. Representada como meio de locomoção, transporte e resgate dos valores de seus potenciais funcionais, para a capacidade de locomoção. A cadeira de rodas passa a integralizar, sem distinção, parte ou todo o seu corpo, e, por fim, emerge como expressão de autonomia, atingindo a representação social com a caracterização máxima de seu papel, no desenvolvimento funcional para uma pessoa que teve sua capacidade de andar interrompida subitamente pela incidência da LME. Neste aspecto a cadeira de rodas, como extensão do corpo modificado pela lesão da medula espinhal, ao devolver-lhe o direito de locomoção, presenteia-o não só com a autonomia para vários atos da vida, como também lhe devolve a dignidade, tão essencial à vida humana. / Spinal injury (SI) is one of the major causes of physical integrity, psychological and social changes due to functional losses that affect the ability to walk. The wheelchair is a resource used to manage the locomotion difficulty of people with physical handicaps providing functional independence and allowing them to continue with their daily activities. Under this optic we tried to understand the social representation of the use of the wheelchair for people with spinal injuries. To analyze these data we decided to use the qualitative research, applying the Social Representation Theory approach to ten people with SI that underwent physical therapy care in two different clinics in Londrina-PR. Data was collected by semi-structured interviews that were recorded and fully transcripted. All individuals voluntarily accepted to take part in this study and signed the Informed Consent Form. The Content Analysis was the technique chosen to interpret the data collected, using the thematic approach and under the view of the social representations spawning five thematic categories: 1) Indispensable equipment; 2) Symbol of handicap; 3) Mean of locomotion and transport; 4) Extension of the body and lower limbs and 5) Autonomy expression. The experienced phenomena of using a wheelchair allowed to comprehend its social representations in an ascending trajectory of meanings and symbologies that were attributed to this equipment as indispensable after motor and sensorial losses due to the SI. It is seen as a symbol of handicap when the person realizes the changes in their physical integrity and the situation of functional dependence. It is represented as a mean of locomotion and transport and the regaining of the praise for their functional potentialities for locomotion ability. The wheelchair becomes part of their body without distinction of parts or whole, and, eventually, there is the idea of the wheelchair as autonomy expression reaching the social representation as the highest characterization of its role in functional development to a person that had their walking ability taken suddenly from them due to SI. Considering this aspect, the wheelchair is a extension of their bodies that were modified by the SI, giving back to them their locomotion and right, gifting them not only with the autonomy for many aspects of daily life, but also reassuring their dignity which is so essential to human life.

In order to improve the comfort of power wheelchair users, it is proposed in this dissertation the implementation of a position and orientation control system which allow the users to travel the desired trajectories safely, without the need for constant interaction with the device command system. To reach this objective, it is proposed a methodology for the implementation of a control system, able to drive the vehicle from an initial position to the desired one or make it follow a specified trajectory, from commands received in the system. The proposed control system is based on a cascade control law, composed by a nonlinear pose controller and a velocity tracking controller. Two velocity control strategies are proposed. The first one uses a velocity controller composed of two joint-independent Proportional-Integral controllers while the second one uses a velocity controller based on the dynamic model, which is linearized by a state-feedback. The methods are implemented using the ros_control package, provided by the framework Robot Operating System (ROS). The evaluation of the proposed methods is done with a differential-drive mobile robot, which has the same kinematic configuration as the majority of commercial power wheelchairs. The results of dynamic-model parameter identification, as well as the convergence of the controlled variables by using the proposed control methods, are presented. The results demonstrate that the methods achieve the proposed control objectives.

Para realizar ensaios de fadiga, é preciso que a máquina ou equipamento de testes tenha uma durabilidade muito maior que as estruturas ou componentes a serem ensaiados. O presente trabalho propõe-se a investigar a estrutura de uma máquina de ensaio de fadiga de cadeira de rodas, com o objetivo de determinar sua vida em fadiga. Para isto, uma análise da interação entre cadeira de rodas e máquina de ensaio é feita, do ponto de vista dinâmico, através de dados experimentais e modelagem em elementos finitos. A máquina de ensaio é constituída por uma estrutura com dois tambores rotativos, que possuem ressaltos, e suportam as rodas da cadeira de rodas. Estimada a força no tempo que a cadeira exerce sobre os tambores, calculam-se as tensões na estrutura, identificam-se as regiões de maiores tensões e estima-se a vida em fadiga da estrutura. / Fatigue analysis of full-scale structures and components is possible by using appropriated devices and machines which has to be much more durable than the structures or components being tested. The present work is proposed to investigate the structure of a wheelchair fatigue testing machine and predict its fatigue life. To reach this goal a dynamic analysis based on experimental data combined with the finite element method of the testing machine and wheelchair interaction is done. The machine is made of a structure and two turning drums that have slats and support the wheelchairs. With the timedependent force that wheelchair applies to the drums, the stresses are calculated to the whole structure, the sites with higher stresses are identified and the fatigue life of the structure is predicted.

A lesão da medula espinhal (LME) é uma das principais causas de modificações na integridade física, psíquica e social, decorrentes das perdas funcionais que afetam a capacidade de andar das pessoas acometidas. A cadeira de rodas é um recurso utilizado para suprir a dificuldade de locomoção das pessoas com deficiência física, que contribui como um instrumento para a promoção de independência funcional, permitindo a continuidade das atividades cotidianas da vida. Sob esta ótica, buscouse compreender a representação social do uso da cadeira de rodas atribuído pelas pessoas com lesão da medula espinhal. Para analisar estas informações optou-se pela pesquisa qualitativa, sob a fundamentação da Teoria das Representações Sociais, desenvolvida com dez pessoas acometidas por LME, atendidas por dois serviços distintos de fisioterapia da cidade de Londrina / PR. A coleta de dados ocorreu através de entrevistas semi-estruturadas, gravadas e transcritas na íntegra. Todas as pessoas aceitaram participar voluntariamente da pesquisa e assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido. A Análise de Conteúdo, na modalidade temática, foi a técnica eleita para interpretar as informações coletadas, que permitiram, sob o enfoque das representações sociais, a construção de cinco categorias temáticas: 1) Equipamento indispensável; 2) Símbolo de deficiência; 3) Meio de locomoção e transporte; 4) Extensão dos membros inferiores e do corpo e 5) Expressão de autonomia. O fenômeno vivenciado sobre a utilização da cadeira de rodas possibilitou compreender as suas representações sociais numa trajetória ascendente de significados e simbologias, repassados a este equipamento como indispensável, após as perdas motoras e sensoriais sofridas pela LME. É vista como símbolo de deficiência, quando a pessoa percebe as modificações em sua integridade física e a situação de dependência funcional. Representada como meio de locomoção, transporte e resgate dos valores de seus potenciais funcionais, para a capacidade de locomoção. A cadeira de rodas passa a integralizar, sem distinção, parte ou todo o seu corpo, e, por fim, emerge como expressão de autonomia, atingindo a representação social com a caracterização máxima de seu papel, no desenvolvimento funcional para uma pessoa que teve sua capacidade de andar interrompida subitamente pela incidência da LME. Neste aspecto a cadeira de rodas, como extensão do corpo modificado pela lesão da medula espinhal, ao devolver-lhe o direito de locomoção, presenteia-o não só com a autonomia para vários atos da vida, como também lhe devolve a dignidade, tão essencial à vida humana. / Spinal injury (SI) is one of the major causes of physical integrity, psychological and social changes due to functional losses that affect the ability to walk. The wheelchair is a resource used to manage the locomotion difficulty of people with physical handicaps providing functional independence and allowing them to continue with their daily activities. Under this optic we tried to understand the social representation of the use of the wheelchair for people with spinal injuries. To analyze these data we decided to use the qualitative research, applying the Social Representation Theory approach to ten people with SI that underwent physical therapy care in two different clinics in Londrina-PR. Data was collected by semi-structured interviews that were recorded and fully transcripted. All individuals voluntarily accepted to take part in this study and signed the Informed Consent Form. The Content Analysis was the technique chosen to interpret the data collected, using the thematic approach and under the view of the social representations spawning five thematic categories: 1) Indispensable equipment; 2) Symbol of handicap; 3) Mean of locomotion and transport; 4) Extension of the body and lower limbs and 5) Autonomy expression. The experienced phenomena of using a wheelchair allowed to comprehend its social representations in an ascending trajectory of meanings and symbologies that were attributed to this equipment as indispensable after motor and sensorial losses due to the SI. It is seen as a symbol of handicap when the person realizes the changes in their physical integrity and the situation of functional dependence. It is represented as a mean of locomotion and transport and the regaining of the praise for their functional potentialities for locomotion ability. The wheelchair becomes part of their body without distinction of parts or whole, and, eventually, there is the idea of the wheelchair as autonomy expression reaching the social representation as the highest characterization of its role in functional development to a person that had their walking ability taken suddenly from them due to SI. Considering this aspect, the wheelchair is a extension of their bodies that were modified by the SI, giving back to them their locomotion and right, gifting them not only with the autonomy for many aspects of daily life, but also reassuring their dignity which is so essential to human life.

In order to improve the comfort of power wheelchair users, it is proposed in this dissertation the implementation of a position and orientation control system which allow the users to travel the desired trajectories safely, without the need for constant interaction with the device command system. To reach this objective, it is proposed a methodology for the implementation of a control system, able to drive the vehicle from an initial position to the desired one or make it follow a specified trajectory, from commands received in the system. The proposed control system is based on a cascade control law, composed by a nonlinear pose controller and a velocity tracking controller. Two velocity control strategies are proposed. The first one uses a velocity controller composed of two joint-independent Proportional-Integral controllers while the second one uses a velocity controller based on the dynamic model, which is linearized by a state-feedback. The methods are implemented using the ros_control package, provided by the framework Robot Operating System (ROS). The evaluation of the proposed methods is done with a differential-drive mobile robot, which has the same kinematic configuration as the majority of commercial power wheelchairs. The results of dynamic-model parameter identification, as well as the convergence of the controlled variables by using the proposed control methods, are presented. The results demonstrate that the methods achieve the proposed control objectives.

Orientador: Fausto Orsi Medola / Banca: Carlos Alberto Fortulan / Banca: Galdenoro Botura Junior / Resumo: A mobilidade é um aspecto essencial para a existência humana, e está diretamente relacionada ao desempenho ocupacional nas atividades de vida diária (AVD). Promover a locomoção em uma cadeira de rodas manual, exige que a função dos membros superiores seja aprimorada para uma tarefa da qual não foram preparados para executar. Diferentes aspectos do usuário, e do ambiente da tarefa podem influenciar no desempenho, esforço percebido, conforto e na satisfação da mobilidade em cadeira de rodas. A relação entre o design de cadeira de rodas manual e suas implicações à mobilidade, tem sido explorada de maneira insuficiente, em contextos nos quais as tarefas diárias de mobilidade dos usuários são pouco representativas. A maioria dos estudos realizados nesta abordagem, ocorrem em situações controladas de movimento retilíneo e velocidade constante. Esse estudo teve como objetivo principal avaliar de que forma diferentes designs de cadeira de rodas influenciam aspectos biomecânicos, perceptivos e o desempenho do usuário durante a execução de diferentes manobras básicas utilizando três modelos de cadeira de rodas diferentes e também a percepção de não usuários sobre aspectos práticos, estéticos e simbólicos do produto. Para registro dos dados biomecânicos foi utilizado o equipamento de Eletromiografia de superfície, a escala visual analógica e a escala de esforço percebido para o registro da percepção da dificuldade e de esforço. O teste de agilidade modificado foi utilizado para mensurar... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Mobility is an essential aspect of human existence, and it is directly related to occupational performance in activities of daily living (ADL). Promoting locomotion in a manual wheelchair requires the function of the upper limbs to be enhanced for a task they have not been prepared to perform. Different aspects of the user and the task environment can influence performance, perceived effort, comfort and the satisfaction of mobility in a wheelchair. The relationship between manual wheelchair design and its implications for mobility has been insufficiently exploited in contexts in which users' daily mobility tasks are poorly representative. Most of the studies performed in this approach occur in controlled situations of rectilinear motion and constant velocity. This study aimed to evaluate how different wheelchair designs influence biomechanical, perceptual and user performance during the execution of different basic maneuvers using three different wheelchair models and also the perception of non-users about aspects practical, aesthetic and symbolic of the product. In order to record the biomechanical data, we used the surface electromyography equipment, the visual analogue scale and the perceived exertion scale for recording the perception of difficulty and effort. The modified agility test was used to measure participants' performance, and to record the perception of non-users about the devices, the Semantic Differential scale was used on two different models of wheelchairs. ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Tecnologia Assistiva é o termo atualmente utilizado para definir uma enorme variedade de produtos e serviços destinados a pessoas com deficiências. O design de produto de equipamentos de tecnologias assistivas segue diferentes rotas tecnológicas, com produtos fabricados em série ou personalizados. Tais equipamentos objetivam otimizar e potencializar as funções corporais alteradas e, com isso, reconduzir essas pessoas às mais variadas atividades sociais. Neste sentido, esta pesquisa teve como proposta contribuir na construção de novas rotas tecnológicas para a fabricação de assentos e encostos personalizados para pessoas deficientes e usuários cadeira de rodas. A metodologia conceitual incluiu nesta pesquisa as ferramentas de digitalização tridimensional, usinagem CNC e termografia para realizar medidas e analisar os assentos e encostos personalizados fabricados a partir de dados antropométricos individualizados. Os protótipos projetados, fabricados e sistematicamente testados geraram resultados indicativos de que os modelos personalizados propostos são válidos, visto que agregam diferenciais como; uma maior distribuição das cargas, e também pela distribuição das temperaturas corporais obtidas pelas superfícies e contornos reproduzidos pelos equipamentos segundo a anatomia de cada pessoa estudada. Assim, as principais contribuições deste estudo estão na otimização e simplificação do processo de fabricação, e no baixo custo das matérias primas utilizadas na pesquisa. Finalmente, os resultados indicam que os produtos obtidos, assentos personalizados, podem beneficiar inúmeras pessoas deficientes, mesmo que apresentem uma anatomia diferenciada, sobretudo os cadeirantes por passarem vários períodos sentados, e esta tecnologia assistiva possibilita a redução dos riscos de lesões teciduais por aumentarem a área de contato, e assim distribui com eficácia a temperatura e peso corporal. / Assistive technology is the currently used term to define a wide range of services and products aimed at disabled persons. Design for assistive technology devices is seen in two different technology pathways, with serial and personalized products. These devices seek to optimize impaired body functions and, thus, reinsert these persons in various social activities. This study aims to contribute to the construction of new technology ruts for the production of personalized seats and backrests for wheelchairs. The methodology includes the application of the concepts of three-dimensional digitalization, CNC Machining, and thermography in order to create and analyze personalized seats and backrests produced from individualized anthropometric data. The results obtained show that the proposed models are valid, because they permit a wider distribution of bodily weight and temperature through the outlines inserted in the equipments according to each person’s anatomy. The greatest contribution of this study is its simplicity of production and the low cost of materials used in the research, which may benefit numerous wheelchair users who present unique anatomies, reducing the risks of tissue lesions by enlarging the area of contact, which results in a more effective distribution of bodily temperature and weight.

In order to improve the comfort of power wheelchair users, it is proposed in this dissertation the implementation of a position and orientation control system which allow the users to travel the desired trajectories safely, without the need for constant interaction with the device command system. To reach this objective, it is proposed a methodology for the implementation of a control system, able to drive the vehicle from an initial position to the desired one or make it follow a specified trajectory, from commands received in the system. The proposed control system is based on a cascade control law, composed by a nonlinear pose controller and a velocity tracking controller. Two velocity control strategies are proposed. The first one uses a velocity controller composed of two joint-independent Proportional-Integral controllers while the second one uses a velocity controller based on the dynamic model, which is linearized by a state-feedback. The methods are implemented using the ros_control package, provided by the framework Robot Operating System (ROS). The evaluation of the proposed methods is done with a differential-drive mobile robot, which has the same kinematic configuration as the majority of commercial power wheelchairs. The results of dynamic-model parameter identification, as well as the convergence of the controlled variables by using the proposed control methods, are presented. The results demonstrate that the methods achieve the proposed control objectives.

No Brasil existem milhões de brasileiros com algum tipo de dificuldade de locomoção, sendo que grande parte dessas pessoas com deficiência necessita de cadeira de rodas para se locomover. Com o fato de existirem inúmeros de brasileiros cadeirantes, o desenvolvimento de tecnologias ditas ¨assistivas¨, ou seja, tecnologias que visam assistir estas pessoas em suas atividades, tem recebido uma crescente atenção, tanto do ponto de vista de negócios (com o aumento de produtos), como de pesquisas acadêmicas. Dentre estas linhas de pesquisa, a integração entre cadeiras de rodas automatizadas com sistemas de automação predial e residencial está entre as linhas de pesquisa de maior destaque, pois tem como objetivo tornar a vida do usuário de cadeira de rodas mais produtiva e cômoda, contribuindo para sua independência. Os sistemas de automação predial e residencial mais complexos elevam o nível de um ambiente automatizado para um ambiente inteligente, pois tornam o nível de abstração maior, fornecendo serviços de forma pervasiva. O ambiente inteligente necessita de informações para que possa oferecer seus serviços ao cadeirante, e uma informação importante seria a localização da cadeira de rodas automatizada. Neste contexto, este trabalho propõe um sistema de localização em interiores para cadeiras de rodas automatizadas em ambientes inteligentes. A proposta combina Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) e a tecnologia RFID, onde as etiquetas RFID são utilizadas como marcos de referências para a calibração automática dos parâmetros da RSSF, que convencionalmente são obtidos de forma experimental. O estudo de caso para validar o sistema de localização proposto foi realizado numa sala automatizada no prédio da Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) como ambiente inteligente, e uma cadeira de rodas automatizada adaptada para se comunicar com a RSSF. Além deste estudo de caso, foram realizados outros experimentos com intuito de avaliar qual método geraria os melhores resultados para o sistema de localização baseado em RSSF e a tecnologia RFID, combinando diferentes modelos de propagação de sinal RF e diferentes formas de calibrar os parâmetros da rede. Além disso, outras questões sobre o sistema de localização proposto foram analisadas, como por exemplo, a influência do aumento da quantidade de nós da rede na exatidão do sistema, o comportamento do sistema quando, para um mesmo cenário, o sentido do percurso é invertido, e a influência do leiaute dos nós da rede no desempenho do sistema. / In Brazil there are millions of people with some kind of limited mobility, and that most of these disabled people need a wheelchair to get around. With the fact that there are millions of wheelchair users, the development of assistive technologies, i.e. technologies to assist these people in their activities, has received increasing attention both from the standpoint of business (with the increase of products), as academic research. Among these lines of research, the integration of automated wheelchairs with home automation systems are among the research areas of greatest importance because it aims to make the user's life more productive and comfortable, contributing to their independence. The home automation systems more complex increase the level of an automated environment for intelligent environment, as they make the higher level of abstraction, providing pervasive services. The intelligent environment needs information so it can offer your services to the wheelchair user, and important information would be the location of the automated wheelchair. Within this context, this paper proposes an indoor positioning system for wheelchairs in intelligent environments. The proposal combines Wireless Sensor Networks (WSN) and RFID technology, where RFID tags are used as landmark for automatic calibration of the parameters of WSN, which are conventionally obtained experimentally. The case study to validate the proposed indoor positioning system was performed at an automated room in the building of Electrical Engineering, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) with the intelligent environment and automated wheelchair adapted to communicate with the WSN. In addition to the case study, other experiments in order to assess which method would produce the best results for the localization system based on RFID and WSN, combining different radio propagation model and different forms of calibrate the parameters of the WSN. In addition, other questions about the proposed indoor positioning system were analyzed, for example, the influence of increasing the amount of network nodes on the system accuracy, the behavior of the system for the same scenario when the direction of travel is reversed, and the influence of the layout of the network nodes on the system performance.

Tecnologia Assistiva é o termo atualmente utilizado para definir uma enorme variedade de produtos e serviços destinados a pessoas com deficiências. O design de produto de equipamentos de tecnologias assistivas segue diferentes rotas tecnológicas, com produtos fabricados em série ou personalizados. Tais equipamentos objetivam otimizar e potencializar as funções corporais alteradas e, com isso, reconduzir essas pessoas às mais variadas atividades sociais. Neste sentido, esta pesquisa teve como proposta contribuir na construção de novas rotas tecnológicas para a fabricação de assentos e encostos personalizados para pessoas deficientes e usuários cadeira de rodas. A metodologia conceitual incluiu nesta pesquisa as ferramentas de digitalização tridimensional, usinagem CNC e termografia para realizar medidas e analisar os assentos e encostos personalizados fabricados a partir de dados antropométricos individualizados. Os protótipos projetados, fabricados e sistematicamente testados geraram resultados indicativos de que os modelos personalizados propostos são válidos, visto que agregam diferenciais como; uma maior distribuição das cargas, e também pela distribuição das temperaturas corporais obtidas pelas superfícies e contornos reproduzidos pelos equipamentos segundo a anatomia de cada pessoa estudada. Assim, as principais contribuições deste estudo estão na otimização e simplificação do processo de fabricação, e no baixo custo das matérias primas utilizadas na pesquisa. Finalmente, os resultados indicam que os produtos obtidos, assentos personalizados, podem beneficiar inúmeras pessoas deficientes, mesmo que apresentem uma anatomia diferenciada, sobretudo os cadeirantes por passarem vários períodos sentados, e esta tecnologia assistiva possibilita a redução dos riscos de lesões teciduais por aumentarem a área de contato, e assim distribui com eficácia a temperatura e peso corporal. / Assistive technology is the currently used term to define a wide range of services and products aimed at disabled persons. Design for assistive technology devices is seen in two different technology pathways, with serial and personalized products. These devices seek to optimize impaired body functions and, thus, reinsert these persons in various social activities. This study aims to contribute to the construction of new technology ruts for the production of personalized seats and backrests for wheelchairs. The methodology includes the application of the concepts of three-dimensional digitalization, CNC Machining, and thermography in order to create and analyze personalized seats and backrests produced from individualized anthropometric data. The results obtained show that the proposed models are valid, because they permit a wider distribution of bodily weight and temperature through the outlines inserted in the equipments according to each person’s anatomy. The greatest contribution of this study is its simplicity of production and the low cost of materials used in the research, which may benefit numerous wheelchair users who present unique anatomies, reducing the risks of tissue lesions by enlarging the area of contact, which results in a more effective distribution of bodily temperature and weight.