In the context of control, the motion of a legged robot is very challenging compared with traditional fixed manipulator. Recently, many researches have been conducted to control the motion of legged robot with different techniques. On the other hand, manipulation tasks have been addressed in many applications. These researches solved either the mobility or the manipulation problems, but integrating both properties in one system is still not available. In this thesis, a control algorithm is presented to control both locomotion and manipulation in a six legged robot. Landmines detection process is considered as a case study of this project to accelerate the mine detection operation by performing both walking and scanning simultaneously. In order to qualify the robot to perform more tasks in addition to the walking task, the joint redundancy of the robot is exploited optimally. The tasks are arranged according to their importance to high level of priority and low level of priority. A new task priority redundancy resolution technique is developed to overcome the effect of the algorithmic singularities and the kinematic singularity. The computational aspects of the solution are also considered in view of a real-time implementation. Due to the dynamic changes in the size of the robot motion space, the algorithm has the ability to make a trade-off between the number of achieved tasks and the imposed constraints. Furthermore, an appropriate hierarchy is imposed in order to ensure an accurate decoupling between the executed tasks. The dynamic effect of the arm on the overall performance of the robot is attenuated by reducing the optimisation variables. The effectiveness of the method is evaluated on a Computer Aided Design (CAD) model and the simulations of the whole operation are conducted using MATLAB and SimMechanics.

Existe um conceito difundido entre professores de educação física, fisioterapeutas e ortopedistas que o joelho não deve ser demasiadamente anteriorizado em relação à ponta do pé na direção ântero-posterior durante qualquer tipo de agachamento de modo a diminuir a carga mecânica imposta ao joelho. No entanto, são escassas as evidências quantitativas que corroboram este conceito. Este trabalho tem como objetivo estimar forças e torque na articulação do joelho em indivíduos saudáveis durante o exercício de agachamento livre com peso em dois modos diferentes de execução: a) joelho não ultrapassando a linha vertical que passa pelos dedos do pé; b) joelho ultrapassando essa linha vertical. Os sujeitos realizaram o agachamento com o pé direito sobre uma plataforma de força que mensurou os torques e forças de reação do solo. O membro inferior direito dos indivíduos (pé, perna e coxa) foram filmados com cinco câmeras digitais. Visando reconstruir o movimento dos segmentos, nós utilizamos a técnica de calibração do sistema anatômico (CAST), aumentando assim, a acurácia na reconstrução da posição tridimensional dos segmentos. O centro articular do quadril foi determinado pelo método rotacional e as forças e torques articulares internos líquidos foram determinados por dinâmica inversa. Os resultados obtidos mostram que o pico da carga mecânica no joelho, quando esse passa em média 11cm da linha do pé, é cerca de 31% maior na condição em que o joelho ultrapassa a linha do pé. Esses resultados implicam que não passar o joelho da linha do pé diminui a força de compressão patelofemoral, levando assim a uma menor solicitação mecânica nesta articulação. / There is a wide spread notion among health professionals that during a squat exercise the knee should not pass forward the forefoot region in order to not overload the knee joint. However, it seems there isn’t scientific literature to support or negate this concept. The goal of this paper is to investigate the effect of different foot-knee positions on the knee joint moment and on the patelofemoral force during squat, which was performed into two different ways: a) knee do not passing the forefoot region; b) knee passing the forefoot region. The subjects performed the squat exercise with the right foot on a force plate that measured the ground reaction force and moment components. The subject’s right leg (foot, shank, and thigh) and pelvis were filmed with five digital cameras. In order to reconstruct the segments’ movement, we used the Calibrated Anatomical System Technique (CAST), improving the accuracy on three-dimensional reconstruction of segment’s position. The hip center was determined by the rotational method and the internal net forces and torques were estimated by inverse dynamics. The results showed that during the condition were knee passed the forefoot region, the knee passed 11 cm on average, what resulted in a peak of mechanical load on the knee 30% higher in relation to the do not pass condition. Based on these results it is suggested that the knee should not pass the forefoot region during squatting in order to decrease the patelofemoral force.

Contextualização: A compreensão das variáveis que modulam a sobrecarga externa oriunda dos exercícios de Pilates pode afetar as forças internas que agem na articulação do quadril e seu entendimento é de grande importância para os educadores físicos e fisioterapeutas que atuam nesse âmbito, que podem subsidiar a prescrição dos exercícios tanto para o treinamento físico quanto para a reabilitação. Objetivo: analisar o efeito da mola e da velocidade de execução de três exercícios de Pilates no comportamento e na magnitude da força muscular resultante (FMR) da articulação do quadril, obtida pela técnica de dinâmica inversa. Metodologia: 20 sujeitos praticantes de Pilates foram avaliados durante três exercícios de extensão de quadril com e sem mola: (1) leg lower mola alta (LLMA); (2) leg lower mola baixa (LLMB); (3) leg extension (LE). A partir da técnica da dinâmica inversa obtiveram-se os torques musculares e foram utilizando dados da literatura para quantificar a distância perpendicular média ponderada (DPMP) dos flexores e extensores de quadril e assim, estimar a FMR da articulação do quadril. A análise estatística utilizada foi uma ANOVA one-way para verificar o efeito principal dos exercícios sobre a FMR e uma correlação de Spearmann foi aplicada para descrever o comportamento da FMR ao longo de uma faixa de velocidade. Resultados: No exercício LE o esforço muscular passa de 200% do peso corporal, o LLMA atinge 50% e o LLMB, ao contrário dos demais exercícios, tem exigência da musculatura flexora nos últimos 10° da ADM. No LLMA, independente da velocidade a FMR foi a mesma. No LLMB, a FMR diminui com o aumento da velocidade. No LE, a FMR aumenta com o aumento da velocidade. Conclusão: Os diferentes exercícios de extensão de quadril apresentaram configurações distintas que interferiram na força muscular dos extensores de quadril. A velocidade de execução afeta de forma diferente cada um dos exercícios. / Background: Understanding of the behavior of external forces coming from the exercises can affect the internal forces that act in the hip joint and understanding is of great importance to the physical educators and clinical therapists that work in this field and can be helpful for prescribing exercises to physical training and rehabilitation. Objectives: To evaluate the effect of spring and the performing velocity of three exercises of Pilates in resultant muscle force (RMF) of the hip, with the support of inverse dynamics technique. Methods: Twenty Pilates practitioners, performed three hip extension exercises: (1) Leg Lower high spring (LLHS); (2) Leg Lower Low Spring (LLLS); (3) Leg extension (LE). From inverse dynamic technique the muscular moments were obtained and literature data was necessary to quantify the weighted mean moment arm (WMMA) of the hip flexors and extensors to estimate a RMF of the hip joint. The statistical analysis used was an ANOVA one way to verify the mean effect from the exercises on the RMF and Spearmann correlation was used to describe the RMF during different velocities. Results: In the exercise LE the muscular effort is greater than 200% of the body weight, in the LLHS was as high as 50% and the LLLS, contrary to the other exercises, have a flexors muscular effort in the last ten degrees of the range of motion. In the LLHS, independent of velocities the RMF is the same. In LLLS, the RMF decreases with the increase of velocity. In LE, the RMF increases with the increase of velocity. Conclusion: The different exercises of hip extension show singular configurations that alter in RMF of hip extensors. The performing velocity changes in different ways each exercises.

Contextualização: A compreensão das variáveis que modulam a sobrecarga externa oriunda dos exercícios de Pilates pode afetar as forças internas que agem na articulação do quadril e seu entendimento é de grande importância para os educadores físicos e fisioterapeutas que atuam nesse âmbito, que podem subsidiar a prescrição dos exercícios tanto para o treinamento físico quanto para a reabilitação. Objetivo: analisar o efeito da mola e da velocidade de execução de três exercícios de Pilates no comportamento e na magnitude da força muscular resultante (FMR) da articulação do quadril, obtida pela técnica de dinâmica inversa. Metodologia: 20 sujeitos praticantes de Pilates foram avaliados durante três exercícios de extensão de quadril com e sem mola: (1) leg lower mola alta (LLMA); (2) leg lower mola baixa (LLMB); (3) leg extension (LE). A partir da técnica da dinâmica inversa obtiveram-se os torques musculares e foram utilizando dados da literatura para quantificar a distância perpendicular média ponderada (DPMP) dos flexores e extensores de quadril e assim, estimar a FMR da articulação do quadril. A análise estatística utilizada foi uma ANOVA one-way para verificar o efeito principal dos exercícios sobre a FMR e uma correlação de Spearmann foi aplicada para descrever o comportamento da FMR ao longo de uma faixa de velocidade. Resultados: No exercício LE o esforço muscular passa de 200% do peso corporal, o LLMA atinge 50% e o LLMB, ao contrário dos demais exercícios, tem exigência da musculatura flexora nos últimos 10° da ADM. No LLMA, independente da velocidade a FMR foi a mesma. No LLMB, a FMR diminui com o aumento da velocidade. No LE, a FMR aumenta com o aumento da velocidade. Conclusão: Os diferentes exercícios de extensão de quadril apresentaram configurações distintas que interferiram na força muscular dos extensores de quadril. A velocidade de execução afeta de forma diferente cada um dos exercícios. / Background: Understanding of the behavior of external forces coming from the exercises can affect the internal forces that act in the hip joint and understanding is of great importance to the physical educators and clinical therapists that work in this field and can be helpful for prescribing exercises to physical training and rehabilitation. Objectives: To evaluate the effect of spring and the performing velocity of three exercises of Pilates in resultant muscle force (RMF) of the hip, with the support of inverse dynamics technique. Methods: Twenty Pilates practitioners, performed three hip extension exercises: (1) Leg Lower high spring (LLHS); (2) Leg Lower Low Spring (LLLS); (3) Leg extension (LE). From inverse dynamic technique the muscular moments were obtained and literature data was necessary to quantify the weighted mean moment arm (WMMA) of the hip flexors and extensors to estimate a RMF of the hip joint. The statistical analysis used was an ANOVA one way to verify the mean effect from the exercises on the RMF and Spearmann correlation was used to describe the RMF during different velocities. Results: In the exercise LE the muscular effort is greater than 200% of the body weight, in the LLHS was as high as 50% and the LLLS, contrary to the other exercises, have a flexors muscular effort in the last ten degrees of the range of motion. In the LLHS, independent of velocities the RMF is the same. In LLLS, the RMF decreases with the increase of velocity. In LE, the RMF increases with the increase of velocity. Conclusion: The different exercises of hip extension show singular configurations that alter in RMF of hip extensors. The performing velocity changes in different ways each exercises.

As atividades desenvolvidas pelo ser humano traduzem-se em grandes esforços internos, sobre as mais variadas estruturas corporais. O conhecimento da magnitude destes esforços pode auxiliar profissionais da área da saúde em atividades como prescrição de exercícios, reabilitação e prevenção de lesões. A magnitude dos esforços internos pode ser obtida por meio de um método direto ou indireto. O método direto esbarra em questões éticas e limitações tecnológicas, enquanto que o método analítico indireto por meio do conhecimento de parâmetros biomecânicos externos pode inferir sobre os esforços internos. Assim o objetivo deste estudo foi implementar um Macromodelo biomecânico tridimensional da coluna vertebral (MM3D), para cálculo das forças internas, articular e muscular resultantes, durante diferentes tarefas de levantamento de carga. O MM3D implementado consiste de um modelo de segmentos articulados (MSA-3D) o qual é composto por dezesseis segmentos rígidos conectados associados a um Modelo de distribuição (MDFMA) o qual fornece as forças musculares (FM) e articulares (FA) resultantes em três níveis da coluna vertebral (superior, médio e inferior). No MSA-3D as forças e momentos proximais líquidos são obtidos a partir da resolução das equações de movimento de Newton-Euler por meio da solução inversa. Com base nas forças e momentos proximais líquidos obtidos do MSA-3D o MDFMA baseado em técnicas de otimização e dados da literatura fornece as FM e FA resultantes na coluna vertebral. A tarefa avaliada consistiu do levantamento de um objeto com 20% da massa corporal do indivíduo em três diferentes técnicas de levantamento. Para registro cinemático foram utilizadas cinco câmeras digitais, com freqüência de amostragem de 25 Hz. O registro cinético foi realizado por meio da utilização de uma plataforma de força, a base de strain-gauges. Os resultados do MM3D implementado foram avaliados por meio da estimativa da acurácia da medida tridimensional obtida pela cinemetria, pela comparação dos resultados do MSA-3D com os valores mensurados pela plataforma de força, pela comparação da FRP e MP calculados pela via superior e inferior do MSA-3D nos segmentos da coluna vertebral e literatura. Os resultados obtidos sugerem uma coerência do MM3D com informações de mensurações diretas e estimativas indiretas obtidas da literatura. Assim o MM3D se mostrou capaz de avaliar e comparar as FM e FA nos três segmentos da coluna vertebral durante diferentes tarefas de levantamento. / Activities performed by the human being can be translated in large internal loads in the most varied body structures. Knowledge of these loads' magnitude may help health area professionals in activities such as prescription of exercises, rehabilitation and prevention of injuries. Internal load's magnitude may be obtained through direct or indirect methods. Direct method stumbles in ethical questions and technology limitations, while indirect analytic method through knowledge of external biomechanics parameters may deduce internal loads. Thus the objective of this study was to implement a tridimensional biomechanical macromodel of the spine (MM3D) to calculate internal forces, joint and muscular resultants, during different tasks of weight lifting. The implemented MM3D consists of an articulated segments model (MSA-3D) composed by sixteen rigid segments connected associated to a distribution Model (MDFMA) that provides resultant muscle (FM) and joint (FA) forces in three levels of the spine (superior, medium and inferior). At the MSA-3D liquid forces and proximal moments are obtained from the resolution of Newton-Euler movement equations through inverse solution. Based in the MSA-3D liquid forces and proximal moments obtained, the MDFMA, based in optimization techniques and data from literature, provides spine resultants FM and FA. The evaluated task consisted of lifting an object with 20% of the subjects' body weight using three different lifting techniques. For kinematics records five digital video cameras were used, with sampling frequency of 25 Hz. Kinetic record was performed using a force platform (strain-gauges based). MM3D implemented results were evaluated through accuracy estimation of the tridimensional measures obtained from kinematics, through comparison of the MSA-3D results and values measured by the force platform, through comparison of spine's segments calculated proximal resultant force and proximal moment calculated through upper and lower ways of MSA-3D and literature. Results suggest a coherence of direct measured information of MM3D and indirect estimative obtained from literature. Thus MM3D showed capable of evaluating and comparing FM and FA at the spine's three segments during different lifting tasks.

As atividades desenvolvidas pelo ser humano traduzem-se em grandes esforços internos, sobre as mais variadas estruturas corporais. O conhecimento da magnitude destes esforços pode auxiliar profissionais da área da saúde em atividades como prescrição de exercícios, reabilitação e prevenção de lesões. A magnitude dos esforços internos pode ser obtida por meio de um método direto ou indireto. O método direto esbarra em questões éticas e limitações tecnológicas, enquanto que o método analítico indireto por meio do conhecimento de parâmetros biomecânicos externos pode inferir sobre os esforços internos. Assim o objetivo deste estudo foi implementar um Macromodelo biomecânico tridimensional da coluna vertebral (MM3D), para cálculo das forças internas, articular e muscular resultantes, durante diferentes tarefas de levantamento de carga. O MM3D implementado consiste de um modelo de segmentos articulados (MSA-3D) o qual é composto por dezesseis segmentos rígidos conectados associados a um Modelo de distribuição (MDFMA) o qual fornece as forças musculares (FM) e articulares (FA) resultantes em três níveis da coluna vertebral (superior, médio e inferior). No MSA-3D as forças e momentos proximais líquidos são obtidos a partir da resolução das equações de movimento de Newton-Euler por meio da solução inversa. Com base nas forças e momentos proximais líquidos obtidos do MSA-3D o MDFMA baseado em técnicas de otimização e dados da literatura fornece as FM e FA resultantes na coluna vertebral. A tarefa avaliada consistiu do levantamento de um objeto com 20% da massa corporal do indivíduo em três diferentes técnicas de levantamento. Para registro cinemático foram utilizadas cinco câmeras digitais, com freqüência de amostragem de 25 Hz. O registro cinético foi realizado por meio da utilização de uma plataforma de força, a base de strain-gauges. Os resultados do MM3D implementado foram avaliados por meio da estimativa da acurácia da medida tridimensional obtida pela cinemetria, pela comparação dos resultados do MSA-3D com os valores mensurados pela plataforma de força, pela comparação da FRP e MP calculados pela via superior e inferior do MSA-3D nos segmentos da coluna vertebral e literatura. Os resultados obtidos sugerem uma coerência do MM3D com informações de mensurações diretas e estimativas indiretas obtidas da literatura. Assim o MM3D se mostrou capaz de avaliar e comparar as FM e FA nos três segmentos da coluna vertebral durante diferentes tarefas de levantamento. / Activities performed by the human being can be translated in large internal loads in the most varied body structures. Knowledge of these loads' magnitude may help health area professionals in activities such as prescription of exercises, rehabilitation and prevention of injuries. Internal load's magnitude may be obtained through direct or indirect methods. Direct method stumbles in ethical questions and technology limitations, while indirect analytic method through knowledge of external biomechanics parameters may deduce internal loads. Thus the objective of this study was to implement a tridimensional biomechanical macromodel of the spine (MM3D) to calculate internal forces, joint and muscular resultants, during different tasks of weight lifting. The implemented MM3D consists of an articulated segments model (MSA-3D) composed by sixteen rigid segments connected associated to a distribution Model (MDFMA) that provides resultant muscle (FM) and joint (FA) forces in three levels of the spine (superior, medium and inferior). At the MSA-3D liquid forces and proximal moments are obtained from the resolution of Newton-Euler movement equations through inverse solution. Based in the MSA-3D liquid forces and proximal moments obtained, the MDFMA, based in optimization techniques and data from literature, provides spine resultants FM and FA. The evaluated task consisted of lifting an object with 20% of the subjects' body weight using three different lifting techniques. For kinematics records five digital video cameras were used, with sampling frequency of 25 Hz. Kinetic record was performed using a force platform (strain-gauges based). MM3D implemented results were evaluated through accuracy estimation of the tridimensional measures obtained from kinematics, through comparison of the MSA-3D results and values measured by the force platform, through comparison of spine's segments calculated proximal resultant force and proximal moment calculated through upper and lower ways of MSA-3D and literature. Results suggest a coherence of direct measured information of MM3D and indirect estimative obtained from literature. Thus MM3D showed capable of evaluating and comparing FM and FA at the spine's three segments during different lifting tasks.

Contextualização: A compreensão das variáveis que modulam a sobrecarga externa oriunda dos exercícios de Pilates pode afetar as forças internas que agem na articulação do quadril e seu entendimento é de grande importância para os educadores físicos e fisioterapeutas que atuam nesse âmbito, que podem subsidiar a prescrição dos exercícios tanto para o treinamento físico quanto para a reabilitação. Objetivo: analisar o efeito da mola e da velocidade de execução de três exercícios de Pilates no comportamento e na magnitude da força muscular resultante (FMR) da articulação do quadril, obtida pela técnica de dinâmica inversa. Metodologia: 20 sujeitos praticantes de Pilates foram avaliados durante três exercícios de extensão de quadril com e sem mola: (1) leg lower mola alta (LLMA); (2) leg lower mola baixa (LLMB); (3) leg extension (LE). A partir da técnica da dinâmica inversa obtiveram-se os torques musculares e foram utilizando dados da literatura para quantificar a distância perpendicular média ponderada (DPMP) dos flexores e extensores de quadril e assim, estimar a FMR da articulação do quadril. A análise estatística utilizada foi uma ANOVA one-way para verificar o efeito principal dos exercícios sobre a FMR e uma correlação de Spearmann foi aplicada para descrever o comportamento da FMR ao longo de uma faixa de velocidade. Resultados: No exercício LE o esforço muscular passa de 200% do peso corporal, o LLMA atinge 50% e o LLMB, ao contrário dos demais exercícios, tem exigência da musculatura flexora nos últimos 10° da ADM. No LLMA, independente da velocidade a FMR foi a mesma. No LLMB, a FMR diminui com o aumento da velocidade. No LE, a FMR aumenta com o aumento da velocidade. Conclusão: Os diferentes exercícios de extensão de quadril apresentaram configurações distintas que interferiram na força muscular dos extensores de quadril. A velocidade de execução afeta de forma diferente cada um dos exercícios. / Background: Understanding of the behavior of external forces coming from the exercises can affect the internal forces that act in the hip joint and understanding is of great importance to the physical educators and clinical therapists that work in this field and can be helpful for prescribing exercises to physical training and rehabilitation. Objectives: To evaluate the effect of spring and the performing velocity of three exercises of Pilates in resultant muscle force (RMF) of the hip, with the support of inverse dynamics technique. Methods: Twenty Pilates practitioners, performed three hip extension exercises: (1) Leg Lower high spring (LLHS); (2) Leg Lower Low Spring (LLLS); (3) Leg extension (LE). From inverse dynamic technique the muscular moments were obtained and literature data was necessary to quantify the weighted mean moment arm (WMMA) of the hip flexors and extensors to estimate a RMF of the hip joint. The statistical analysis used was an ANOVA one way to verify the mean effect from the exercises on the RMF and Spearmann correlation was used to describe the RMF during different velocities. Results: In the exercise LE the muscular effort is greater than 200% of the body weight, in the LLHS was as high as 50% and the LLLS, contrary to the other exercises, have a flexors muscular effort in the last ten degrees of the range of motion. In the LLHS, independent of velocities the RMF is the same. In LLLS, the RMF decreases with the increase of velocity. In LE, the RMF increases with the increase of velocity. Conclusion: The different exercises of hip extension show singular configurations that alter in RMF of hip extensors. The performing velocity changes in different ways each exercises.

As atividades desenvolvidas pelo ser humano traduzem-se em grandes esforços internos, sobre as mais variadas estruturas corporais. O conhecimento da magnitude destes esforços pode auxiliar profissionais da área da saúde em atividades como prescrição de exercícios, reabilitação e prevenção de lesões. A magnitude dos esforços internos pode ser obtida por meio de um método direto ou indireto. O método direto esbarra em questões éticas e limitações tecnológicas, enquanto que o método analítico indireto por meio do conhecimento de parâmetros biomecânicos externos pode inferir sobre os esforços internos. Assim o objetivo deste estudo foi implementar um Macromodelo biomecânico tridimensional da coluna vertebral (MM3D), para cálculo das forças internas, articular e muscular resultantes, durante diferentes tarefas de levantamento de carga. O MM3D implementado consiste de um modelo de segmentos articulados (MSA-3D) o qual é composto por dezesseis segmentos rígidos conectados associados a um Modelo de distribuição (MDFMA) o qual fornece as forças musculares (FM) e articulares (FA) resultantes em três níveis da coluna vertebral (superior, médio e inferior). No MSA-3D as forças e momentos proximais líquidos são obtidos a partir da resolução das equações de movimento de Newton-Euler por meio da solução inversa. Com base nas forças e momentos proximais líquidos obtidos do MSA-3D o MDFMA baseado em técnicas de otimização e dados da literatura fornece as FM e FA resultantes na coluna vertebral. A tarefa avaliada consistiu do levantamento de um objeto com 20% da massa corporal do indivíduo em três diferentes técnicas de levantamento. Para registro cinemático foram utilizadas cinco câmeras digitais, com freqüência de amostragem de 25 Hz. O registro cinético foi realizado por meio da utilização de uma plataforma de força, a base de strain-gauges. Os resultados do MM3D implementado foram avaliados por meio da estimativa da acurácia da medida tridimensional obtida pela cinemetria, pela comparação dos resultados do MSA-3D com os valores mensurados pela plataforma de força, pela comparação da FRP e MP calculados pela via superior e inferior do MSA-3D nos segmentos da coluna vertebral e literatura. Os resultados obtidos sugerem uma coerência do MM3D com informações de mensurações diretas e estimativas indiretas obtidas da literatura. Assim o MM3D se mostrou capaz de avaliar e comparar as FM e FA nos três segmentos da coluna vertebral durante diferentes tarefas de levantamento. / Activities performed by the human being can be translated in large internal loads in the most varied body structures. Knowledge of these loads' magnitude may help health area professionals in activities such as prescription of exercises, rehabilitation and prevention of injuries. Internal load's magnitude may be obtained through direct or indirect methods. Direct method stumbles in ethical questions and technology limitations, while indirect analytic method through knowledge of external biomechanics parameters may deduce internal loads. Thus the objective of this study was to implement a tridimensional biomechanical macromodel of the spine (MM3D) to calculate internal forces, joint and muscular resultants, during different tasks of weight lifting. The implemented MM3D consists of an articulated segments model (MSA-3D) composed by sixteen rigid segments connected associated to a distribution Model (MDFMA) that provides resultant muscle (FM) and joint (FA) forces in three levels of the spine (superior, medium and inferior). At the MSA-3D liquid forces and proximal moments are obtained from the resolution of Newton-Euler movement equations through inverse solution. Based in the MSA-3D liquid forces and proximal moments obtained, the MDFMA, based in optimization techniques and data from literature, provides spine resultants FM and FA. The evaluated task consisted of lifting an object with 20% of the subjects' body weight using three different lifting techniques. For kinematics records five digital video cameras were used, with sampling frequency of 25 Hz. Kinetic record was performed using a force platform (strain-gauges based). MM3D implemented results were evaluated through accuracy estimation of the tridimensional measures obtained from kinematics, through comparison of the MSA-3D results and values measured by the force platform, through comparison of spine's segments calculated proximal resultant force and proximal moment calculated through upper and lower ways of MSA-3D and literature. Results suggest a coherence of direct measured information of MM3D and indirect estimative obtained from literature. Thus MM3D showed capable of evaluating and comparing FM and FA at the spine's three segments during different lifting tasks.

Existe um conceito difundido entre professores de educação física, fisioterapeutas e ortopedistas que o joelho não deve ser demasiadamente anteriorizado em relação à ponta do pé na direção ântero-posterior durante qualquer tipo de agachamento de modo a diminuir a carga mecânica imposta ao joelho. No entanto, são escassas as evidências quantitativas que corroboram este conceito. Este trabalho tem como objetivo estimar forças e torque na articulação do joelho em indivíduos saudáveis durante o exercício de agachamento livre com peso em dois modos diferentes de execução: a) joelho não ultrapassando a linha vertical que passa pelos dedos do pé; b) joelho ultrapassando essa linha vertical. Os sujeitos realizaram o agachamento com o pé direito sobre uma plataforma de força que mensurou os torques e forças de reação do solo. O membro inferior direito dos indivíduos (pé, perna e coxa) foram filmados com cinco câmeras digitais. Visando reconstruir o movimento dos segmentos, nós utilizamos a técnica de calibração do sistema anatômico (CAST), aumentando assim, a acurácia na reconstrução da posição tridimensional dos segmentos. O centro articular do quadril foi determinado pelo método rotacional e as forças e torques articulares internos líquidos foram determinados por dinâmica inversa. Os resultados obtidos mostram que o pico da carga mecânica no joelho, quando esse passa em média 11cm da linha do pé, é cerca de 31% maior na condição em que o joelho ultrapassa a linha do pé. Esses resultados implicam que não passar o joelho da linha do pé diminui a força de compressão patelofemoral, levando assim a uma menor solicitação mecânica nesta articulação. / There is a wide spread notion among health professionals that during a squat exercise the knee should not pass forward the forefoot region in order to not overload the knee joint. However, it seems there isn’t scientific literature to support or negate this concept. The goal of this paper is to investigate the effect of different foot-knee positions on the knee joint moment and on the patelofemoral force during squat, which was performed into two different ways: a) knee do not passing the forefoot region; b) knee passing the forefoot region. The subjects performed the squat exercise with the right foot on a force plate that measured the ground reaction force and moment components. The subject’s right leg (foot, shank, and thigh) and pelvis were filmed with five digital cameras. In order to reconstruct the segments’ movement, we used the Calibrated Anatomical System Technique (CAST), improving the accuracy on three-dimensional reconstruction of segment’s position. The hip center was determined by the rotational method and the internal net forces and torques were estimated by inverse dynamics. The results showed that during the condition were knee passed the forefoot region, the knee passed 11 cm on average, what resulted in a peak of mechanical load on the knee 30% higher in relation to the do not pass condition. Based on these results it is suggested that the knee should not pass the forefoot region during squatting in order to decrease the patelofemoral force.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / People who have suffered stroke often have difficulty during walking. One of the reasons is hemiplegia, which is the main motor impairment caused by stroke. Hemiplegia generates asymmeries in limb control that often can result in compensation and overload in one of the hemisphere, leaving individuals susceptible to joint moments and/or exaggerated in both affected and unaffected limbs. The objective of this study was to analyze joint mechanics during hemiplegic gait, post-stroke. The sample was composed of 28 hemiplegic subjects and 22 subjects without hemiplegia. Kinetic and kinematic gait magnitudes were obtained for subsequent calculation of joint moments via inverse dynamics method. The hemiplegic individuals were divided into two groups: fast group and slow group, according to their self selected speed adopted during the data collection, and subjects without hemiplegia took part of the third group. Comparisons were conducted between groups and between the affected and unaffected members in the hemiplegic group. The results showed similar joint moments patterns between hemiplegic individuals and subjects without hemiplegia. Nevertheless, a higher number of differences were found in joint moments between groups and it became more evident at the beginning of the stance phase. Few differences were found on comparisons between the affected and unaffected limbs within the hemiplegic group. We concluded that people who have suffered strokes are susceptible to changes in joint moments, being more evident in hemiplegic individuals who adopted a faster walking speed. It occurs because the walking speed is an intervening factor for the calculation of joint moments. / Pessoas que sofreram Acidente Vascular Encefálico (AVE) frequentemente apresentam dificuldade durante a marcha. Um dos motivos para tal é a hemiplegia, que é o principal comprometimento motor ocasionado pelo AVE. A hemiplegia gera assimetrias corporais que muitas vezes podem resultar em compensações e sobrecargas em um dos hemicorpos, deixando os indivíduos suscetíveis a momentos articulares desproporcionais e/ou exagerados nos membros afetado e não afetado. O objetivo deste estudo foi analisar a mecânica articular durante a marcha de hemiplégicos, pós-AVE. A amostra foi composta por 28 sujeitos hemiplégicos e 22 sujeitos sem hemiplegia. Foram obtidas grandezas cinéticas e cinemáticas da marcha para posterior cálculo dos momentos articulares utilizando o método de dinâmica inversa. Os indivíduos hemiplégicos foram divididos em dois grupos: grupo rápido e grupo lento, de acordo com a velocidade autosselecionada adotada, e os sujeitos sem hemiplegia constituíram o terceiro grupo. As comparações foram realizadas entre os três grupos e entre os membros afetado e não afetado do grupo hemiplégico. Os resultados mostraram curvas de momentos articulares similares para indivíduos hemiplégicos e sujeitos sem hemiplegia. Ainda assim, um maior número de diferenças foi encontrado nos momentos articulares entre grupos e estas se fizeram mais presentes no início da fase de apoio. Nas comparações entre os membros hemiplégico e não hemiplégico poucas diferenças foram encontradas. Conclui-se que pessoas que sofreram AVE estão suscetíveis a alterações nos momentos articulares, sendo estas alterações mais evidentes no grupo hemiplégico que adotou uma velocidade de caminhada mais rápida. Isso ocorre porque a velocidade de caminhada é um fator interveniente para o cálculo dos momentos articulares.