Orientador: Marcelo Tavella Navega / Banca: Fabio Viadanna Serrão / Banca: Karina Gramani Say / Banca: Cristiane Rodrigues Pedroni / Banca: Marcos Eduardo Scheicher / Resumo: Introdução: A redução na força dos músculos que envolvem a articulação do quadril, joelho e tornozelo tem sido associada a baixa velocidade de marcha. Desta forma, a força muscular é considerada um componente musculoesquelético crucial para independência funcional em idosos. Assim, a determinação de qual articulação do membro inferior é a melhor preditora da velocidade de marcha em idosos é clinicamente relevante. Tendo determinado a articulação preditora da velocidade de marcha, faz-se necessário verificar se protocolos de treinamento de força muscular são eficazes no aprimoramento das capacidades neuromusculares dessa articulação, como por exemplo, treinamento com método Pilates e haste vibratória. Objetivo: Assim, este trabalho objetivou determinar qual grupo muscular do membro inferior é o melhor preditor da velocidade de marcha em idosos, estabelecer limiares de força muscular para velocidades funcionais da marcha e investigar se o treinamento com método Pilates e com haste vibratória são capazes de aumentar o torque e potência muscular, a taxa de desenvolvimento de força (TDF) e a ativação muscular da articulação do membro inferior que melhor determina a velocidade de marcha, bem como avaliar a influência de ambos treinamentos na cinemática da marcha de idosas. Métodos: Idosas entre 60-85 anos participaram do presente estudo, sendo que no primeiro momento foi realizada a avaliação da força muscular das três articulações do membro inferior (quadril, joelho e tornozelo) no plano sagital, utilizando um dinamômetro isocinético sincronizado a eletromiografia dos membros inferiores. Além disso, também foi analisada a cinemática da marcha em esteira ergométrica através de um sistema de sete câmeras. Após a avaliação inicial, as idosas foram dividas em dois grupos e cada grupo foi submetido a um treinamento específico durante 8 semanas. Os treinamento realizados foram: Método Pilates... / Abstract: Introduction: Lower muscle strength of hip, knee and ankle has been related to slow gait speed. Thus, the muscle strength is considered a critical musculoskeletal component for functional independence in elderly and to determine which joint of lower limb is the best predictor of gait speed in the elderly is clinically relevant. Moreover, it is important to study if specific muscular strength protocols, such as Pilates and vibratory pole, are effective in the improvement of neuromuscular capabilities of better joint to predict gait speed. Objective: Determine which joint of the lower limb is the best predictor of gait speed in elderly, to determine thresholds of strength for normal gait speed and investigate whether the Pilates and vibratory pole training improve the torque an power muscle, rate of torque development and neuromuscle activation of better joint to predict gait speed in the elderly, besides evaluating the influence of both training on the kinematics of the gait in older women. Methods: Aged 60-85 years participated in this study. It was initially performed the assessment of muscle strength the three joints of the lower limb (hip, knee and ankle) in the sagital plane in a isokinetic dynamometer synchronized with electromyography of the lower limbs. Moreover, the kinematics gait parameters on treadmill were determined using a seven-camera system. After the initial assessment, older women were divided into two groups, and each group has undergone specific training for 8 weeks. The training were: Pilates (n=19) and vibratory pole (n=18). After the 8-week of training the older women were reassessed. The effect of training was observed for the following biomechanical variables: rate of torque development, torque and muscle power of the hip flexion and hip extension, activation of the rectus femoris, biceps femoris, gluteus maximus, internal oblique and multifidus. With respect to kinematic analysis it was observed the ... / Doutor

Orientador: Flávia Roberta Faganello Navega / Coorientador: Fábio Augusto Barbieri / Banca: Rodrigo Vitorio / Banca: Karina Gramani Say / Resumo: Introdução: O Brasil foi classificado como o quinto país com maior taxa de mortalidade decorrente de atropelamentos, na qual 52 % da população com mais de 60 anos de idade é acometida. A população afetada pela Doença de Parkinson (DP) possui déficits atencionais e na realização da dupla tarefa motora que aumentam o risco de atropelamentos, uma vez que além dos déficits motores, a capacidade de tomada de decisão e a resposta aos estímulos externos estão prejudicados. Objetivo: Analisar as características cinemáticas da marcha durante o desvio de obstáculo e realização de dupla tarefa motora de indivíduos com e sem a DP durante a simulação de travessia de rua. Métodos: Participaram do estudo 18 indivíduos sem alteração neurológica (grupo controle) e 18 indivíduos com DP idiopática que realizavam marcha independente. Os participantes atravessaram a passarela por cinco vezes em seis condições de marcha distintas que foram randomizadas por um dos avaliadores. As condições consistiam em marcha sem realizar tarefa concomitante (MN), marcha com desvio de obstáculo (MO), marcha com travessia de rua sem realizar tarefa concomitante (MNT), marcha com travessia carregando sacolas (MTS), marcha com travessia de rua desviando de obstáculo (MTO) e marcha com travessia de rua desviando de obstáculo e carregando sacolas (MTSO). A travessia de rua foi simulada por meio de um farol e um projetor e a coleta dos dados cinemáticos da marcha foi realizada pelo sistema de câmeras VICON® que coletou ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Introduction: Brazil was ranked as the fifth country with the highest mortality rate due to road accidents such trampling, affecting 52% of the population over 60 years of age. The population affected by Parkinson's disease (PD) has deficits in attention and in the accomplishment of the double motor task that increases the risk of run over, since besides the motor deficits, the capacity of decision making and the response to the external stimulus are impaired. Objective: To analyze the kinematic characteristics of the gait during the obstacle deviation and the accomplishment of double motor task of individuals with and without PD during the simulation of street crossing. Methods: 18 individuals without neurological alterations and 18 individuals with idiopathic PD who performed independent gait participated in the study. Participants crossed the runway five times in six distinct gait conditions that were randomized by one of the raters. The conditions consisted of walking without concomitant task (MN), walking with obstacle bypass (MO), walking with street crossing without carrying out concomitant task (MNT), walking with crossing carrying bags (MTS), walking with crossing the street bypassing obstacle course (MTO) and road crossing with obstacle distraction and carrying bags (MTSO). The street crossing was simulated by means of a headlamp and a projector and the kinematic data of the gait was collected by the VICON® camera system, which was collected with a sampling frequenc... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Este trabalho propõe um novo enfoque em visão computacional aplicado a sequências de vídeo, de pessoas em movimento, para reconhecê-las por meio da marcha. O movimento humano carrega diferentes informações, considerando-se diferentes maneiras de analisá-lo. O esqueleto carrega as informações do movimento global de articulações do corpo humano e como se comportam durante a caminhada e a silhueta carreia informações referentes ao comportamento global do contorno do corpo humano. Além disso, imagens binárias e em escala de cinza possuem diferentes informações sobre o movimento humano. O método proposto considera o conjunto de frames segmentados de cada indivíduo como uma classe e cada frame como um objeto desta classe. A metodologia aplica o Modelo de Mistura de Gaussianas (GMM) para subtração de fundo, redução de escala realizada por meio de técnicas de multiresolução baseadas na Transformada Wavelet (TW) e a extração dos padrões por meio da Análise dos Componentes Principais (PCA). São propostos e ensaiados quatro novos modelos de captura de movimentos globais do corpo humano durante a marcha: o modelo Silhouette-Gray-Wavelet (SGW) captura o movimento baseado nas variações em nível de cinza; o modelo Silhouette-Binary-Wavelet (SBW) captura o movimento baseado nas informações binárias da silhueta; o modelo Silhouette-Edge-Wavelet (SEW) captura o movimento baseado nas informações contidas na borda das silhuetas e o modelo Silhouette-Skeleton-Wavelet (SSW) captura o movimento baseado do esqueleto humano. As taxas de classificações corretas obtidas separadamente a partir destes quatro diferentes modelos são então combinadas utilizando-se uma nova técnica de fusão. Os resultados demonstram excelente desempenho e mostraram a viabilidade para reconhecimento de pessoas. / This paper proposes a novel computer vision approach that processes video sequences of people walking and then recognises those people by their gait. Human motion carries different information that can be analysed in various ways. The skeleton carries motion information about human joints, and the silhouette carries information about boundary motion of the human body. Moreover, binary and gray-level images contain different information about human movements. Our proposed method considers the set of the segmented frames of each individual as a distinct class and each frame as an object of this class. The methodology applies background extraction using the Gaussian Mixture Model (GMM), a scale reduction based on the Wavelet Transform (WT) and feature extraction by Principal Component Analysis (PCA). We propose four new schemas for motion information capture: the Silhouette-Gray-Wavelet model (SGW) captures motion based on grey level variations; the Silhouette-Binary-Wavelet model (SBW) captures motion based on binary information; the Silhouette-Edge-Binary model (SEW) captures motion based on edge information and the Silhouette-Skeleton-Wavelet model (SSW) captures motion based on skeleton movement. The classification rates obtained separately from these four different models are then merged using a new proposed fusion technique. The results suggest excellent performance in terms of recognising people by their gait.

Este trabalho propõe um novo enfoque em visão computacional aplicado a sequências de vídeo, de pessoas em movimento, para reconhecê-las por meio da marcha. O movimento humano carrega diferentes informações, considerando-se diferentes maneiras de analisá-lo. O esqueleto carrega as informações do movimento global de articulações do corpo humano e como se comportam durante a caminhada e a silhueta carreia informações referentes ao comportamento global do contorno do corpo humano. Além disso, imagens binárias e em escala de cinza possuem diferentes informações sobre o movimento humano. O método proposto considera o conjunto de frames segmentados de cada indivíduo como uma classe e cada frame como um objeto desta classe. A metodologia aplica o Modelo de Mistura de Gaussianas (GMM) para subtração de fundo, redução de escala realizada por meio de técnicas de multiresolução baseadas na Transformada Wavelet (TW) e a extração dos padrões por meio da Análise dos Componentes Principais (PCA). São propostos e ensaiados quatro novos modelos de captura de movimentos globais do corpo humano durante a marcha: o modelo Silhouette-Gray-Wavelet (SGW) captura o movimento baseado nas variações em nível de cinza; o modelo Silhouette-Binary-Wavelet (SBW) captura o movimento baseado nas informações binárias da silhueta; o modelo Silhouette-Edge-Wavelet (SEW) captura o movimento baseado nas informações contidas na borda das silhuetas e o modelo Silhouette-Skeleton-Wavelet (SSW) captura o movimento baseado do esqueleto humano. As taxas de classificações corretas obtidas separadamente a partir destes quatro diferentes modelos são então combinadas utilizando-se uma nova técnica de fusão. Os resultados demonstram excelente desempenho e mostraram a viabilidade para reconhecimento de pessoas. / This paper proposes a novel computer vision approach that processes video sequences of people walking and then recognises those people by their gait. Human motion carries different information that can be analysed in various ways. The skeleton carries motion information about human joints, and the silhouette carries information about boundary motion of the human body. Moreover, binary and gray-level images contain different information about human movements. Our proposed method considers the set of the segmented frames of each individual as a distinct class and each frame as an object of this class. The methodology applies background extraction using the Gaussian Mixture Model (GMM), a scale reduction based on the Wavelet Transform (WT) and feature extraction by Principal Component Analysis (PCA). We propose four new schemas for motion information capture: the Silhouette-Gray-Wavelet model (SGW) captures motion based on grey level variations; the Silhouette-Binary-Wavelet model (SBW) captures motion based on binary information; the Silhouette-Edge-Binary model (SEW) captures motion based on edge information and the Silhouette-Skeleton-Wavelet model (SSW) captures motion based on skeleton movement. The classification rates obtained separately from these four different models are then merged using a new proposed fusion technique. The results suggest excellent performance in terms of recognising people by their gait.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:47:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 874749 bytes, checksum: 67564574bf6c1218159a303c5af4de5c (MD5) Previous issue date: 2013-03-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Introduction: Because of aging, the human undertakes some physiological structures important for gait performance is noteworthy that the changes of gait in the elderly are processed in relation to factors both physiological and emotional, interfering with the lifestyle that the elderly presents. Objective: to investigate the effect of a program of psychomotor activities in gait and physical well-being, mental and social of elderly,. Methodology: It is an intervention study, without group control, descriptive, with quantitative-qualitative approach, conducted in a Clinical School of the Federal University of Paraíba, João performance of gait (POMA-BRAZIL). These evaluations were part of the triage of participants, being PEEM and POMA, Pessoa-PB. The population of the study was composed by 15 elderly. For data collection was utilized an instrument with socio demographic data, clinical data and physical examination, the mini mental state examination and the evaluation of functional performed in three moments of the research, every two months. The study was conducted in the period from August to December 2011. Referring to ethical considerations, the study was in accordance to the rules of Resolution1196/96. Regarding the intervention procedure were carried out psychomotor activities whose purpose a muscle strengthening from the psychomotor elements, favoring a better gait performance, being developed in the water and soil. After finishing the psychomotor program were identified perceptions of elderly through the individual interview technique of which guiding question was: What is the perception about the effects of the psychomotor program in your life? Their statements were recorded, which contributed so that the speeches could be transcribed with higher accuracy and reliability. For quantitative data analysis was utilized descriptive statistics and Friedman s test, from the qualitative point of view, the content analysis of Bardin. Results and data analysis: There was a significant difference between the evaluations of gait performance (Χ2FR= 17,7; gl= 2; p=0,0001), mainly between the second and the third evaluation (p<0,05). In synthesis, satisfactory results were found for the following variables: step length, step width, step height, the step symmetry, trunk stability, turning during walking, running and support for the midline deviation, which can be assigned practical effects of psychomotor. Final Considerations: Become is an indispensable for the promotion for the Health of the elderly, because the activities will provide an improved quality of life and the correction of gait in the elderly. / Introdução: Por causa do envelhecimento, o ser humano compromete algumas estruturas fisiológicas importantes para o desempenho da marcha Vale salientar que as modificações da marcha no idoso se processam em relação a fatores tanto fisiológicos como emocionais, interferindo no estilo de vida que o idoso apresenta. Objetivos: Investigar o efeito de um programa de atividades psicomotoras na marcha e no bem estar físico, mental e social dos idosos. Metodologia: Trata-se de um estudo de intervenção sem grupo controle, descritiva, com abordagem quanti-qualitativa realizada na Clínica-Escola da Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa-PB. A população do estudo foi constituída por 15 idosos. Para a coleta de dados, utilizou-se um instrumento com dados sociodemográficos, dados clínicos, exame físico, Mini Exame de Estado Mental, e avaliação de desempenho funcional da marcha (POMA-BRASIL). Estas avaliações faziam parte da triagem dos participantes, sendo o MEEM e o POMA realizados em três momentos da pesquisa, a cada dois meses. O estudo foi realizado no período de agosto a dezembro de 2011. No que se refere às considerações éticas, o estudo esteve de acordo com as normas da resolução 196/96. Quanto ao procedimento de intervenção, foram realizadas atividades psicomotoras cuja finalidade foi promover um fortalecimento muscular a partir dos elementos psicomotores, favorecendo um melhor desempenho da marcha, sendo desenvolvidas na água e no solo. Após o término do programa psicomotor, foram identificadas as percepções dos idosos através da técnica de entrevista individual, cuja pergunta norteadora foi: Qual a percepção acerca dos efeitos do programa psicomotor na sua vida? . Os depoimentos foram gravados, o que contribuiu para que as falas fossem transcritas com maior exatidão e fidedignidade. Para a análise dos dados quantitativos, utilizou-se a estatística descritiva e o teste de Friedman; sob o ponto de vista qualitativo, a análise de conteúdo de Bardin. Resultados e análise de dados: Houve uma diferença significativa entre as avaliações do desempenho da marcha (Χ2FR= 17,7; gl= 2; p=0,0001), principalmente entre a segunda e terceira avaliação (p<0,05). Em síntese, foram encontradas resultados satisfatórios nas seguintes variáveis: comprimento de passo, largura de passo, altura do passo, simetria do passo, estabilidade de tronco, virando durante a marcha, sustentação durante a marcha e desvio da linha media, que podem ser atribuídos aos efeitos da prática da psicomotricidade. Considerações finais: Torna-se indispensável a psicomotricidade como promotora na promoção à saúde do idoso, pois as atividades irá proporcionar uma melhoria na qualidade de vida e na correção das alterações da marcha na pessoa idosa.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-05-03T22:56:48Z No. of bitstreams: 1 MarcioValerioDeAraujo_TESE.pdf: 13001896 bytes, checksum: 53d484a4ebf2bd40c43142cbacd84787 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-05-05T20:32:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MarcioValerioDeAraujo_TESE.pdf: 13001896 bytes, checksum: 53d484a4ebf2bd40c43142cbacd84787 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-05T20:32:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcioValerioDeAraujo_TESE.pdf: 13001896 bytes, checksum: 53d484a4ebf2bd40c43142cbacd84787 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / Atualmente com o crescente aumento de dispositivos rob?ticos destinados para aplica??o na ?rea de mobilidade de pessoas que sofreram algum tipo de les?o medular, se faz necess?rio desenvolver novas ferramentas para tornar tais equipamentos mais adapt?veis, seguros e aut?nomos. Para que as ?rteses rob?ticas que auxiliam na locomo??o de pessoas parapl?gicas possam desempenhar sua fun??o, estas devem ser capazes de reproduzir os movimentos perdidos com o m?ximo de fidelidade e seguran?a em ambientes que eventualmente possam conter obst?culos de diferentes tipos como buracos, escadas e cal?adas. As ?rteses rob?ticas para membros inferiores t?m a capacidade de caminhar, subir e descer degraus, todavia, esses movimentos, na maioria das vezes, n?o se adaptam ao ambiente, sendo assim, para uma ?rtese rob?tica que foi projetada para subir um degrau com uma determinada altura ao se deparar com um degrau maior provavelmente n?o conseguir? realizar essa tarefa com a mesma seguran?a. Para solucionar esse e outros problemas, esse trabalho apresenta um Sistema de Aux?lio ? Locomo??o (SAL) dotado de um planejador de passos e um gerador de refer?ncias angulares com caracter?sticas antropom?rficas para a ?rtese rob?tica Ortholeg. O SAL utiliza dados antropom?tricos do usu?rio para gerar um padr?o de marcha personalizado, dessa forma, a ?rtese em quest?o ? capaz de adaptar o tamanho do passo para n?o colidir com obst?culos presentes no ambiente e transpor buracos com diversos tamanhos, subir e descer escadas e cal?adas com diferentes valores de altura e comprimento. Para desenvolver o sistema de aux?lio ? locomo??o foram adaptadas t?cnicas de planejamento de caminho, usadas a princ?pio em rob?s b?pedes. S?o apresentados v?rios experimentos que mostram a ?rtese Ortholeg realizando alguns movimentos com caracter?sticas antropom?rficas para diferentes dist?ncias de caminhada e tr?s tipos de obst?culos: degrau, buraco e cal?ada. A autonomia adquirida com a utiliza??o do sistema de planejamento apresentado facilita a utiliza??o de ?rteses rob?ticas como tamb?m garante uma maior seguran?a ao usu?rio.

Orientador: João Maurício Rosário / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T03:06:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Floriano-Batista_Rayanne_M.pdf: 3969597 bytes, checksum: fb7104633c8e24f84be507eaef10073d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nesta dissertação realiza-se um estudo cinemático e dinâmico da marcha humana tendo como base a biomecânica e a antropomorfia dos membros inferiores, assim como nos paradigmas que regem a reabilitação assistida por meio da robótica. Propõe-se uma estratégia de controle de um exoesqueleto robótico para membros inferiores através do cálculo do torque computado, com a finalidade terapêutica de reabilitação da marcha. Adota-se a marcha dinâmica como inspiração para o modelo do sistema, usando uma estrutura simplificada que atuará em dois modos de funcionamento, onde a transição entre um módulo e outro será controlada por meio do formalismo de sistema de eventos. O sistema foi modelado a partir do desenvolvimento de suas equações dinâmicas e implementação em Matlab®, como também através do uso da plataforma SimMechanics® que permitiu a modelagem de componentes externas com maior grau de complexidade. Através de simulação computacional verificou-se que sistema em estudo apresentou um desempenho preciso no desenvolvimento da marcha, onde se considerou, inclusive, os efeitos do impacto que ocorrem a partir da interação do pé com solo / Abstract: In this dissertation is executed a cinematic and dynamic study of human's gait based on the field of knowledge of biomechanics and the anthropomorphic characteristics of human's leg, based as well on paradigms the rules the assisted rehabilitation with the use of robots. Here it's proposed and strategy of control of robotic exoskeletons for lower limbs through the computed torque with therapeutic goal to improve the human gait. The dynamic gait inspire the system's model, it's used a simplified structure which will function in two distinctive modes of operation, the transition between the modes is control by a system of discrete events. The modeled system is developed from its dynamic equations in Matlab® and also with the use of SimMechanics® simulation platform the allowed the inclusion of external components with greater complexity in the model. Through the computational simulation is concluded that the studied system had a precise performance in development of the gait, the control simulation included the effects of the impact that occurs when the foot interact with the solo / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestra em Engenharia Mecânica

[pt] A simulação do movimento do corpo humano é uma ferramenta valiosa para diferentes campos, como robótica e biomecânica. Mesmo com o crescente número de pesquisas, ainda existem poucos grupos no Brasil que trabalham desenvolvendo modelos de movimento humano. Tal simulação tem sido um problema desafiador do ponto de vista de modelagem e computacional. Esta dissertação traz uma revisão bibliográfica de conceitos de dinâmica estrutural e dos principais determinantes da dinâmica do caminhar humano. Quatro modelos bidimensionais de crescente complexidade encontrados na literatura são inicialmente analisados para entender a influência dos diversos elementos e graus de liberdade na qualidade dos resultados obtidos. Antes de introduzir estes modelos, uma investigação de algumas variáveis cinemáticas, conhecidas como determinantes da caminhada, é realizada para a fase de apoio simples. O modelo mais simples considera um pêndulo invertido e, em seguida, articulações são adicionadas para simular o quadril, joelho, tornozelo/pé e, finalmente, todo o mecanismo de perna é substituído por uma mola. Os efeitos das adições sucessivas de graus de liberdade são analisados e os resultados são comparados com os resultados experimentais de Winter para torques e forças de reação. Com base nestas análises este trabalho propõe um modelo bidimensional do caminhar humano durante a fase de apoio simples (SSP) com sete graus de liberdade. As forças resultantes das ações musculares são representadas por torques em cada articulação. Todas as massas de segmentos corporais superiores são agrupadas. O modelo é baseado na dinâmica inversa, sendo os deslocamentos angulares interpolados por B-splines de 5º grau e a cinemática do corpo é calculada usando a formulação robótica de Denavit-Hartenberg (DH). As equações de movimento são obtidas com base em uma formulação Lagrangiana recursiva, em virtude de sua eficiência computacional. Um problema de otimização é estabelecido para obter os pontos de controle das B-splines, onde a função objetivo é definida pelo o esforço dinâmico. As restrições impostas ao movimento são de dois tipos: as restrições dependentes do tempo (limites de torque/ângulo e estabilidade dinâmica definida pelo critério do Zero Moment Point) e as restrições independentes do tempo (estado inicial e final). Os resultados do modelo são favoravelmente comparados com os dados experimentais de Winter, em particular as forças de reação do solo. / [en] The simulation of human body movement is a valuable tool for different fields such as robotics and biomechanics. Even with the growing number of researches, there are still few groups in Brazil that work on developing models of human movement. Such simulation has been a challenging problem from a modeling and computational point of view. This dissertation brings a bibliographical review of concepts of structural dynamics and the main determinants of the dynamics of human walking. Four two-dimensional models of increasing complexity found in the literature are initially analyzed to understand the influence of the various elements and degrees of freedom on the quality of the obtained results. Before introducing these models, an investigation of some kinematic variables, known as determinants of walking, is performed for the simple support phase. The simpler model considers an inverted pendulum, and then joints are added to simulate the hip, knee, ankle/foot, and finally the entire leg mechanism is replaced by a spring. The effects of successive additions of degrees of freedom are analyzed and the results are compared with Winter s experimental results for torques and reaction forces. Based on these analyzes, this work proposes a two-dimensional model of human walking during the simple support phase (SSP) with seven degrees of freedom. The forces resulting from muscular actions are represented by torques at each joint. All masses of upper body segments are grouped. The model is based on inverse dynamics, with angular displacements being interpolated by 5th degree B-splines and the body kinematics is calculated using the Denavit-Hartenberg (DH) robotic formulation. The equations of motion are obtained based on a recursive Lagrangian formulation, due to its computational efficiency. An optimization problem is established to obtain the B-splines control points, where the objective function is defined by the dynamic effort. The constraints imposed on movement are of two types: the time-dependent constraints (torque/angle limits and dynamic stability defined by the Zero Moment Point criterion) and the independent time constraints (initial and final state). The results of the model are favorably compared with Winter s experimental data, in08:22 23/07/2019 particular the ground reaction forces.

Orientador: José Celso Freire Junior / Resumo: Algumas necessidades específicas da Fisioterapia, área que estuda o Equilíbrio Postural e a Análise da Marcha Humana estão entre as principais razões para o desenvolvimento deste trabalho de pesquisa. Ele, tem por base uma plataforma de força, desenvolvida em 2016 por pesquisadores da UNESP e do Laboratório G-SCOP, da instituição Grenoble INP da França. A esta solução foram adicionadas duas interfaces eletrônicas. A primeira, com objetivo de fornecer informações sobre as forças de reação do solo, de um paciente que está sobre a plataforma e a segunda para controlar a estabilidade da plataforma, simulando dois níveis de dificuldades para o paciente se manter em equilíbrio. Aplicativos foram desenvolvidos para fazer a captura de dados e a análise gráfica dos resultados. Além de calcular informações sobre o deslocamento dos centros de pressão e de massa do paciente, eles asseguram o sincronismo entre os dados capturados por sensores de força, instalados na plataforma e um sensor de movimento Kinect. O tratamento dos dados do sensor de movimento possibilita a criação de um modelo tridimensional detalhado, na forma de um esqueleto digital, que apresenta a cinemática de várias articulações do corpo humano e o seu respectivo comportamento posicional, em função do tempo. O trabalho apresenta também um estudo comparativo entre o sistema desenvolvido e um ambiente de referência padronizado, que utiliza um sistema de filmagem, com várias câmeras infravermelho de alta definição, disponív... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Some specific needs of Physiotherapy, an area that studies the Postural Equilibrium and the Gait Analysis are among the main reasons for the development of this research work. It is based on a force platform, developed in 2016 by researchers from UNESP and the G-SCOP Laboratory of the Grenoble INP institution in France. Two electronic interfaces were added to this solution. The first one, to provide information about the ground reaction forces, from one patient on the platform and the second to control the stability of the platform, simulating two levels of difficulty for the patient to keep in balance. Applications were developed to capture data and graphically analyze the results. In addition to calculating information about the displacement of the patient's pressure and mass centers, they ensure synchronization between the data captured by force sensors installed on the platform and a Kinect motion sensor. The treatment of motion sensor data allows the creation of a detailed three-dimensional model, in the form of a digital skeleton, which presents the kinematics of various joints of the human body and their respective positional behavior, as a function of time. The work also presents a comparative study between the developed system and a standardized reference environment, using a multi-camera high-definition infrared camera system, available in a dedicated room of the University Hospital of Grenoble. This analysis evaluates the possibility of creating new products for th... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Introdução: A amputação transtibial é uma das amputações de membros inferiores mais frequentemente realizada. Objetivo: Este trabalho teve por objetivo comparar, através da análise tridimensional da marcha, as alterações de marcha de pacientes com amputação transtibial, previamente treinados, que utilizavam próteses com encaixe Kondylen Bettung Münster (KBM) e a vácuo. Metodologia: Foram avaliados voluntários com amputação transtibial que utilizavam encaixe KBM ou a vácuo disponibilizados pelos Sistema Único de Saúde (SUS). A amostra final foi de 12 participantes no grupo “KBM” e 5 no grupo “vácuo”. Todos eles passaram por um exame físico, que constou de goniometria, teste de força muscular e coleta de dados antropométricos. Eles também realizaram análise tridimensional (3D) da marcha. Para tal, eles foram paramentados com marcadores reflexivos em pontos anatômicos e os correspondentes da prótese, de acordo com o modelo Helen Hayes e caminharam por uma pista de 10 metros com uma velocidade auto selecionada. O sistema de captura consistiu em 6 câmeras Hawk e software Cortex versão 1.1.4.368, de captura e edição das caminhadas, ambos da Motion Analysis Corporation. A comparação entre os dois grupos foi realizada através da Pontuação do Perfil da Marcha (GPS), das Pontuações das Variáveis da Marcha (GVS) e dos parâmetros de tempo e espaço da marcha. Além disso, foi testada a correlação entre a GPS e as GVS e entre a GPS e os parâmetros de tempo e espaço da marcha. Resultados: Os dois grupos obtiveram velocidade da marcha significativamente menores, período de apoio significativamente maior e o tempo de apoio simples menor que o normal. Nos dois grupos ainda, os valores de GPS e GVS foram maiores que o normal, porém o “KBM” apresentou maiores desvios que o “vácuo”. Os maiores desvios do grupo do encaixe KBM foram nas GVS flexão/extensão dos quadris, flexão/extensão dos joelhos e dorsi/plantiflexão do tornozelo MIP, podendo assim caracterizar este como o padrão de desvio do Perfil de Análise do Movimento (MAP) deste grupo. O grupo “vácuo” teve os principais desvios nas GVS dorsi/plantiflexão dos tornozelos, flexão/extensão do joelho MIP e rotação pélvica, sendo este o padrão de desvio do MAP deste grupo. Encontraram-se, portanto, padrões diferentes de desvio nos dois grupos. Os dois grupos apresentaram desvios no MICL, os quais representam as compensações realizadas neste membro para possibilitar uma marcha mais funcional com a prótese. Os participantes que utilizaram o encaixe a vácuo apresentaram marcha mais simétrica que os participantes que utilizavam encaixe KBM. O grupo que utilizava o encaixe a vácuo obteve menores valores de GPS e de algumas GVS que o grupo “KBM”, entre elas estão a flexão/extensão do quadril MIP e MICL, flexão/extensão do joelho MIP e a flexão/extensão do joelho MICL, que foi a única diferença estatisticamente significante entre os grupos de encaixe. O mesmo grupo teve velocidade da macha maior que o grupo “KBM” e, apesar desta diferença não ter sido significativa, sugere uma maior funcionalidade da marcha com o encaixe a vácuo. Conclusão: Pode-se concluir que os indivíduos que utilizaram encaixe a vácuo apresentaram um padrão de marcha mais funcional e com menores desvios que aqueles que utilizaram encaixe KBM, quando comparados através da GPS, das GVS e dos parâmetros de tempo e espaço. / Introduction: Transtibial amputation is one of the lower limb amputations more often performed. Objective: The aim of this study was to compare, using 3D gait analysis, gait deviations of patients with transtibial amputation, previously trained, using KBM and vacum prosthetic fittings. Methodology: Transtibial amputees that used Kondylen Bettung Münster (KBM) and vacuum prosthetic fitting waived by the Sistema Único de Saúde (SUS) were evaluated. The final sample consisted of 12 participants in the "KBM" group and 5 in the "vacuum" group. They all underwent a physical examination, which consisted of goniometry, muscle strength testing and anthropometric data. They also performed three-dimensional (3D) gait analysis. For this, they were vested with reflexive markers on anatomical and prosthetic corresponding landmarkers according to the Helen Hayes and walked across a 10-m walk-way at their self-selected speed. The capture system consisted of 6 cameras Hawk and the Cortex software version 1.1.4.368 for capturing and editing the trials, both from Motion Analysis Corporation. The Gait Profile Scores (GPS), Gait Variable Score (GVS) and temporal-spatial parameters performed the comparison between the two groups. In addition, we tested the correlation between GPS and GVS and between GPS and temporal-spatial parameters. Results: The two groups had significantly lower gait speed, significantly longer period of support and shorter time of single support than normal. In both groups, GPS and GVS values were higher than normal, but the "KBM" showed greater deviations than the "vacuum". The largest deviations from the KBM group was in the GVS hips flexion / extension, knees flexion / extension and ankle dorsi / plantarflexion MIP and can thus characterize this as the deviation pattern of the Movement Analysis Profile (MAP) for this group. The "vacuum" group had major deviations of the GVS ankles dorsi / platarflexion, knee flexion / extension MIP and pelvic rotation, the deviation pattern of MAP in this group. There were, therefore, different deviation patterns I the two groups. Both groups showed deviations in MICL, which represent the compensation made by this limb to enable a more functional gait with prosthesis. Participants who used vacuum prosthetic fitting showed more a symmetrical gait than participants that used KBM prosthetic fitting. The group that used vacuum prosthetic fitting had lower values of GPS and some GVS than "KBM" group; these include hips flexion / extension, MIP knee flexion / extension and MICL knee flexion / extension, which was the only statistically significant difference between the groups. The same group had greater walking speed than the "KBM" group and, although this difference was not significant, it suggests more functionality of gait with vacuum prosthetic fitting. Conclusion: It can be concluded that individuals who used the vacuum prosthetic fitting showed more functional gait pattern and smaller deviations than those that used KBM prosthetic fitting, compared by GPS, GVS and temporal-spatial parameters.