Made available in DSpace on 2016-06-02T20:19:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5110.pdf: 9251183 bytes, checksum: b4178b3d81d86cf5fd17ce7ecbba1aa8 (MD5) Previous issue date: 2013-02-21 / Financiadora de Estudos e Projetos / The human movement record is an essential requirement for biomechanical, clinical and occupational analysis, allowing assessments of postural variation, occupational risks and improvement of preventive programs in physical therapy and rehabilitation. Electrogoniometers have been used to record wrist movements during work. However, different sizes of sensors are used, bringing difficulties to the comparison of recordings. Moreover, although of flexible electrogoniometers (EGM) are considered a reliable and accurate equipment for dynamic recordings of different joints the EGM, they are susceptible to measurement errors, known as crosstalk. There are two main types of crosstalk, crosstalk due to sensor rotation and the inherent crosstalk. Correction procedures have been proposed to correct these errors, however no study evaluating the efficiency of corrections from both procedures in subject wrist measurements was identified in the available literature. Thus, this study aims: 1) to evaluate two different sensors in order to check its performance in an anthropometric defined sample; 2) to evaluate the effects of mathematical correction procedures on: the crosstalk due to the forearm rotation, the inherent sensors crosstalk, and the combination of these two procedures. To compare the two models of sensors 13 subjects were evaluated (7 women and 6 men) who performed flexion/extension and ulnar/radial wrist movement, reaching maximum amplitude in the pronated forearm position. Two sensors measuring 65 and 110 mm of length (XM110 and XM65, respectively) and an acquisition data device (Datalog, Biometrics) were used. The sequence of movements and the sensor placement were randomized. The data were analyzed descriptively and statistically bymultivariate analysis. The intra-individual variation (root mean square RMS between trials) were calculated. The results showed there was no significant difference between the sensors for all movements. The maximum intra individual variation was 2.2°. There were significant differences between gender for wrist flexion and ulnar deviation, women have higher values than men. The maximum variability between sensors was 7.1°. Although no significant difference was identified between sensors, it was found that the sensor XM110, bigger than XM65, presented bulging during the extension. Therefore, for individuals with height up to 1.8 m, the data obtained by both sensors are comparable. In the second stage of the study we evaluate the maximum amplitude of the flexion/extension and ulnar deviation/radial wrist of 43 healthy subjects recorded by EGMs. Correction procedures were applied to the crosstalk due to the rotation of the forearm, crosstalk inherent and combining the two procedures. The results showed there was no significant difference in measurements before and after the correction procedures (P≤0.05). Furthermore, the differences between the correction procedures were below 5 ° for most cases, indicating small clinical impact on the measurements. Considering that the corrections are time consuming, require specific technical knowledge and have provided inefficient results, the correction procedures are not recommended for clinical wrist electrogoniometers recordings. Thus, improvement of equipment should be provided by the manufacturers. / O registro do movimento humano e requisito fundamental para analises biomecanicas, clinicas e ocupacionais, permitindo avaliar variacoes posturais, riscos e aprimoramento de programas preventivos e de reabilitacao em Fisioterapia. O eletrogoniometro e utilizado em contexto ocupacional para registro dos movimentos do punho. No entanto, diferentes tamanhos de sensores sao utilizados, o que pode dificultar a comparacao entre os resultados. Alem disso, apesar de o eletrogoniometro flexivel (EGM) ser considerado um equipamento confiavel e acurado, e utilizado para o registro dinamico de diferentes articulacoes, e suscetivel a erros de medida, denominados crosstalk. Existem dois tipos principais de crosstalk, o crosstalk devido a rotacao do sensor e o crosstalk inerente. Procedimentos de correcao tem sido propostos para a correcao desses erros, no entanto nenhum estudo utilizou ambos os procedimentos em medidas em movimento funcional dos movimentos do punho, visando otimizar a correcao. Diante disso, este estudo teve como objetivos: 1) avaliar dois sensores eletrogoniometricos de tamanho diferentes para verificar o desempenho de ambos em uma amostra com variaveis antropometricas (peso e altura) definidas; e 2) avaliar, comparativamente, o efeito de procedimentos de correcao para: o crosstalk entre os movimentos de flexao/extensao e desvio radial/ulnar do punho devido a rotacao do antebraco; o crosstalk inerente aos sensores, e a combinacao desses dois procedimentos de correcao em situacoes funcionais. Para a comparacao entre os dois modelos de sensores foram avaliadas 13 sujeitos (7 mulheres e 6 homens) que realizaram movimentos de flexao/extensao e desvio ulnar/radial do punho em amplitude maxima, na posicao pronada do antebraco. Foram utilizados dois sensores com 65 e 110 mm de comprimento (XM65 e XM110, respectivamente) e um dispositivo de aquisicao de dados (Datalog, Biometrics). A ordem de realizacao dos movimentos e colocacao dos sensores foram aleatorizadas. Os dados foram analisados descritivamente e estatisticamente por analise multivariada. Foi calculada a variacao entre as tentativas (variabilidade intra individual) e entre os sensores por meio do valor RMS (root mean square). Os resultados mostraram que nao houve diferenca significativa entre os sensores para todos os movimentos. A variabilidade intraindividual maxima foi de 2,2°. Houve diferenca significativa entre os generos para a flexao e o desvio ulnar, sendo as mulheres as que apresentaram valores maiores que os homens. A variabilidade maxima entre os sensores foi de 7,1°. Apesar de nao ter havido diferenca significante entre os sensores, verificou-se que o sensor XM110, por ser maior, apresentava abaulamento durante a extensao. Portanto, para individuos com altura ate 1,8 m, os dados obtidos pelos diferentes sensores sao comparaveis. Na segunda etapa do estudo foram avaliadas as amplitudes maximas dos movimentos de flexao/extensao e desvios ulnar/radial do punho de 43 individuos saudaveis registradas por meio de EGMs. Foram aplicados procedimentos de correcao para o crosstalk devido a rotacao do antebraco, crosstalk inerente, e combinando-se os dois procedimentos. Os resultados mostraram que nao houve alteracao significativa nas medidas apos a aplicacao dos procedimentos de correcao (P≤0,05). Alem disso, as diferencas entre os procedimentos de correcao foram inferiores a 5o para a maioria dos casos, indicando pouco impacto sobre as medidas. Assim, considerando o tempo de processamento, o conhecimento tecnico especifico exigido e os ineficazes resultados obtidos, desaconselha-se a aplicacao desses procedimentos na correcao de registros eletrogiometricos do punho, sugerindo a necessidade de que o aprimoramento dos equipamentos seja realizado por seus fabricantes.

[pt] O uso de juntas cardânicas ativas é restrito pela capacidade de torque de pequenos motorredutores e, atualmente, os dispositivos embarcados são obrigatórios para as aplicações robóticas. O controle dinâmico é essencial para estudar as limitações desse dispositivo, portanto, o objetivo deste estudo foi controlar a junta cardânica ativa de três graus de liberdade usando simulações numéricas e experimento em bancada de testes. O manipulador foi projetado com apenas uma junta cardânica para que a sua cinemática e dinâmica sejam exploradas; por esse motivo, a junta foi construída com sensores de carga na base e sensor de unidade de movimento inercial na parte superior do efetuador do manipulador. Além disso, foram fabricadas três placas de controle: a primeira foi projetada para controlar os três acionamentos dos motores de passo; a segunda, para ler o sensor da unidade de movimento inercial; e a última, para ler os sensores de carga. Quatro problemas foram descritos para testar os limites deste dispositivo, analisando, além da cinemática e dinâmica, o atrito do rolamento, a identificação da folga e o torque do impacto. O primeiro problema mantém a posição do efetuador do manipulador constante enquanto transmite rotação entre os eixos. O segundo problema, o efetuador recebe um caminho planejado, por exemplo, um círculo, mas não transmite rotação entre os eixos. O terceiro problema é a combinação dos movimentos anteriores, em que o efetuador transmite rotação entre os eixos, enquanto segue por um caminho planejado. Para o quarto problema: uma nova abordagem é aplicada para mover o efetuador de um ponto para outro usando rotação cônica. / [en] The use of active cardan joints is restricted by torque capacity of small motors, and currently embedded devices have been mandatory for robotic applications. The dynamic control is essential to learn the limitations of this device, thus the objective of this study is to control active cardan joints of three degrees of freedom using numerical simulations and bench experiment. The manipulator was designed with only one cardan joint to understand its kinematics and dynamics and, for this reason, it was built with load sensors on its base and inertial motion unit sensor at the top of the manipulator end-effector. Furthermore, three control boards were manufactured: the first was designed to control the three stepper motor drives, the second was designed to read the inertial motion unit sensor, and the last was designed to read the load sensors. Four problems were described to test the limits of this device, analysing not only the kinematics and dynamics, but also the bearing friction, the backlash identification, and the impact torque. The first problem keeps the position of the manipulator end-effector constant transmitting rotation between the shafts. The second problem is given a planned path to the manipulator endeffector, such as a circle, but it does not transmit rotation between the shafts. The third problem is the combination of the previous motions, where the manipulator end-effector applies the output spin, while it follows by a planned path. The fourth problem, a new approach is applied to move the manipulator end-effector from one point to another point using a conical rotation.