| Summary: | Esta Dissertação irá apresentar a utilização de técnicas de controle nãolinear,
tais como o controle adaptativo e robusto, de modo a controlar um sistema de
Eletroestimulação Funcional desenvolvido pelo laboratório de Engenharia Biomédica
da COPPE/UFRJ. Basicamente um Eletroestimulador Funcional (Functional
Electrical Stimulation FES) se baseia na estimulação dos nervos motores via
eletrodos cutâneos de modo a movimentar (contrair ou distender) os músculos,
visando o fortalecimento muscular, a ativação de vias nervosas (reinervação),
manutenção da amplitude de movimento, controle de espasticidade muscular,
retardo de atrofias e manutenção de tonicidade muscular. O sistema utilizado tem
por objetivo movimentar os membros superiores através do estímulo elétrico de
modo a atingir ângulos-alvo pré-determinados para a articulação do cotovelo. Devido
ao fato de não termos conhecimento pleno do funcionamento neuro-motor humano e
do mesmo ser variante no tempo, não-linear, com parâmetros incertos, sujeito a
perturbações e completamente diferente para cada indivíduo, se faz necessário o
uso de técnicas de controle avançadas na tentativa de se estabilizar e controlar esse
tipo de sistema. O objetivo principal é verificar experimentalmente a eficácia dessas
técnicas de controle não-linear e adaptativo em comparação às técnicas clássicas,
de modo a alcançar um controle mais rápido, robusto e que tenha um desempenho
satisfatório. Em face disso, espera-se ampliar o campo de utilização de técnicas de
controle adaptativo e robusto, além de outras técnicas de sistemas inteligentes, tais
como os algoritmos genéticos, provando que sua aplicação pode ser efetiva no
campo de sistemas biológicos e biomédicos, auxiliando assim na melhoria do
tratamento de pacientes envolvidos nas pesquisas desenvolvidas no Laboratório de
Engenharia Biomédica da COPPE/UFRJ. === This dissertation will present the use of nonlinear control techniques, such as
adaptive and robust control in order to design a Functional Electrical Stimulation
(FES) system developed by Biomedical Engineering Laboratory at COPPE/UFRJ.
Basically, a FES on the stimulation of motor nerves via skin electrodes in order to
contract or stretch the muscles such that the amplitude and quality of the limbs
movement can be maintained, reducing muscular atrophy as well. Consequently, the
muscle strength can be improved and new neural pathways may be activated. Here,
the goals of the proposed control system is to move the arm of the patient via
electrical stimulation to achieve some desired trajectory related to the elbow angles
of reference. Since we have a priori no deep knowledge of human neuro-motor
model, the use of advanced and robust control schemes seems to be useful to
stabilize this kind of systems which may be completely different for each individual,
being time-varying, nonlinear, uncertain and subject to disturbances. The main
objective is to experimentally verify the effectiveness of the proposed nonlinear and
adaptive controllers when compared to classical ones in order to achieve faster,
robust and better control performance. It is expected to spread the application of
adaptive and robust controllers and other intelligent system tools, such as genetic
algorithms, to the field of biological and biomedical engineering. Thus, we believe
that the developed control system may help the improvement of the patients
treatment involved in the research carried out by Biomedical Engineering Laboratory
at COPPE/UFRJ.
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