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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41114| Título: | Desenvolvimento de órtese para auxílio no tratamento de pacientes com perda de mobilidade nas mãos |
| Título(s) alternativo(s): | Development of an orthesis to assist in the treatment of patients with loss of mobility in the hands |
| Autor(es): | Martins, Ícaro Tiburcio Narukawa, Lucas Yudi Borges |
| Orientador(es): | Stevan Junior, Sergio Luiz |
| Palavras-chave: | Reabilitação Mecatrônica Articulações - Hipermobilidade Robótica na medicina Medicina funcional Rehabilitation Mechatronics Joints - Hypermobility Robotics in medicine Functional medicine |
| Data do documento: | 30-Jun-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | MARTINS, Ícaro Tiburcio; NARUKAWA, Lucas Yudi Borges. Desenvolvimento de órtese para auxílio no tratamento de pacientes com perda de mobilidade nas mãos. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2026. |
| Resumo: | A perda de mobilidade nas mãos compromete a qualidade de vida, motivando o desenvolvimento de órteses robóticas acessíveis para reabilitação. Este trabalho tem como objetivo o projeto e a construção de uma órtese elétrica de baixo custo do tipo exoesqueleto, para auxiliar em sessões de terapia. A metodologia abrangeu o estudo cinemático dos dedos como mecanismo de quatro barras, a modelagem 3D do protótipo e a validação experimental. O modelo foi validado comparando-se as forças de saída nas falanges obtidas via ANSYS Rigid Dynamics com dados de testes de bancada. A estrutura foi fabricada por manufatura aditiva, com a atuação garantida por servomotores MG995 e processamento lógico via Arduino Uno com interface Bluetooth. Os resultados das simulações computacionais indicaram forças de pico de retenção na falange distal variando entre 7,31 N e 7,54 N para os dedos analisados. Experimentos de retenção de força em bancada confirmaram os dados do projeto, registrando uma força média de 7,24 N com erro relativo inferior a 5%. Em condições de atuação dinâmica, as forças ativas foram limitadas a uma média de 2,37 N devido ao atrito estrutural e à adoção de um perfil de aceleração suave no código de controle, projetando o conforto biomecânico humano. Na montagem final, restrições físicas e atrito severo exigiram a supressão de módulos, operando o protótipo com estabilidade apenas nos dedos indicador e anelar. Conclui-se que o modelo de exoesqueleto obteve êxito na validação técnica de controle e forças, porém, o desafio ergonômico provocado pela espessura e rigidez dos elos sugere que futuras aplicações de baixo custo invistam em órteses híbridas, como luvas flexíveis acionadas por cabos. |
| Abstract: | The loss of hand mobility compromises quality of life, driving the development of affordable robotic orthoses for rehabilitation. This work aims to design andconstruct a low-cost, exoskeleton-type electric orthosis to assist in therapy sessions.. The methodology included the kinemat ic study of the fingers as a four-bar mechanism, 3D modeling of the prototype, and experimental validation. The model was validated by comparing the output forces on the phalanges obtained via ANSYS Rigid Dynamics with bench test data. The structure was manufactured using additive manufacturing, with actuation driven by MG995 servomotors and logical processing via an Arduino Uno with a Bluetooth interface. The results of the computational simulations indicated peak retention forces at the distal phalanx ranging between 7.31 N and 7.54 N for the analyzed fingers. Benchtop force retention experiments confirmed the project data, recording a mean force of 7.24 N with a relative error of less than 5%. Under dynamic actuation conditions, active forces were limited to an average of 2.37 N due to structural friction and the adoption of a smooth acceleration profiling in the control code, designed to ensure human biomechanical comfort. In the final assembly, physical restrictions and severe friction required the suppression of modules, operating the prototype stably only on the index and ring fingers. It is concluded that the exoskeleton model was successful in the technical validation of control and forces; however, the ergonomic challenge caused by the thickness and rigidity of the links suggests that future low-cost applications should invest in hybrid orthoses, such as flexible tendon-driven gloves. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41114 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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