BR102013011677A2 - Exoesqueletoesteira apropriado como órtese para o auxílio da locomoção humana - Google Patents

Abstract

EXOESQUELETOESTEIRA APROPRIADO COMO ÓRTESE PARA O AUXÍLIO DA LOCOMOÇÃO HUMANA compreende uma órtese de suporte corporal, com estrutura modular, articulada e composta de peças (18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25) que se acoplam ao corpo do usuário como um exoesqueleto, integrado a uma esteira de tração motorizada para a locomoção humana, sendo comandada pelo usuário por meio de uma central de controle (31) com microprocessador e giroscópio que auxiliam o usuário na manutenção do equilíbrio, da direção, subida e descida de escadas, também possui atuadores (27, 28, 29) de força que geram movimentos nas articulações do exoesqueleto (30) e consequentemente nas articulações do indivíduo possibilitando a variação do entre as posições em pé e sentada.

Description

EXOESQUELETOESTEIRA APROPRIADO COMO ÓRTESE PARA ? AUXÍLIO DA LOCOMOÇÃO HUMANA A presente invenção se refere a uma órtese composta de um exoesqueleto integrado a uma esteira para locomoção humana, principalmente destinada a pessoas com deficiência física motora. Neste documento está órtese se define como Exoesqueletoesteira. Her (2009) define órtese e exoesqueleto como um instrumento antropométrico mecânico que auxilia o movimento humano.

Este exoesqueleto é compreendido por uma vestimenta de suporte corporal articulada e estruturada com partes rígidas e flexíveis que se adaptam anatomicamente ao corpo do usuário. Esta estrutura de exoesqueleto é integrada a um sistema motorizado eletricamente com uma esteira de tração para a locomoção. Este aparelho é comandado pelo usuário por meio de um sistema de controle eletrônico com microprocessador. Possui integrado ao sistema eletrônico um giroscópio que auxilia na manutenção do equilíbrio do aparelho.

Atualmente as pessoas com deficiência física motora ou com dificuldades de locomoção enfrentam grandes empecilhos para a locomoção e na acessibilidade de espaços urbanos e edificados. Neste sentido e no âmbito do estado da técnica, para o presente pedido de patente, citam-se os diversos modelos de cadeiras de rodas como um dos principais meios utilizados para facilitar a locomoção de pessoas com deficiência física. A cadeira de roda é uma tecnologia basicamente composta de um acento estruturado na forma de cadeira composta de rodas, podendo ser composta com um sistema motorizado ou não.

No estado da técnica, as principais diferenças estão no formato estrutural. A cadeira de rodas oferece uma sustentação para o usuário no formato de cadeira. O Exoesqueletoesteira, presente pedido de patente, se constitui de um exoesqueleto que dá suporte ao corpo como um segundo esqueleto que se articula com as articulações do corpo do usuário, permitindo a manutenção da postura em diferentes posições. A cadeira de roda integra a cadeira à rodas para a locomoção do usuário. O Exoesqueletoesteira integra um exoesqueleto a uma esteira de tração motorizada para a locomoção do usuário. O Exoesqueletoesteira possui uma estrutura antropomórfica, que se integra a estrutura do corpo do usuário enquanto a cadeira de roda fica limitada a uma estrutura de suporte com um acento para o usuário.

Encontra-se também, no estado da técnica, órteses que auxilia a locomoção do usuário na marcha. Entre os exoesqueletos conhecidos estão o Parawalker, fabricado pela empresa Otto Bock e o Argo, fabricado pela RSL Stipeer. Estas órteses não são robóticas e diferentemente do Exoesqueletoesteira, estas necessitam de muletas ou andadores para o usuário. Estas órteses são limitadas a dar sustentação ao indivíduo, não geram ou amplificam a força motora no deslocamento.

Ainda no estado da técnica, existem as órteses robóticas que fornecem estrutura de sustentação e geram movimentos ou aumentam a capacidade do movimento automaticamente. As principais órteses robóticas existentes atualmente são: o eLegs da Berkeley Bionicso (USA), Dubbed Rex da Rex Bionics, o Walk Assist (fabricado pela Honda), o Robo Knee, o Hal, o ReWalk e o Blex. A principal diferença entre um exoesqueleto robótico e o Exoesqueletoesteira, do presente pedido de patente, é a característica de locomoção empregada O exoesqueleto robótico possui oferece sustentação corporal e geram movimento articular no usuário para a locomoção por meio da marcha ou passada.

Enquanto o Exoesqueletoesteira oferece sustentação corporal atua diretamente no deslocamento integral do indivíduo, sem a necessidade da marcha ou passada para a locomoção. A prótese de exoesqueleto com esteira, do presente projeto, se apresenta como uma solução viável para atender muitas das dificuldades de locomoção de pessoas com deficiência física motora. Pode preencher uma lacuna entre a cadeira de rodas e o exoesqueleto robótico. O Exoesqueletoesteira é caracterizado por esteiras de tração por oferecerem algumas vantagens em comparação à tração sobre rodas. A esteira oferece grande aderência de tração em diferentes superfícies e possui maior área de distribuição de peso junto ao solo.

Mesmo alguns dos exoesqueletos mais modernos necessitam de muletas para compensar desequilíbrios na locomoção. O Exoesqueletoesteira dispensa o uso de muletas para compensar o equilíbrio. Todo o sistema se mantém autoequilibrado com o controle da estabilidade efetuado por meio de sensores. A esteira desta órtese permite o deslocamento do usuário por terrenos planos, terrenos com pequenas irregularidades, pequenos obstáculos, subir e descer escadas presentes no meio urbano e edificado. O domínio de estabilidade ocorre com o monitoramento e controle do centro de gravidade da órtese e do usuário por meio de um sistema remoto composto de com um microprocessador, um inclinômetro ou giroscópio. Com os dados deste monitoramento o microprocessador ou o usuário controla os atuadores elétricos que mantém todo o sistema equilíbrio e estável. O exoesqueleto que compõe esta órtese possui uma estrutura morfológica adaptada à anatomia humana. Permite o usuário optar por uma posição sentada e em pé ou ainda optar por uma posição intermediária. Isto facilita as atividades de vida diária e a integração social do indivíduo. A descrição das figuras a seguir são apresentadas a título de exemplo e ilustração para possibilitar uma melhor compreensão do objeto do presente pedido de patente. A figura 1 ilustra o Exoesqueletoesteira (1) com um usuário (2) estabilizado por cintos (3) na posição em pé. A figura 2 mostra o chassi (4), eixos (5), rodas (6), correias de tração com o solo (7), peça de ancoragem do exoesqueleto (8) no chassi da esteira, peça de ancoragem do atuador de controle do equilíbrio (9) e parafuso de regulagem de tensão da correia de tração (10). A figura 3 ilustra a disposição dos motores (11), polia do eixo do motor (12), polia de transmissão motor/roda (13), correias de transmissão do motor (14), peça de ancoragem do motor (15), roda de transmissão (16) e baterias (17). A figura 4 mostra os componentes estruturais do exoesqueleto: peça de articulação do calcanhar (18), peça da pema (19), peça articulação inferior joelho (20), peça articulação superior joelho (21), peça suporte assento (22), assento (23), peça coluna (24), encosto coluna (25). Também mostra as peças de carenagem do Exoesqueletoesteira (26). A figura 5 ilustra os atuadores de equilíbrio (27), os atuadores de articulação de posição do joelho (28), atuador de articulação do tronco (29), as articulações do exoesqueleto (30) e a central de controle (31).

Com referência as figuras apresentadas, o Exoesqueletoesteira (1), objeto do presente pedido de patente é constituído por um exoesqueleto articulado com uma esteira que promove a locomoção do usuário.

Este exoesqueleto possui uma estrutura modular articulada e é composto de peças (18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25) que se acoplam ao corpo do usuário. O exoesqueleto ser articula entre a posição sentada e em pé. Estas variações de posições são promovidas por atuadores (27, 28, 29) elétricos ou hidráulicos que geram movimentos nas articulações do exoesqueleto (30) e consequentemente nas articulações do indivíduo.

Uma das articulações do exoesqueleto (30) está posicionada junto à articulação do tornozelo. Atuadores (27) fixados (9) junto ao chassi fazem o movimento de flexão e extensão desta articulação permitindo a inclinação do corpo do usuário para frente ou para trás.

Outra articulação do exoesqueleto (30) se integra as articulações do joelho. Para esta articulação, atuadores (28) promovem a flexão e extensão da articulação do joelho. Isto permite o posicionamento do indivíduo entre a posição sentada/agachada e em pé.

Uma terceira articulação do exoesqueleto (30) é posicionada no plano transverso, alinhada com as articulações coxa femoral. Por meio de um atuador (29), esta articulação permite a flexão e extensão do quadril, possibilitando juntamente com as outras articulações (30), as posições sentada e em pé. Nos membros inferiores as articulações do Exoesqueletoesteira que se articulam com dos tornozelos e dos joelhos do usuário podem estar posicionadas na posição posterior ou na posição lateral interna dos membros inferiores.

Este exoesqueleto articulado é ancorado (8) a uma esteira motorizada que promove o deslocamento do usuário. Esta esteira se constitui como um veículo de locomoção, com dois motores (11) alimentados por baterias (17) fixados por uma peça de ancoragem do motor (15) junto ao chassi (4). A locomoção do Exoesqueletoesteira ocorre por meio de uma transmissão de força para um sistema de eixos, rodas e correias (5, 6, 7, 12, 13, 14, 16,) de tração junto ao solo. A esteira do exoesqueleto forma a base de todo o sistema e permite a tração para a locomoção em diferentes terrenos. É projetada para subir e descer escadas.

Esta esteira é constituída de rodas (6, 16) envolvidas por uma correia (7), com regulagem de tensão (10), que faz a tração com o solo. Possui dois motores (11), um para cada conjunto de rodas e correias de tração. O Exoesqueletoesteira possui central de controle (31) do sistema. Nesta central encontra-se uma placa de processamento de dados, placa drive, placa de alimentação, software, giroscópio, microcontrolador, giroscópio e componentes eletrônicos. Com um joystick conectado a esta central o usuário pode controlar a partida, o freio, a força e velocidade de tração, a direção e o equilíbrio do Exoesqueletoesteira.

Claims (6)

1. “EXOESQUELETOESTEIRA APROPRIADO COMO ÓRTESE PARA O AUXÍLIO DA LOCOMOÇÃO HUMANA”, caracterizado pelo referido Exoesqueletoesteira ser compreendido por uma órtese composta de um exoesqueleto integrado a uma esteira para locomoção de pessoas, podendo ser utilizado por pessoas com deficiência física motora, sendo o exoesqueleto uma vestimenta de suporte corporal, com atuadores de força (27, 28 e 29), articulado anatomicamente com o corpo do usuário e integrado sobre um sistema de chassi (4), correias (7 e 14) e rodas (6 e 16), motorizado, que constitui uma esteira de tração para a locomoção, sendo o dito Exoesqueletoesteira também controlado eletronicamente por uma central de controle (31) com microprocessador e giroscópio para as funções de partida, freio, variar entre as posições sentada e em pé, direção e equilíbrio, subir e descer escadas.

2. “EXOESQUELETOESTEIRA APROPRIADO COMO ÓRTESE PARA O AUXÍLIO DA LOCOMOÇÃO HUMANA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do Exoesqueletoesteira possuir um sistema de exoesqueleto articulado a uma esteira de tração para a locomoção de pessoas com ou sem deficiência física.

3 “EXOESQUELETOESTEIRA APROPRIADO COMO ÓRTESE PARA O AUXÍLIO DA LOCOMOÇÃO HUMANA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do Exoesqueletoesteira possuir um sistema de controle de equilíbrio com gíroscópíos que permite a manutenção da estabilidade automaticamente.

4. “EXOESQUELETOESTEIRA APROPRIADO COMO ÓRTESE PARA ? AUXÍLIO DA LOCOMOÇÃO HUMANA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do Exoesqueletoesteira possuir um sistema de atuadores para articular o Exoesqueleto esteira nas articulações do tornozelo, joelhos e quadril.

5 “EXOESQUELETOESTEIRA APROPRIADO COMO ÓRTESE PARA O AUXÍLIO DA LOCOMOÇÃO HUMANA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do Exoesqueletoesteira possuir um sistema de tração para a locomoção com rodas ou com esteiras.

6. “EXOESQUELETOESTEIRA APROPRIADO COMO ÓRTESE PARA O AUXÍLIO DA LOCOMOÇÃO HUMANA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do Exoesqueletoesteira possuir as articulações mecânicas dos tornozelos, dos joelhos e do quadril posicionadas na posição posterior ou na posição lateral interna ou externa dos membros inferiores.