Modular Biped Robotic Base

This report contains the final developments and research involved with the modular biped robotic base. A need was first identified in 2011 when President Obama announced the National Robotics Initiative, an initiative focused on the funding of robotic development to work alongside or cooperatively with humans. This scope of this project concerns building a robotic base modeled after human legs and hips, capable of interfacing with future modular subsystems depending on what tasks are trying to be accomplished. Firstly, a mathematical torque simulation of the hip, knee, and ankle joints was developed in MATLAB. Using this information, complimentary actuators and driver circuitry were selected. A 3-D model of the leg and hip structure was drawn and simulated in SOLIDWORKS. Communication between the motors and the master controller was developed to provide precise control over each individual motor. After individual motor testing, a leg model was assembled and troubleshooting took place to determine proper alignment and placement of position sensors. The legs and hips were then fully integrated. A successful model was achieved capable of walking with full integration with subsystems of various types

Métodos de análise da severidade da patologia da marcha humana

A marcha humana é composta por um conjunto de movimentos complexos que dificultam a sua análise e o reconhecimento de padrões de marcha normais ou patológicos. O presente relatório descreve o projeto desenvolvido com o objetivo de apresentar dois métodos, capazes de avaliar a severidade da patologia de marcha e auxiliar a análise médica: análise cinética e análise cinemática. Na primeira fase do projeto foi escrita e submetida uma patente que descreve um sapato instrumentado, capaz de realizar a análise cinética da marcha humana. Numa segunda fase do projeto, utilizou-se um sistema de análise cinemática constituído por uma passadeira rolante e duas câmaras, para obter os dados do movimento do joelho ao longo da marcha de indivíduos normais, ou seja, livres de limitações e patologias da marcha, e de indivíduos que sofreram uma lesão nesta articulação. Os dados dos indivíduos normais, divididos em função do género, feminino e masculino, foram utilizados para treinar e testar três técnicas de inteligência computacional (TIC): Rede Neuronal Artificial (RNA), Extreme Learning Machine (ELM) e Multioutput Suport Vector Machine (MSVR). Para cada um dos géneros foi selecionada a TIC com maior capacidade de gerar as curvas dos ângulos do plano sagital dos joelhos (CAPSJs) para indivíduos com características físicas e velocidades de marcha desconhecidas pelas técnicas. Como se poderá ver na descrição apresentada neste relatório a melhor TIC para os dois géneros foi a ELM. Por fim foi desenvolvido um índice capaz de avaliar a severidade da patologia dos indivíduos que tinham sofrido uma rutura no ligamento cruzado anterior do joelho. Este índice foi obtido com base em várias variáveis que comparam as CAPSJs dos indivíduos analisados com as CAPSJs geradas para estes mesmos indivíduos pela ELM. Posteriormente este índice foi comparado com um dos índices apresentados na literatura, o Gait Variable Score (GVS), onde mostrou conseguir fazer análises mais específicas e capacidade de detetar um maior número de limitações de marcha