Memorial descritivo para promoção à classe de professor titular da carreira de magistério superior

Este memorial contém uma síntese das atividades profissionais por mim desenvolvidas em 38 anos de carreira em empresas e instituições privadas e públicas, com foco nas atividades de ensino, pesquisa e extensão realizadas nos últimos 15 anos de trabalho na Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) da Universidade Federal de Uberlândia (UFU). Nesta instituição, ministrei 10 disciplinas nos cursos de graduação em Engenharia em suas várias modalidades: Biomédica, de Computação, de Controle e Automação, Elétrica, Eletrônica e Telecomunicações, Mecatrônica e, ainda, na Biomedicina e Ciência da Computação; 6 disciplinas na pós-graduação “stricto sensu”. Orientei 23 discentes de mestrado, 5 de doutorado, 5 de iniciação científica, 40 em trabalho de conclusão de curso de graduação, estágio, monitoria ou extensão, e supervisionei 3 pós-doutorados. Coordenei 8 projetos de pesquisa e 1 projeto de extensão. Dentre os quais estabeleci o Núcleo de Tecnologia Assistiva da UFU (NTA-UFU) em 2014 e, mais recentemente, fui aprovado como Bolsista de Produtividade em Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora do CNPq – Nível 2, triênio 2021- 2023. Publiquei 44 artigos científicos em periódicos, 1 livro, 15 capítulos de livro, cerca de 150 trabalhos em anais de conferências e eventos diversos da área de Engenharia Biomédica. Possuo 6 pedidos de patente e 11 softwares registrados no INPI. Participei de 23 bancas examinadoras de doutorado, 38 bancas de mestrado, 24 bancas de qualificação para doutorado ou mestrado e 56 bancas de trabalho de conclusão de curso de graduação. Em atividades de gestão acadêmica, fui Coordenador do Curso de Graduação em Engenharia Biomédica, Membro do Conselho da Faculdade de Engenharia Elétrica, Membro do Colegiado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica (PPGEB) e membro do Colegiado do Curso de Graduação em Engenharia Biomédica. Atualmente, sou membro do Comitê de Acordos de Cooperação (CAC) da Diretoria de Relações Internacionais e Interinstitucionais (DRII) da Reitoria, membro do Colegiado do Curso de Graduação em Engenharia Biomédica e Presidente da Comissão de Seleção de candidatos ao ingresso no PPGEB. Entre os anos de 2008 e 2009 fui membro do Conselho de Graduação (CONGRAD). Recebi 16 prêmios ou honrarias. Sou membro Titular da Sociedade Brasileira de Engenharia Biomédica

Computer modelling and simulation of human posture in standing with neuromuscular reflexes

This work presents a computer mathematical model of the human neuromusculoskeletal system specially designed to study the postural balance in standing. In addition to the extrafusal muscle tissue properties commonly used in traditional muscle models applied to study human movement and posture, this model includes two components physiologically important of postural control system: the intrafusal muscle tissue properties and intrinsic reflex responses provided by three neuromuscular organs (muscle spindles, Golgi tendon and Rhenshaw cells). The global model treats the body as a single-link inverted pendulum supported by a pair of muscle-reflex actuators (Winters, 1995) controlled by a proportional-integral-derivative controller. Model simulations were made with and without the contribution of the modelled reflex responses. The results were compatible with those presented in other investigations based on experimental data. In this manner, three fundamental properties of somatosensory feedback system were mathematically had been proven: (i) its anticipatory characteristic, (ii) its capacity to maintain alone the human body in standing posture and (iii) the incapacity of the body in supporting itself in that position in the absence of the modelled reflex responses. This model analysis allows one to conclude that the modelled reflex responses plays a fundamental role when a subject maintains an upright posture. This model can be used to formulate hypothesis about the origin of the feedback somatosensory deficits on human postural control in standing.Doutor em CiênciasEste trabalho apresenta um modelo matemático computacional do sistema neuro-músculo-esquelético humano especialmente desenvolvido para o estudo da estabilidade da postura ereta quasi-estática. Em adição ao sistema muscular extrafusal abordado nos modelos musculares usualmente empregados para estudar o movimento e a postura humana, o modelo inclui dois outros componentes fisiologicamente importantes do sistema de controle postural: o sistema muscular intrafusal e as respostas reflexas intrínsecas provenientes de três estruturas neuromusculares (fusos musculares, órgãos tendinosos de Golgi e interneurônios inibitórios). O modelo global consiste num pêndulo simples invertido sustentado por um par de atuadores músculo-reflexo (Winters, 1995) acionados por um controlador proporcional-integral-derivativo (PID). Simulações do modelo foram processadas com e sem a contribuição dos reflexos modelados. Os resultados se apresentaram compatíveis com aqueles apresentados em outros trabalhos baseados em observações experimentais. Deste modo, três propriedades fundamentais do sistema de realimentação sensorial foram matematicamente comprovadas: (i) sua característica antecipatória, (ii) sua capacidade de manter de forma autônoma o corpo na postura ereta quasi-estática e (iii) a incapacidade do corpo em se sustentar naquela postura na ausência dos reflexos modelados. Isto permite concluir que tais reflexos desempenham um papel fundamental no controle da postura ereta quasi-estática humana. Este modelo pode ser usado para formular hipóteses a respeito da causa de déficits de feedback somatosensorial no controle postural durante a postura ereta

Development of a force platform for biomechanical performance analysis

Nowadays elite athletes from different kinds of sports are looking for an increase in their performance by using new methods and equipment which are available due to the great technological advance in the last few years. For this purpose, researchers worldwide are improving and developing new equipment and techniques to acquire and manipulate data for analyzing the performance of athletes. Included in this equipment used for analyzing the performance of athletes are the force plates which are used to quantify and analyze accurately the ground reaction forces when athletes are practicing some physical activity. This equipment is important because a strict analysis can be made during the training of athletes. Besides improving the performance of athletes this analysis can also prevent lesions during physical activities. Variables as force magnitude, position and direction can be obtained during the anal­ysis process and they constitute a valuable information to professionals of the interdis-ciplinary field of biomechanics. In order to contribute to the vast field of biomechanics the author of this work have developed, with national technology, a system capable of acquiring and analyzing reaction forces during the practice of vertical jumps and weight lifting. The developed system is capable of providing the following parameters: the vertical component of the ground reaction force, the developed athlete power, the maximum ixX jump height, the mean power in a given interval of time, etc. The results show that the performance of the national system is comparable to international Systems.Dissertação (Mestrado)Atualmente, atletas de elite de várias modalidades esportivas buscam um melhor de­sempenho utilizando novos métodos e equipamentos que se tornam disponíveis graças aos avanços tecnológicos das últimas décadas. Neste sentido, pesquisadores de todo o mundo buscam aprimorar e desenvolver novos equipamentos e técnicas envolvendo a aquisição e a manipulação de informações para analisar a performance dos atletas. Dentre os diversos equipamentos existentes, plataformas de força são utilizadas para quantificar e qualificar com precisão as forças de reação do solo quando um atleta executa uma dada atividade física. Tais equipamentos são ferramentas importantes no treinamento pois, podemos realizar uma cuidadosa análise biomecânica do atleta, visando não só a melhoria de sua performance como também uma prevenção contra lesões. Fatores como a intensidade, a localização e a direção daquelas forças de reação contêm valiosas informações, não só para os profissionais de educação física e técnicos esportivos, como também para ortopedistas, fisioterapeutas, fisiologistas do exercício e muitos outros profissionais do extenso campo interdisciplinar da biomecânica. Numa tentativa de contribuir nesta área, foi desenvolvido, projetado e construído com tecnologia encontrada no mercado brasileiro, um sistema para aquisição e análise de forças de reação normais, bem como um software dedicado para estudos de algumas variáveis biomecânicas envolvidas em saltos verticais e levantamentos de peso. viiviii O sistema é capaz de fornecer parâmetros como: componente vertical da força de reação do solo, potência desenvolvida pelo atleta, altura máxima de saltos verticais, im­pulso e potência média desenvolvidos num intervalo de tempo qualquer do movimento, etc. Os resultados obtidos de experimentos padrões, mostraram que a performance do sis­tema é compatível com o desempenho de equipamentos similares encontrados no mercado internacional

Seleção de Atuador Elétrico para Exoesqueleto de Articulação do Cotovelo: Método e Considerações

<p>O artigo contém uma metodologia para seleção de motor elétrico com foco na aplicação de um exoesqueleto para a articulação de cotovelo. Este trabalho foi desenvolvido como parte de um projeto de pesquisa no Núcleo de Tecnologia Assistiva - Universidade Federal de Uberlândia (NTA - UFU). Nesta proposta, seguiu-se o critério de definir, primeiramente, o torque máximo necessário para a ativação dos músculos bíceps e tríceps de um braço humano. A seleção, nesse sentido, coloca com relevância tanto fatores técnicos de atuadores elétricos (servomotores e motores brushless) quanto de considerações sobre a anatomia humana e configurações físicas do exoesqueleto. Nesse sentido, o objetivo desse procedimento é possibilitar a comparação entre os modelos comerciais existentes a fim de serem integrados em um dispositivo vestível com um grau de liberdade destinado a repetições de movimentos cotidianos da contração de um cotovelo humano.</p&gt

Reconstruction of gait biomechanical parameters using cyclograms and artificial neural networks

<div><p>Abstract Introduction Historically, assessing the quality of human gait has been a difficult process. Advanced studies can be conducted using modern 3D systems. However, due to their high cost, usage of these 3D systems is still restricted to research environments. 2D systems offer simpler and more affordable solutions. Methods In this study, the gait of 40 volunteers walking on a treadmill was recorded in the sagittal plane, using a 2D motion capture system. The extracted joint angles data were used to create cyclograms. Sections of the cyclograms were used as inputs to artificial neural networks (ANNs), since they can represent the kinematic behavior of the lower body. This allowed for prediction of future states of the moving body. Results The results indicate that ANNs can predict the future states of the gait with high accuracy. Both single point and section predictions were successfully performed. Pearson’s correlation coefficient and matched-pairs t-test ensured that the results were statistically significant. Conclusion The combined use of ANNs and simple, accessible hardware is of great value in clinical practice. The use of cyclograms facilitates the analysis, as several gait characteristics can be easily recognized by their geometric shape. The predictive model presented in this paper facilitates generation of data that can be used in robotic locomotion therapy as a control signal or feedback element, aiding in the rehabilitation process of patients with motor dysfunction. The system proposes an interesting tool that can be explored to increase rehabilitation possibilities, providing better quality of life to patients.</p></div

Dance Flow: Aplicativo para aperfeiçoamento da biomecânica de bailarinos

&lt;p&gt;Este estudo enfoca a aplicação da biomecânica no contexto do ballet, especificamente no movimento Grand Battement Jeté, visando o aprimoramento da técnica. O projeto engloba o desenvolvimento de um aplicativo por meio da framework React Native, com a colaboração da ferramenta TensorFlow, que captura o movimento e extrai coordenadas dos principais pontos do corpo humano. Além disso, foi empregado o software Kinovea para comparar resultados obtidos. Os resultados obtidos na estimativa de ângulos articulares associados ao movimento sob análise foram positivos. Este estudo contribui para a compreensão da biomecânica no ballet e demonstra diversas possibilidades que podem ser aplicadas para a melhoria de movimentação dos bailarinos.&lt;/p&gt

aeioUFU: Aplicativo para alfabetização e letramento de crianças, jovens e adultos

&lt;p&gt;É sabido que, atualmente, o acesso à tecnologias torna-se cada vez mais democrático. Entretanto, certas questões sociais persistem e entre elas está o analfabetismo. Considerando as altas taxas do mesmo na população brasileira, propôs-se o desenvolvimento do aplicativo aeioUFU para que ele conduza, assista e facilite o processo de alfabetização e letramento. Para tanto, fez-se uso da ferramenta React Native. Ao final, obtivemos um aplicativo com a interface desejada e planejada onde estão disponíveis as principais páginas propostas inicialmente. Diante disso, inferiu-se que esta será uma ferramenta que representa a democratização de uma educação de qualidade, viabilizando o desenvolvimento das habilidades de leitura e escrita de crianças, jovens e adultos de todo o país.&nbsp;&lt;/p&gt

Empirical Mode Decomposition for EMG Signals Filtering

&lt;p&gt;Biomedical signals such as electromyography may present a high noise rate during the acquisition process, this may be due to ambient noise, poor positioning of electrodes, equipment calibration, among others. These noises can affect the results obtained, disturbing the diagnosis of diseases, recognition of movement, recognition of gestures and humancomputer interaction. This article proposes a technique to reduce these artifacts using the Empirical Mode Decomposition (EMD) method. EMG signals were collected from 5 healthy individuals, these signals were decomposed using the respective intrinsic mode functions (IMFs), then thresholds were set to remove noise, and finally the noiseless signal was reconstructed. The noise reduction effectiveness of the technique was quantitatively evaluated using the signal-to-noise ratio (SNR). The mean SNR was 12.427 dB, which means a good signal-tonoise ratio when compared to studies that used other filtering methods. In this sense, the proposed method can later be used in the areas of disease diagnosis, pattern recognition and movement classification.&lt;/p&gt