Análise cinemática e estática de um mecanismo espacial atuado por cabos aplicado à movimentação de pacientes

Abstract

A falta de correção postural e de movimentação de pacientes acamados acarreta a eles e aos cuidadores uma série de complicações, inclusive quedas. A movimentação e a acomodação destes pacientes para exames regulares ou mesmo para a prática de atividades de higiene e alimentação também se tornam dificuldades. Escaras e complicações cardiovasculares são outros problemas que os acamados enfrentam devido à restrição da mobilidade. A solução aqui proposta é a utilização de um robô espacial atuado por cabos, o qual poderá ser facilmente manuseado e deslocado, proporcionando assim, maior autonomia e conforto aos pacientes necessitados e provocando significativas melhorias nas condições de trabalho dos profissionais da área da saúde. Os robôs atuados por cabos vêm despertando interesse nas últimas décadas e por serem estruturas paralelas são considerados descendentes da Plataforma de Stewart. A fim de apresentar o modelo do robô, a cinemática inversa analítica do mecanismo foi desenvolvida, obtendo assim o comprimento de cada cabo e as coordenadas do ponto de fixação de cada um à plataforma móvel, dada uma determinada posição e orientação. A partir destes da-dos foi possível analisar o modelo estático através do Método de Davies, a fim de avaliar os torques nos motores e as forças de tração nos cabos, fornecendo como variáveis de entrada algumas forças de interação com o meio que são conhecidas.<br>

Abstract: The lack of postural correction and handling of bedridden patients leads to a number of complications to themselves and to caregiver, including falls. The movement and accommodation of these patients for regular checkups or even to the practice of hygiene activities and eating also become difficulties. Scabs and cardiovascular complications are other problems that bedridden face due to restricted mobility. The solution proposed here is the use of a spatial cable-driven robot, which can be easily handled and moved around, thus providing greater autonomy and comfort to patients with needs and significant improvements in working conditions for health professionals. Robots actuated by cables have gained importance in recent decades and because they consist in parallel structures they are considered descendants of the Stewart Platform. In order to present the robot model, the mechanism?s analytical inverse kinematics has already been developed, thus obtaining the length of each cable and the attachment of each point on the mobile platform, given a certain posture and orientation. From these data it is possible to analyze the static model using the Davies method in order to evaluate the torque on the motors and tension in the cables.