Metodologia para desenvolvimento de sistemas robóticos: estudo de caso em dispositivos de reabilitação de marcha

dc.contributor.advisor-co1Lima, Eduardo Rocon de
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9618-2176
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6623746131086816
dc.contributor.advisor-co2Mello, Ricardo Carminati de
dc.contributor.advisor-co2IDhttps://orcid.org/0000-0003-0420-4273
dc.contributor.advisor-co2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1569638571582691
dc.contributor.advisor1Frizera Neto, Anselmo
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0687-3967
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8928890008799265
dc.contributor.authorBezerra, Marcio Loureiro
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9701318914501137
dc.contributor.referee1Rodríguez Díaz, Camilo Arturo
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9657-5076
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2410092083336272
dc.contributor.referee2Alsina, Pablo Javier
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-2882-5237
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3653597363789712
dc.date.accessioned2025-09-12T18:30:49Z
dc.date.available2025-09-12T18:30:49Z
dc.date.issued2025-06-03
dc.description.abstractRobotics has advanced with innovations in mechanics, computing, and electronics, expanding its applications. However, software development for robots still faces challenges due to the complexity of tasks and the diversity of hardware and environments. Although tools like ROS facilitate research, it is essential to structure software and hardware architectures systematically. This work proposes a methodology to standardize the development of robotic systems for gait rehabilitation and assistance. The methodology was validated in two case studies. In the first case study, the proposed methodology was applied to two robotic walkers (UFES vWalker and UFES WalkerXR), using ROS and ROS2, for validation and evaluation based on technical analyses and user experience. Positive results were obtained for the technical analysis, with a maximum standard deviation in ROS publishing frequency of 13.24% for the vWalker and 7.43% for the WalkerXR within the specified frequency. Additionally, the device acceptability level was satisfactory according to the System Usability Scale (SUS) , with scores of 77 for the vWalker and 86 for the WalkerXR. In the second case study, a telepresence system was developed by integrating a mobile robot, a 360° camera, and the Discover2Walk device. Mapping tests confirmed the system’s accuracy, with an average error of 0.52% in measured distances. Furthermore, it was possible to synchronize the movement of the mobile robot with the Discover2Walk treadmill, ensuring an immersive experience for the remote user. The proposed methodology demonstrated effectiveness by providing a more organized and predictable development process. The results confirm that the approach favors the creation of robust and adaptable solutions. However, the need for testing in new scenarios should still be explored. Future work suggests applying the methodology to other areas of robotics, conducting long-term studies with real users, and incorporating artificial intelligence to personalize assistive systems.
dc.description.resumoA robótica tem avançado com inovações em mecânica, computação e eletrônica, ampliando suas aplicações. No entanto, o desenvolvimento de software para robôs ainda enfrenta desafios devido à complexidade das tarefas e à diversidade de hardware e ambientes. Apesar de ferramentas como o ROS facilitarem a pesquisa, é essencial estruturar de forma sistemática as arquiteturas de software e hardware. Este trabalho propõe uma metodologia para padronizar o desenvolvimento de sistemas robóticos para reabilitação e assistência de marcha. A metodologia foi validada em dois estudos de caso. No primeiro estudo de caso, a metodologia proposta foi aplicada em dois andadores robóticos, o UFES vWalker (utilizando ROS) e o UFES WalkerXR (utilizando ROS2), para validação e avaliação, com base em análises técnicas e de experiência de usuário. Resultados positivos foram obtidos para a análise técnica com desvio padrão máximo nas frequências de publicação no ROS de 13,24% para o vWalker e 7,43% para o WalkerXR dentro da frequência especificada. Além disso, o grau de aceitabilidade dos dispositivos foi satisfatório de acordo com o SUS (do inglês, System Usability Scale), com nota 77 para o vWalker e 86 para o WalkerXR. No segundo estudo de caso, foi desenvolvido um sistema de telepresença integrando um robô móvel, uma câmera 360° e o dispositivo Discover2Walk. Testes de mapeamento confirmaram a precisão do sistema, com um erro médio de 0,52% nas distâncias medidas. Além disso, foi possível sincronizar a movimentação do robô móvel com a esteira do Discover2Walk, garantindo uma experiência imersiva ao usuário remoto. A metodologia proposta demonstrou sua eficácia ao proporcionar um processo de desenvolvimento mais organizado e previsível. Os resultados confirmam que a abordagem favorece a criação de soluções robustas e adaptáveis. No entanto, a necessidade de testes em novos cenários ainda deve ser explorada. Como trabalhos futuros, sugerese a aplicação da metodologia em outras áreas da robótica, estudos de longo prazo com usuários reais e a incorporação de inteligência artificial para personalização dos sistemas assistivos.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipConsejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipFinanciadora de Estudos e Projetos (FINEP)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/20377
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Elétrica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rightsopen access
dc.subjectRobótica assistiva
dc.subjectInteração Humano-Robô
dc.subjectROS
dc.subjectAndador robótico
dc.subjectTelepresença
dc.subject.cnpqEngenharia Elétrica
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dc.typemasterThesis

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