Este trabalho de pesquisa insere-se no campo da reabilitação robótica de membros superiores. É, portanto, de caráter multidisciplinar. A motivação do trabalho foi a aplicação da tecnologia robótica à uma órtese dinâmica projetada para artrite reumatoide tendo-se como objetivo ampliar a capacidade de movimentação de extensão das articulaçoes da mão em relação àquela obtida com as órteses não atuadas (não controladas), e permitir a customização com base no desenvolvimento em ciclos de otimização. Neste sentido aplicou-se técnicas de controle de interação consagradas como o controle de impedância à junta de flexo-extensão dos dedos, parametrização ao projeto das partes mecânicas não comerciais da órtese, e manufatura flexível para a sua construção. A parametrização adotada para a definição da geometria da órtese permitiu reduzir o tempo do projeto mecânico auxiliado por computador. Com a sua combinação à manufatura aditiva foi possível realizar ciclos de otimização do projeto quanto a: i) ergonomia; ii) resistência e durabilidade; iii) transmissão entre junta e atuador; e iv) sintonia dos parâmetros do controle de impedância. A cada ciclo de otimização pode-se observar o aumento da amplitude dos movimentos de extensão dos dedos (unidos em peça de dedais fixos) do cliente voluntário, melhoria no funcionamento da transmissão dos atuadores, aumento do conforto e facilidade no vestir, de acordo com relatos de voluntários. A Órtese objeto deste trabalho é do tipo Longa auto Articulada projetada para a correção do Desvio Ulnar dos dedos das mãos, a OLADU. A OLADU foi equipada com um atuador e passou a ser chamada OLADUi. O atuador tem a função de auxiliar o movimento de extensão da articulação dos dedos somando esforços à iniciativa de mobilidade do cliente voluntário nos seus exercícios de reabilitação. A estratégia de controle de impedância se adequa dinamicamente a ação ditada pelo usuário. Quando ele inicia um movimento de extensão dos dedos o atuador é ligado e o ajuda proporcionalmente à sua dificuldade em cumprir esta tarefa. Na posterior flexão dos dedos de volta à posição inicial o atuador é desligado e ele realiza o movimento de retorno por sua própria conta. O conjunto eletrônico do controlador foi modularizado e embarcado resultando numa única e pequena caixa (5,5 x 8,5 x 11,5 cm). Esta caixa é ligada por um único cabo ao atuador que está fixo à estrutura da órtese. Isto permite boa mobilidade ao cliente voluntário portador do sistema modular órtese-controlador da OLADUi. O processo tem aprovação de comitê de ética em pesquisa. Um ganho em extensão nos exercícios padrão de flexo-extensão com a órtese robótica foi verificado em testes com voluntário portador da artrite reumatoide com o desvio ulnar dos dedos. O sistema de controle da OLADUi mostrou-se promissor quanto a sua utilização como ferramenta de colaboração para a recuperação de indivíduos acometidos pela artrite reumatoide.

This is a multidisciplinary study in the field of upper-limb robotic rehabilitation. The aim of this research was to apply robotics technology to a dynamic orthosis designed for rheumatoid arthritis (RA) to obtain increased extension of the joints of the hands as compared to that obtained with passive orthoses, as well as to allow customization based on the development of optimization cycles. Therefore, widely recognized interaction control techniques were applied, including impedance control to the flexion/extension joint of the fingers, parametrization of the design of non-commercial mechanical parts of the orthosis, and flexible manufacturing system. The parametrization used to define the orthosis geometry enabled computer aided mechanical design time reduction. Combination with additive manufacturing, made it possible to carry out the optimization cycles of the following: i) ergonomics; ii) strength and durability; iii) transmission between joint and actuator; and iv) tuning of the impedance control parameters. In every optimization cycle, there is a clear increase in the patient volunteer's finger extension amplitude (joined together with fixed finger thimbles), an improvement in the performance of the actuator's transmission, and, according to volunteer clients, it is more comfortable and easier to put on. The present study describes a long-articulated orthosis that was designed for correction of the ulnar deviation of the fingers, denominated OLADU (a Portuguese acronym that stands for Órtese Longa Articulada para Desvio Ulnar). It was equipped with an actuator and renamed as OLADUi. The role of the actuator is to provide assistance in finger joint extension, maximizing volunteer patient's mobility initiative during rehabilitation exercises. The impedance control strategy dynamically conforms to the actions performed by the user. When the orthosis user initiates a finger extension movement, the actuator is turned on, assisting, proportionally, the user needs to accomplish this task. During the subsequent flexion of the fingers to return to the initial position, the actuator is turned off, and the user makes the motion by himself/herself. The controller electronic set was fully modularized and embedded, and the product resulted in a single small sized box (5.5 x 8.5 x 11.5 cm). This box is connected, using a single cable, to the actuator attached to the orthosis structure allowing the OLADUi orthosis volunteer users to have good mobility. The process was approved by a research ethics committee. Better extension was identified in standard flexion/extension exercises with the robotic orthosis in the tests conducted in volunteer RA clients with ulnar deviation of the fingers. The OLADUi's control system has proven to be promising as a collaborative tool for the recovery of individuals suffering from rheumatoid arthritis.