O número de pessoas com deficiências motoras vem crescendo no mundo devido a diversos fatores, principalmente ao envelhecimento populacional. Para combater as deficiências métodos robóticos vêm sendo explorados nos últimos anos, sejam na forma de equipamentos para fisioterapia e reabilitação, sejam na forma de equipamentos assistivos de uso contínuo. Este trabalho introduz uma abordagem sistemática para o projeto de plataformas modulares de pesquisa, de dispositivos de fisioterapia e de exoesqueletos. A plataforma é dividida em dois módulos: i módulo de potência, contém todos os mecanismos de atuação e interface para operadores; ii) módulo de movimento, transforma esforços do módulo de potência em movimento, interagindo com pacientes para realizar exercícios de fisioterapia. Para conectar e transmitir esforços entre os módulos são utilizados cabos bowden. O módulo de movimento possui polias adaptadas para permitir a troca do módulo por diferentes módulos de movimento.Foram utilizadas técnicas de controle de impedância baseada em corrente em conjunto com um estimador não linear para tornar o controlador mais robusto compensando incertezas e o atrito variável gerado pelos cabos. O módulo de potência pode ser montado para duas arquiteturas mecânicas: i) agonista-antagonista; ii) atuação simples. As duas arquiteturas foram testadas em um módulo de movimento que simula o movimento de tornozelos. A modularização proposta aumenta a versatilidade na localização dos atuadores, modificações no uso da plataforma ou mesmo no projeto de novos mecanismos além de reduzir os custos e tempo de projeto. A concentração de atuadores em um único ponto distante das juntas humanas reduz a massa inercial na junta atuada. O método de controle proposto regula o torque do motor simulando um sistema massa-mola-amortecedor com coeficientes ajustáveis, permitindo a um operador alterar os parâmetros de acordo com o tipo de movimento que deve ser executado. Na arquitetura de atuação simples o motor opera os movimento de flexão e extensão do tornozelo gerando uma folga na transição de movimento. Já na arquitetura agonista-antagonista, é gerada uma impedância mecânica simultânea e permanente. Os sensores de força nos módulos e os cabos atuam como elemento elástico em série reduzindo as impedâncias totais. As duas arquiteturas se mostraram viáveis para aplicação em laboratório para testes com interação humana, mas carece de melhorias para utilização em ambiente clínico, sendo necessária a melhoria de fixação e tensionamento dos cabos, aumento de precisão do encoder, e uso de motores similares entre si, com maior torque e velocidades. A modularização se mostrou uma ideia viável e desejável para diversos tipos de projeto e não apresentou qualquer problema inerente a ela. O controlador de impedâncias baseado em corrente apresentou os resultados esperados, compensando os atritos e demais incertezas com erro inferior a 5% mas bastante suscetível às diferenças de torque de partida no caso agonista-antagonista. O estimador não linear apresentou erro de estimação menor a 1,5% para as duas arquiteturas sendo menor na arquitetura agonista-antagonista. A arquitetura agonista-antagonista exerceu corretamente a função de manter uma impedância permanente, mas o aumento de custos, de peso e de precisão deve ser ponderado em relação aos ganhos de acordo com os requisitos do projetista.

The number of people with motor disabilities has been growing in the world due to several factors, mainly the aging population. In order to combat deficiencies robotic methods have been explored in recent years, whether in the form of equipment for physiotherapy and rehabilitation, or in the form of assistive equipment for continuous use. This work introduces a systematic approach to the design of modular research platforms, physical therapy devices and exoskeletons. The platform is divided into two modules: i power module, contains all actuation mechanisms and interface for operators; ii) movement module, transforms efforts of the power module into movement, interacting with patients to perform physiotherapy exercises.Bowden cables are used to connect and transmit forces between modules. The motion module has adapted pulleys to allow the module to be exchanged for different motion modules. Current-based impedance control techniques were used in conjunction with a non-linear estimator to make the controller more robust by compensating for uncertainties and the variable friction generated by the cables. The power module can be assembled for two mechanical architectures: i) agonist-antagonist; ii) simple acting. Both architectures were tested in a motion module that simulates ankle movement. The proposed modularization increases versatility in the location of actuators, changes in the use of the platform or even in the design of new mechanisms, in addition to reducing costs and design time. Concentrating actuators at a single point away from the human joints reduces the inertial mass in the actuated joint. The proposed control method regulates the motor torque simulating a mass-spring-damper system with adjustable coefficients, allowing an operator to change the parameters according to the type of movement that must be performed. In the single actuation architecture, the motor operates the flexion and extension movements of the ankle, generating a backlash in the movement transition. In the agonist-antagonist architecture, a simultaneous and permanent mechanical impedance is generated. The force sensors in the modules and the cables act as an elastic element in series reducing the total impedances. The two architectures proved to be viable for application in the laboratory for tests with human interaction, but need improvements for use in a clinical environment, requiring improvement in cable fixation and tensioning, increased encoder accuracy, and use of similar motors with higher torque and speeds. Modularization proved to be a viable and desirable idea for different types of projects and did not present any inherent problems. The current-based impedance controller presented the expected results, compensating the friction and other uncertainties with an error of less than 5% but quite susceptible to differences in starting torque in the agonist-antagonist case. The non-linear estimator presented an estimation error of less than 1.5% for the two architectures, being smaller in the agonist-antagonist architecture. The agonist-antagonist architecture correctly performed the function of maintaining a permanent impedance, but the increase in costs, weight and precision must be weighed against the gains according to the designers requirements.