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Introduction: Currently, there are several types of devices and techniques for the rehabilitation of the tibiotarsal joint. However, complete and effective rehabilitation still falls short of expectations, since the existing devices are not adaptable to the level of torque and the number of repetitions and sessions to be performed, as these depend on each patient and on the stage at which he is finds. Objetives: To improve a mechatronic device for the rehabilitation of the tibiotarsal joint, the Therapheet. Methods: This study presents a review of the tibiotarsal joint rehabilitation protocols, as well as the classification of devices used for this purpose. Thus, the purpose is to improve the Therapheet, developed at the Department of Mechanical Engineering of the University of Minho, obtaining a viable, functional and safe rehabilitation device, standing out from the rest on the market, since it allows the execution of the six rehabilitation exercises. Results: It was obtained a prototype of equipment for rehabilitation of the tibiotarsal joint was obtained, proposing changes for improvement according to the specificities and requirements for such a device, having been subjected to a series of preliminary tests to verify its functionality, performance and suitability. The equipment proved to be functional, in terms of executing the ankle rehabilitation movements, however, it still manifests some flaws in terms of the user's stability, sudden movements, and above all dysfunctions arising from excess mass that make up its structure and limitations pneumatic technology adopted. Conclusions: The control of the amplitude of the characteristic angles of the movements of the foot is still done manually, so it would be significant to implement an automated system that would allow the control of the range of amplitude, according to the patient's rehabilitation phase. One option would be the implementation of a new technology, such as the insertion of servomotors., Introdução: Atualmente existem vários tipos de dispositivos e técnicas para a reabilitação da articulação tibiotársica. No entanto, a reabilitação completa e eficaz ainda está aquém das expectativas, uma vez que os dispositivos existentes não são adaptáveis ao nível do binário e do número de repetições e sessões a executar, pois estas dependem de cada paciente e do estádio em que este se encontra. Objetivos: Melhorar um dispositivo mecatrónico, de reabilitação da articulação tibiotársica, o Therapheet. Métodos: Neste estudo é apresentada uma revisão dos protocolos de reabilitação da articulação tibiotársica, assim como a classificação dos dispositivos utilizados para este propósito. Assim, a finalidade é aperfeiçoar o Therapheet, desenvolvido no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade do Minho, obtendo-se um dispositivo de reabilitação viável, funcional e seguro, destacando-se dos restantes no mercado, uma vez que permite a executação dos seis exercícios de reabilitação. Resultados: Foi obtido um protótipo de equipamento para reabilitação da articulação tibiotársica, propondo alterações de melhoria de acordo com as especificidades e os requisitos necessários para um dispositivo deste tipo, tendo sido submetido a uma série de testes preliminares para verificar a sua funcionalidade, desempenho e adequabilidade. O equipamento demonstrou ser funcional, a nível de execução dos movimentos de reabilitação do tornozelo, no entanto, ainda manifesta algumas falhas ao nível da estabilidade do utilizador, movimentos bruscos, e sobretudo disfunções provenientes de excesso de massa que compõe a sua estrutura e de limitações da tecnologia pneumática adotada. Conclusões: O controlo da amplitude dos ângulos característicos dos movimentos do pé ainda é feito manualmente, pelo que seria significativa a implementação de um sistema automatizado que possibilitasse o controlo da graduação da amplitude, de acordo com a fase de reabilitação do paciente. Uma opção seria a implementação de uma nova tecnologia, como a inserção de servomotores., Introducción: Actualmente, existen varios tipos de dispositivos y técnicas para la rehabilitación de la articulación tibiotarsal. Sin embargo, la rehabilitación completa y efectiva aún no cumple con las expectativas, ya que los dispositivos existentes no son adaptables al nivel de torque y al número de repeticiones y sesiones a realizar, ya que dependen de cada paciente y la etapa en la que se encuentra. Objetivos: Mejorar un dispositivo mecatrónico para la rehabilitación de la articulación tibiotarsal, el Therapheet. Métodos: Este estudio presenta una revisión de los protocolos de rehabilitación de la articulación tibiotarsal, así como la clasificación de los dispositivos utilizados para este propósito. Por lo tanto, el propósito es mejorar un dispositivo mecatrónico desarrollado en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Minho, el Therapheet, obteniendo un dispositivo de rehabilitación viable, funcional y seguro, que se destaque del resto en el mercado, ya que permite la ejecución de los seis ejercicios de rehabilitación. Resultados: Se obtuvo un prototipo de equipo para la rehabilitación de la articulación tibiotarsal, proponiendo cambios para mejorar de acuerdo con las especificidades y requisitos de dicho dispositivo, habiendo sido sometido a un serie de pruebas preliminares para verificar su funcionalidad, rendimiento e idoneidad. El equipo demostró ser funcional, en términos de ejecución de los movimientos de rehabilitación de tobillo, sin embargo, todavía presenta algunos defectos en términos de estabilidad del usuario, movimientos bruscos y, sobre todo, disfunciones derivadas del exceso de masa que conforman su estructura y limitaciones. Tecnología neumática adoptada. Conclusións: El control de la amplitud de los ángulos característicos de los movimientos del pie todavía se realiza manualmente, por lo que sería importante implementar un sistema automatizado que permita el control del rango de amplitud, de acuerdo con la fase de rehabilitación del paciente. Una opción sería la implementación de una nueva tecnología, como la inserción de servomotores., This work has been supported by FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia with-in the R&D Units Project Scope: UIDP/04077/2020. It has been also supported by FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia within the R&D Units Project Scope: UIDB/00319/2020.

O cenário industrial atual aponta o aumento da competitividade industrial, da complexidade de máquinas e equipamentos, dos custos de instalações industriais, produtos de alta demanda acrescido da preocupação com os aspectos de segurança industrial e do meio ambiente. Tal tendência induz as grandes indústrias globais a cada vez mais investirem em dispositivos, tecnologias e ferramentas estinadas a predição de falhas decorrentes de não conformidades e avarias em máquinas, equipamentos e instalações industriais. Diante desse cenário, o campo de atuação que trata da manutenção preditiva, análise de previsão e diagnóstico de falhas ganhou um lugar de destaque, além de diversos investimentos em pesquisa e desenvolvimento, principalmente com políticas voltadas a concepção da indústria 4.0. Com a abordagem da indústria 4.0 é possibilitada a análise de componentes mecânicos em regime dinâmico e resposta em tempo real, ou seja, sem a necessidade de parar a máquina, o que está diretamente relacionado a diminuição dos custos e tempo de produção. Dito isso, a presente tese tem por objetivo apresentar uma nova metodologia na detecção e monitoramento de falhas tribológicas em motores a combustão interna, por meio da aprendizagem de máquinas por métodos não supervisionados e big data, utilizando técnicas de processamento de sinais, dos dados coletados de vibração e nível de pressão sonora do motor, utilizando algoritmos baseados em redes neurais artificiais (RNA) e análise de clusters, criando um sistema inteligente capaz de detectar padrões de falhas, a partir das condições de falhas e variação de carga mecânica em motores a combustão interna ciclo Otto The current industrial scenario points to an increase in industrial competitiveness, in the complexity of machinery and equipment, in the costs of industrial installations, in high demand products, in addition to the concern with aspects of industrial safety and the environment. This trend induces large global industries to increasingly invest in devices, technologies and tools designed to predict failures resulting from non-conformities and breakdowns in machinery, equipment and industrial installations. Given this scenario, the field of action that deals with predictive maintenance, forecast analysis and failure diagnosis has gained a prominent place, in addition to several investments in research and development, mainly with policies aimed at the design of industry 4.0. With the industry 4.0 approach, it is possible to analyze mechanical components in a dynamic regime and respond in real time, that is, without the need to stop the machine, which is directly related to the reduction of costs and production time. That said, the present thesis aims to present a new methodology in the detection and monitoring of tribological failures in internal combustion engines, through machine learning by unsupervised methods and big data, using signal processing techniques, from the collected data engine vibration and sound pressure level, using algorithms based on artificial neural networks (RNA) and cluster analysis, creating an intelligent system capable of detecting fault patterns, based on fault conditions and mechanical load variation in motors internal combustion Otto cycle

This paper deals with the research on the mechanical system used to produce file cutting edges (or cutting teeth). A theoretical model was carried out to perform kinematic and dynamic motion characteristics of the mechanical system (cam-follower-spring) of the cutting file machine. With the intent to validate the theoretical model an industrial machine was appropriately re-designed and instrumented to obtain some experimental data.

Wrist injuries are a very common type of pathology that can compromise most daily tasks. Conventional therapy is dependent on the availability of physiotherapists as well as devices designed for this purpose. Conventional devices do not accompany the patient throughout their rehabilitation process, requiring their constant replacement. Vibratory therapies emerged in recent years and have demonstrated several benefits in this area. However, there are few vibratory devices designed for wrist rehabilitation. In this paper, we propose two different portable and active models for wrist rehabilitation based on vibratory therapy for wrist rehabilitation. The first model has a cylindrical shape and the second model has a dumbbell shape. The results obtained showed that vibratory therapy can assist the wrist rehabilitation because it promoted improvements in joint amplitude gain in all wrist movements. Furthermore, the second device demonstrated higher joint gains than the first device. In addition, the results obtained from the measurement of accelerations demonstrate that the natural frequencies of both devices are adequate for wrist and forearm rehabilitation as well as the mode of vibration. There are differences between what the simulations predicted and what was obtained in practice in terms of natural frequency values., (undefined)

The increasing rate of lower limb amputations reinforces the need to develop a new suspension system that provides a better quality of life for the lower limb amputees. This study aimed to present a novel suspension system that improves amputee’s satisfaction in terms of donning and doffing process of the prosthetic lower limb. The design of the proposed suspension system was developed following the design methodology, to establish the amputee’s needs, objectives, functions, requirements and specifications in order to op-timize the final solution. The final solution is a combination of a guiding and fixation mechanisms that improve the donning and doffing process by driv-ing the serrated pin to the fixation system. The proposed suspension system is a good alternative to improve the quality of life of amputees with lower activity level on the daily basis., (undefined)

Introduction: One of the possible applications of ceramic thermal barriers is in shells (permanent moulds – die casting). The moulds` capacity to support very high temperatures (up to 1600 °C) plays a crucial role in the selection of materials due to the liquid state of the cast iron. Objectives: This paper presents and discusses the obtained results from robotic flame projection tests, carried out with the purpose to quantify the influence of several factors of flame sprayed in the adhesion strength of coatings of Nickel-Aluminium-Molybdenum and Zirconium Oxide. In literature a minimum adhesion strength was not found for the application of thermal ceramic barriers in the coating of permanent casting moulds, so in this work it is intended to obtain its values ​​considering several combinations of projection parameters and substrates. Methods: The determination of the adhesion strength was performed according to the standard ASTM C633-79 where the coated test specimens were glued to CK45 steel against-specimens with a cyanoacrylate glue (LOCTITE 415). A weight of 100 N was then applied for 3 minutes to promote the initiation of the polymerization reaction of the cyanoacrylates and a period of 24 hours was needed so the bonded glue could acquire its maximum strength (sufficient enough to tear off the coating of the specimen). Finally tensile tests were carried out at the speed of 1 mm/min. Results: The main parameters studied are the material of the substrate, the projection angle and the substrate preheating temperature. The higher adhesion strength for the sprayed to 90° (average value of 6.2 MPa) was obtained by the specimens of spheroidal graphite cast iron (SGCI) with a preheating temperature of 120 °C. For the preheating of 90 °C and spray angle of 90° the aluminum-copper (AlCu) and brass specimens were the ones that obtained the higher adhesion strengths (average value of 4.5 MPa). The sprayed of 65° originates the higher adhesion strength in all the materials used for the substrate, being the highest value (average value of 8.3 MPa) obtained by the spheroidal graphite cast iron. Conclusions: The results obtained clearly suggest that the substrate material and the preheating temperature strongly influence the adhesion strength. The analysis of the coatings microstructures, using optical microscopy, supports this observation., Introducción: Una de las posibles aplicaciones de barreras térmicas cerámicas es en el revestimiento de moldes permanentes para fundición. La capacidad del molde para soportar temperaturas muy altas (hasta 1600 °C), debido al estado líquido del hierro fundido, desempeña un papel crucial en la selección de materiales.< Objetivos: Este artículo presenta y discute los resultados obtenidos a partir de pruebas de proyección robótica a la llama, con el objetivo de cuantificar la influencia de varios factores de la proyección a la llama en la resistencia a la adhesión de revestimientos de Niquel-Aluminio-Molibdeno y Óxido de Zirconia. En la literatura no se encontró una tensión mínima de adhesión requerida para la aplicación de barreras térmicas cerámicas en el revestimiento de moldes permanentes para fundición, así en el trabajo presentado en este artículo, se pretende obtener sus valores considerando varias combinaciones de parámetros de proyección y sustratos. Métodos: La determinación de la tensión de adhesión se realizó de acuerdo con la norma ASTM C633-79 en la que se probaron las probetas revestidas a contra-probetas de acero CK45 gralladas, con un pegamento a base de cianoacrilatos (LOCTITE 415). A continuación se aplicó un peso de 100 N durante 3 minutos para la fuerza de compresión promover el inicio de la reacción de polimerización de los cianoacrilatos y se aguardó 24 horas, para que la junta adhesiva tuviera tiempo de adquirir la resistencia máxima (suficiente para arrancar el revestimiento de la probeta). Se realizaron después los ensayos de tracción a velocidad de 1 mm/min. Resultados: Los principales parámetros estudiados son el material del sustrato, el ángulo de proyección y la temperatura de precalentamiento del sustrato. La mayor fuerza de adhesión para la proyección a 90° (media de 6,2 MPa) fue obtenida con las probetas de hierro fundido con grafito esferoidal (SGCI) con una temperatura de precalentamiento de 120 °C. Para el precalentamiento de 90 °C y ángulo de proyección de 90°, fueron las probetas de duraluminio (AlCu) y de latón que obtuvieron las mayores fuerzas de adhesión (media de 4,5 MPa). La proyección a 65° origina la mayor tensión de adhesión en todos los materiales utilizados para el sustrato, siendo el mayor valor (media de 8,3 MPa) obtenido por el hierro fundido de grafito esferoidal. Conclusiones: Los resultados obtenidos sugieren claramente que el material del sustrato y la temperatura de precalentamiento influyen fuertemente en la fuerza de adhesión. El análisis de las microestructuras de los revestimientos, utilizando microscopia óptica, comprueba esta observación. &nbsp, Introdução: Uma das possíveis aplicações de barreiras térmicas cerâmicas é no revestimento de moldes permanentes para fundição. A capacidade do molde suportar temperaturas muito elevadas (até 1600 °C), devido ao estado líquido do ferro fundido, desempenha um papel crucial na seleção de materiais. Objetivos: Este artigo apresenta e discute os resultados obtidos a partir de testes de projeção robótica à chama, com o objetivo de quantificar a influência de vários fatores da projeção à chama na tensão de adesão de revestimentos de Níquel-Alumínio-Molibdênio e Óxido de Zircónia. Na literatura não foi encontrada uma tensão mínima de adesão requerida para a aplicação de barreiras térmicas cerâmicas no revestimento de moldes permanentes para fundição, assim, no trabalho apresentado neste artigo, pretende-se obter seus valores considerando várias combinações de parâmetros de projeção e substratos. Método: A determinação da tensão de adesão foi realizada de acordo com a norma ASTM C633-79 em que os provetes revestidos foram colados a contra-provetes de aço CK45 grenalhados, com uma cola à base de cianoacrilatos (LOCTITE 415). De seguida aplicou-se um peso de 100 N durante 3 minutos para a força de compressão promover o início da reação de polimerização dos cianoacrilatos e aguardou-se 24 horas para que a junta colada tivesse tempo de adquirir a resistência máxima (o suficiente para arrancar o revestimento do provete). Realizaram-se depois ensaios de tração à velocidade de 1 mm/min. Resultados: Os principais parâmetros estudados foram o material do substrato, o ângulo de projeção e a temperatura de pré-aquecimento do substrato. A maior força de adesão para a projeção a 90° (média de 6,2 MPa) foi obtida com os provetes de ferro fundido com grafite esferoidal (SGCI) com uma temperatura de pré-aquecimento de 120 ° C. Para o pré-aquecimento de 90 °C e ângulo de projeção de 90°, foram os provetes de duralumínio (AlCu) e de latão que obtiveram as maiores forças de adesão (média de 4,5 MPa). A projeção a 65 ° origina a maior tensão de adesão em todos os materiais utilizados para o substrato, sendo o maior valor (média de 8,3 MPa) obtido pelo ferro fundido de grafite esferoidal. Conclusões: Os resultados obtidos sugerem claramente que o material do substrato e a temperatura de pré-aquecimento influenciam fortemente a tensão de adesão. A análise das microestruturas dos revestimentos, utilizando microscopia ótica, comprova esta observação.

Neste artigo é apresentada e discutida uma biblioteca de exemplos de modelação de sistemas mecânicos, óleo hidráulicos e pneumáticos, utilizando o software Matlab/Simulink, com o intuito de demonstrar que este software pode ser aplicado na conceção e otimização de máquinas, nos mais diversos ramos da indústria. Para testar e validar a versatilidade/funcionalidade e a sua aplicabilidade em diversas áreas da engenharia foi efetuada a simulação de vários sistemas mecânicos comummente utilizados em equipamentos industriais. No que refere aos sistemas puramente mecânicos realizou-se a modelação e simulação de três sistemas mecânicos translacionais designadamente: suspensão, sistema de duas massas, carrinho e um sistema mecânico rotacional (sistema de dois discos). Na construção da biblioteca de exemplos dos sistemas óleo hidráulicos foram simulados sistemas de um tanque aberto, de um tanque com uma válvula solenoide, de um sistema com dois tanques, de um circuito óleo hidráulico básico e de um circuito hidráulico mais complexo. No sistema pneumático, foi feita a simulação de uma válvula e de um circuito pneumático. Para todos estes sistemas foram analisados os resultados e a estrutura dos modelos simulados a fim de verificar/constatar a sua fiabilidade., In this article it is presented and discussed a library of models of mechanical systems, hydraulics and pneumatics, using the software Matlab/Simulink, with the intention of demonstrating their applicability for the conception and optimization of machines elements, in the most several branches of the industry. To test and to validate the versatility and functionality and its applicability in several areas of the engineering it were performed the modeling and simulation of several typical mechanical systems used in industrial equipment’s. In what it refers to the systems purely mechanics took place the modeling and simulation of three translational mechanical systems, namely: suspension, system of two masses, pushcart and a mechanical rotational system (using two disks). In the creation of the library of models of oleo hydraulics technology they were simulated systems of an open tank, a tank with a valve solenoid, a system with two tanks, a basic hydraulic circuit and a more complex hydraulic circuit. Relating with the pneumatic technology, it was completed the simulation of a valve and of a typical pneumatic circuit. For all these systems their results and the structure of the simulated models were analyzed in order to verify or to prove its reliability an accuracy.

The ASBGo* Smart Walker (SW) is a research project from the Adapative System Behaviour Group. This device is used as a medical solution for rehabilitation of patients with gait disorders. To meet the user’s needs this device was designed and developed into an improved and reliable system from both mechanic and electronic point of view. Thereby, in this paper a brief outline of the smart walker’s system and design architecture will be presented.

Este artigo descreve todo o trabalho desenvolvido no âmbito de estudo, conceção e desenvolvimento de um equipamento destinado ao processamento de madeira à qual se denomina de “Multi-serra de Disco com árvore vertical”. Numa primeira parte, é apresentado um estudo intensivo sobre os tipos de madeira existentes, respetiva morfologia e seus modos de processamento de corte. Seguidamente é apresentada, de forma detalhada, o desenvolvimento e conceção de um equipamento que permita a realização da função de corte, onde se descreve todo o projeto mecânico associado ao desenvolvimento de equipamentos no âmbito de Engenharia. Na ótica do funcionamento, este equipamento, foi desenvolvido com o intuito da sua operação ser intuitiva e amigável para o utilizador bem como realizar as tarefas de forma eficaz e rentável. Derivado do elevado risco no funcionamento do equipamento, todas as funções e subfunções adjacentes ao projeto foram desenvolvidas por forma a minimizar a ação dos operadores, minimizando assim os riscos associados. De forma a concluir a abordagem teórica deste trabalho, são realizadas no seu final, algumas considerações sobre o desenvolvimento deste, o seu estado atual, bem como, são apresentadas algumas propostas de trabalho futuro passível de realização, com o intuito de otimizar a ideia concetual obtida., This article describes the work developed for the study, conception and development of an industrial equipment for the wood processing, which is called “multiple cut discs with vertical tree”. In a first part, a large study is presented related with the wood types, their morphology and their main manners for cutting processing. Continuously, it is presented the development and conception of an idea that it allows the accomplishment of the cut function, where the whole project mechanic associated to the development of equipment’s is described. This equipment was developed with the intention of its operation to be intuitive and friendly for the user as well as to accomplish the tasks in an effective and profitable way. Due to the high human risks associated with the functioning, all of the functions and sub functions of the equipment were developed to minimize the actions of the operators. In way to conclude the theoretical approach of this work accomplished, at the end of the article, were depicts some considerations about the mechanical design realized, as well as, proposed another future works, with the intention of optimizing the conceptual design of the cutting wood equipment.

The development of a new control system for a medical wrist rehabilitation device consists basically in the design of an intuitive controllable mechanism that aims to accept the parameters defined by the user and to respond adequately to that request. Two motors (a brushless motor “AEO A2830” and a stepper motor “Superior Electric M062”) are controlled by an Arduino development board, which receives and processes the instructions for the motors as well as for the acquisition software developed in LabVIEW (by National Instruments™). Two methods were used to define the interface between the user and therehabilitation mechanism, one of which is oriented to the electronic hardware and other one to the data acquisition software: the commands and instructions are addressed to the first one, while all the information is collected and registered on the second one. Since such rehabilitation mechanisms already exist, it is intended that the drawbacks of such equipment should also be addressed in the purpose of this study, complementing a gap in the health area.

O presente artigo relata todo o trabalho de desenvolvimento do projeto mecânico que foi realizado para a conceção, projeto, construção e validação de uma bengala inovadora, cuja funcionalidade passa por ter a funcionalidade de diminuir a probabilidade de ocorrência de quedas do utilizador. Existe uma grande percentagem de quedas quando a bengala é utilizada, apesar do seu objetivo principal ser dar suporte ao utilizador. A bengala é um objeto comum e bastante conhecido pelas pessoas e devia ter uma função mais impactante na vida destas, isto é, prevenir melhor as quedas dos que a usam. Com a existência de vários tipos de tecnologia é um bocado incompreensível verificar que estes auxiliares de marcha não evoluírem para um equipamento que pudesse providenciar mais segurança. Verificou-se que o utilizador quando está em desequilíbrio apoia-se em demasia na bengala fazendo-a cair, por consequência, dá-se a queda do utilizador devido à falta de apoio. Para não acontecer essa ausência de suporte, concluiu-se que a melhor solução seria fixar a base da bengala ao solo quando o utilizador se sentisse em desequilíbrio. Assim, no âmbito deste trabalho que neste artigo se relata, foi concebido um protótipo que se fixa ao solo por meio de ventosas., The present article depicts whole work relates with the development of the mechanical project for the conception and design of an innovative cane, whose functionality goes by having the functionality of reducing the probability of the user himself falling. A great percentage of falls exists when the cane is used, in spite of its main objective to be to give support to the user. The cane is a common and plenty object known by the people and it should have a function more relevance in the life of these, that is, to prevent the falls better. With the existence of several technology types it is incomprehensible to verify that the human gait aids more available on the market do not provide more safety. It was verified that the user when is in unbalance support more weight in the cane, for consequence, the user may fall due to the support lack. For not happen that, it was concluded by the authors that the best solution would be to fasten the base of the cane to the floor when the user felt in unbalance. Like this, in this work, it was conceived a prototype that fix to the floor through vacuum suckers.

Mechatronics is an interdisciplinary area of engineering that combines mechanical engineering, electrical engineering and information technology. The development methodology for mechatronic systems supports the creation of innovative solutions, improving the reliability and ability of products and reducing their costs. This study reviews some projects (as case studies) that were undertaken by the authors in the area of mechatronics applied to the mechanical, textile, biotechnology and biomedical fields., This work is financed by FEDER funds through the Competitivity Factors Operational Programme - COMPETE and by national funds through FCT - Foundation for Science and Technology within the scope of the project POCI-01-0145-FEDER-007136., info:eu-repo/semantics/publishedVersion