Sistemas de controle em malha fechada têm sido utilizados para movimentar músculos e articulações dos membros inferiores de pacientes paraplégicos, por meio de estimulação elétrica funcional (Functional Electrical Stimulation – FES). Com uso de um neuroestimulador para aplicar pulsos no músculo quadríceps, o sinal de realimentação relacionado ao ângulo da articulação do joelho pode ser obtido utilizando-se um eletrogoniômetro. No entanto, a utilização de um acelerômetro facilita as medições devido ao seu menor tamanho e maior facilidade de fixação sobre a pele do paciente. Neste trabalho é apresentado um novo método de projeto de controle, visando variar o ângulo da articulação do joelho em pacientes paraplégicos por meio de estimulação elétrica funcional, sendo apresentada uma simulação com valores de parâmetros disponíveis na literatura. O sistema de controle não-linear da dinâmica do paciente paraplégico é descrito por modelos fuzzy Takagi-Sugeno e o sinal de realimentação é obtido por meio de acelerômetros. O projeto considerou todas as não-linearidades da planta e satisfez às especificações mais importantes, tais como a estabilidade segundo Lyapunov, a taxa de decaimento e a restrição no sinal da entrada. Os resultados obtidos na simulação do sistema de controle proposto, com o ângulo da articulação do joelho variando na faixa de 0° a 30°, foram satisfatórios. O sistema de controle proposto é viável, fornecendo uma nova alternativa para o controle do ângulo da articulação do joelho, utilizando sensores mais leves e confortáveis para os pacientes.

Feedback control systems have been used to move the muscles and joints of the limbs of paraplegic patients. The feedback signal, related to the knee joint angle, can be obtained by using an electrogoniometer. However, the use of accelerometers can help the measurements due the facility of adhering these devices to the skin. Accelerometers are also very suitable for these applications due their small dimensions and weight. In this paper a new method for designing a control system that can vary the knee joint angle using Functional Electrical Stimulation (FES) is presented, as well as a simulation with parameters values available in the literature. The nonlinear control system was represented by a Takagi-Sugeno fuzzy model and the feedback signals were obtained by using accelerometers. The design method considered all plant nonlinearities and was efficient and reliable to control the leg position of a paraplegic patient with the angle of the knee ranging from 0° to 30°, considering electric stimulation at the quadriceps muscle. The proposed method is viable and offers a new alternative for designing control systems of the knee joint angle using more comfortable sensors for the patients.