1 Abstract— In the past ten decades, assistive technologies have been proposed for mobility of individuals with spinal cord injury. One alternative consists of active orthotic devices; however, the control of these devices combines techniques that increase the complexity of adjustments in the joints and require customization of parameters depending on the individual and his/her disability. The aim of this study was to develop a control system for the electric actuators of an active lower limb orthosis that provides functional knee and hip movements in a single limb. DC motors were used as bracing actuators in the knee and hip joints, having one degree of freedom in each joint. The developed system operates in closed loop mode determining the differential error at each joint, and sync control with state machine. As a result, the control of each joint meets the biomechanical limits: a maximum knee flexion of 60 degrees, a maximum flexion of 26 degrees and a maximum length of 13 degrees limited by mechanical bracing. It also has a safety system that ceases the movement in case the maximum amplitude of movement is reached. The results were normalized and compared to the movements of a healthy individual. The system has shown consistent and reliable results since it works within the biomechanical limits and had similar results regarding other projects in the area and the healthy gait. Keywords— Lower-extremity orthosis, exoskeleton, motor control, gait, mimetic control, hemiplegics. I. INTRODUÇÃO LESÃO medular, que compromete funcionalmente a medula espinal [1], pode ser ocasionada por acidentes automotivos (25%), quedas (40%), armas de fogo (7%), entre outros (28%) [2]. Desta população, mais de dois terços pertencem ao sexo masculino [2]–[5], na maioria, jovens e solteiros que moram em áreas urbanas [6]. Atualmente, no Brasil, um em cada dez indivíduos que sofreram lesão medular e tiveram como resultado um quadro de paraplegia são do sexo masculino, com idade entre 20 e 44 anos [3]–[5]. Face à lesão, a participação dos lesionados na sociedade fica prejudicada, uma vez que comprometimentos psicológicos e problemas familiares potencializam a diminuição de sua inserção social [4], [7]. Esses indivíduos M. Ranciaro, Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR), Curitiba, Paraná, Brasil. mairaranciaro@gmail.com G. N. Nogueira Neto, Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR), Curitiba, Paraná, Brasil. guinnn@gmail.com C. R. Fernandes, Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR), Curitiba, Paraná, Brasil. fernandes.roberto@pucpr.edu.br J. C. Cunha, Universidade Positivo, Curitiba, Paraná, Brasil engebiomed@gmail.com P. Nohama, Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR), Curitiba, Paraná, Brasil. percy.nohama@pucpr.br Corresponding author: Percy Nohama precisam adaptar-se a um novo estilo de vida, buscando melhorias na qualidade de vida com a consequente elevação da autoestima e da independência funcional [6]. Para a reabilitação da pessoa acometida por esse tipo lesão, e de outras que geram sequelas motoras, como, por exemplo, o acidente vascular cerebral (AVC), existem diversas tecnologias assistivas que promovem a recuperação da função motora, além do tratamento fisioterapêutico convencional. Dentre aquelas, encontram-se as órteses e os exoesqueletos, que podem proporcionar locomoção assistida, com estabilidade e segurança [8]. A órtese ativa é um sistema mecânico que possui atuadores posicionados em paralelo às articulações do usuário e que são acionados de modo a acompanhar ou realizar a marcha humana. Possui um sistema de controle e acionamento dos atuadores, geralmente elétricos, hidráulicos ou pneumáticos. O controle de cada órtese depende de partes mecânicas, circuitos eletrônicos, sensores e atuadores [9]. Segundo Wang et al. [10], a marcha hígida bípede representa uma somatória de problemas de controle contínuo (a geração da trajetória da marcha) e discreto (a transição entre os eventos). Para a transição entre os eventos, utilizam-se de inúmeras técnicas, como a Proporcional-Integral-Derivativa (PID) e suas variações, controle adaptativo e por erro diferencial, dependendo do atuador utilizado. Em relação à geração da trajetória [11], os controles podem ser classificados como: amplificação sensitiva, controle de marcha com trajetória pré-definida, ação pré- definida baseada em padrão de marcha, controle baseado em modelo, controle baseado em osciladores adaptativos, controle nebuloso (Fuzzy) e controle híbrido, sendo o controle de marcha com trajetória pré-definida o mais utilizado para órteses desenvolvidas para lesionados medulares. Este controle utiliza a marcha de um indivíduo hígido como trajetória a ser seguida pelas articulações, sendo essas articulações independentes uma da outra. Para o controle dos eventos (fases da marcha), utilizam-se máquinas de estados que monitoram o feedback da órtese, como o sensor de calcâneo, para definir em que momento está a trajetória de cada articulação. Alguns associam técnicas [10]–[13], elevando a complexidade dos ajustes para adaptação das órteses aos variados perfis individuais e suas deficiências locomotoras, uma vez que cada usuário desenvolve uma marcha particular e única, com amplitudes de movimento diferenciadas, tanto em flexão quanto em extensão, além de distintas velocidade e torque [15]. Deste modo, propõe-se neste artigo, um sistema de controle de órtese de um membro inferior que utiliza uma máquina de estados a qual mimetiza a marcha hígida, não seguindo uma trajetória pré-definida e com as articulações A Mimetic Motion Control for a Lower-Extremity Active Orthosis for Hemiplegic People M. Ranciaro, G. N. Nogueira Neto, C. R. Fernandes, J. C. Cunha and P. Nohama IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 15, NO. 2, FEB. 2017 225