Conceção de plataforma de mobilidade individual de locomoção manual

Abstract

O desenvolvimento de uma plataforma de mobilidade individual de locomoção manual teve como objetivo criar um novo conceito de produto que fosse diferenciador relativamente aos produtos de mobilidade individual mais comuns, tal como a bicicleta, mas ao mesmo tempo essa diferenciação assentar num acréscimo de funções disponíveis para utilizador e simultaneamente poder abranger uma gama mais vasta de utilizadores que estariam excluídos da utilização dos meios de mobilidade mais comuns. Neste ponto o desafio do presente trabalho foi conceber uma plataforma que pudesse ser utilizada em atividades de lazer, recondicionamento físico, por jovens desportistas e por utilizadores com limitações funcionais ao nível dos membros inferiores e mesmo problemas de equilíbrio, situações associadas a utilizadores com idade avançada. Tendo em consideração o enquadramento descrito, o modo de propulsão selecionado para a plataforma foi com recurso aos movimentos dos membros superiores do utilizador. Com base numa análise de benchmarking às soluções existentes de locomoção associadas aos membros superiores, e também aos aspetos biomecânicos associados a cada uma destas, foi selecionado o princípio do movimento da remada, associado à prática do remo, para modo de propulsão da plataforma. A partir deste ponto aplicou-se um referencial de projeto e engenharia de produto que passou pela aplicação de um conjunto de ferramentas que tentaram sistematizar e hierarquizar a informação necessária à conceção e projeto da plataforma tais como: identificação das necessidades dos clientes, seleção e valores alvo das especificações técnicas da plataforma e estabelecimento da sua relação através da casa da qualidade (QFD) com as necessidades do cliente, geração e seleção de conceitos para as diferentes funções da plataforma, teste do conceito com modelos virtuais, definição de arquitetura e modularidade, estabelecimento do design industrial, estimativa de custo e quantidade vendida, utilização das ferramentas de design robusto como a análise do modo de falha e efeito cliente (AMFE) e plano de experiências (DOE). Numa fase posterior procedeu-se à modelação geométrica da plataforma com recurso a sistemas CAD e verificação do seu dimensionamento com ferramentas de análise estrutural (CAE), com base no método de elementos finitos e também com procedimentos analíticos. Finalmente procedeu-se à elaboração dos desenhos de definição para cada componente com a aplicação da cotagem funcional e listagem dos componentes. Em complemento procedeu-se à construção de uma maquete à escala para apresentação e promoção do conceito da plataforma.

The purpose of developing an individual mobility platform with locomotion by manual control was to create a new product concept different from the more conventional ones, as the bicycle. However, at the same time, the differentiation of this product includes increasing the available functions to the user and it also enlarges the range of users, enabling the inclusion of those who would otherwise not be able to use regular mobility devices. At this point, the challenge of this study was to develop a platform that could be used in leisure and physical rehabilitation activities, either by young sportsmen/women or impaired users with functional limitations regarding their inferior limbs and body balance, difficulties felt by people of advanced age. Considering all this aspects, the selected propulsion method is based in the movement of the users’ superior limbs. After a benchmarking analysis of the existing locomotion solutions associated with superior limbs movement, and bearing in mind the involved biomechanical aspects, it was determined that the propulsion of the platform would be powered by rowing movements. Taking this into account, it was applied a referential project and product engineering, which included the use of a set of tools that allows the collection and organization of all the information required to design and develop the platform, such as: identification of client needs, selection of target values related to the technical specifications of the platform and determination of their relation, through Quality Function Deployment (QFD), with customer needs, concept creation and selection for the different platform functions, concept testing with virtual models, architectural and modular definition, industrial design development, cost calculation, sales expectations, robust design tools - failure mode and effects analysis (FMEA) and design of experiments (DOE). At a later stage, the platform geometric modeling using CAD tools and the verification of its dimensioning with structural analysis tools (CAE) were executed, based on the finite element method and also with analytical procedures. Finally, the preparation of definition drawings for each component was carried out with the application of functional dimensioning and listing of components. In addition, a scale model was built to represent and promote the platform concept.