PROJETO, MONTAGEM E SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE UM AUXILIADOR DE LOCOMOÇÃO PARA CÃES COM ESTRUTURA DE BAMBU.

(1)

LUCAS DONADUZZI

PROJETO, MONTAGEM E SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE UM

AUXILIADOR DE LOCOMOÇÃO PARA CÃES COM ESTRUTURA

DE BAMBU.

PATO BRANCO 2019

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

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LUCAS DONADUZZI

PROJETO, MONTAGEM E SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE UM

AUXILIADOR DE LOCOMOÇÃO PARA CÃES COM ESTRUTURA

DE BAMBU.

Trabalho de Conclusão de Curso de graduação, apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso 2, do Curso de Engenharia Mecânica da Coordenação de Engenharia Mecânica – COEME – da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Câmpus Pato Branco, como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro. Orientador: Prof. Dr. Fabiano Ostapiv Co-orientador: Prof. Joamilton Stahlschmidt PATO BRANCO 2019

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FOLHA DE APROVAÇÃO

Projeto, Montagem e Simulação Numérica de um

Auxiliador de Locomoção para Cães com Estrutura de Bambu.

Lucas Donaduzzi

Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação apresentado no dia 24/06/2019 como requisito parcial para a obtenção do Título de Engenheiro Mecânico, do curso de Engenharia Mecânica do Departamento Acadêmico de Mecânica (DAMEC) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Câmpus Pato Branco (UTFPR-PB). O candidatofoi arguido pela Banca Examinadora composta pelos professores abaixo assinados. Após deliberação, a Banca Examinadora julgou o trabalho APROVADO.

____________________________________ Prof. Dr. Adelino Carlos Maccarini

(UTFPR – Departamento de Mecânica)

____________________________________ Prof. Dr. Jean-Marc Stephane Lafay

(UTFPR – Departamento de Mecânica)

____________________________________ Prof. Dr. Fabiano Ostapiv

(UTFPR – Departamento de Mecânica Orientador

__________________________________ Prof. Dr. Paulo Cezar Adamczuk

Responsável pelo TCC do Curso de Eng. Mecânica

*A Folha de Aprovação assinada encontra-se na Coordenação do Curso de Engenharia Mecânica

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AGRADECIMENTOS

Quero agradecer a todas as pessoas envolvidas nesse projeto, sempre me ajudando em tudo o que precisava. Este, que foi de grande importância para mim e, em especial, aos tutores de animais, para os quais este trabalho poderá ser de grande ajuda.

Ao meu orientador, Fabiano Ostapiv, e coorientador, Joamilton Stahlschmist, que estavam sempre dispostos a sanar qualquer dúvida durante todo o processo desenvolvido no trabalho.

A todos os professores que tive a honra de conhecer durante toda a vida acadêmica.

Não poderia esquecer de toda a força e ajuda que minha família me deu e vem dando durante todos os anos de acadêmico, em particular aos meus pais, Clarice e Adelar Donaduzzi, e a meus irmãos, Regina, Leticia e Gabriel, que me ajudaram muito durante a realização deste trabalho.

E a alguém especial, que se não fosse por ela este trabalho não seria o mesmo, pois foi a minha esposa, Roseli Forceline, que me deu a ideia de fazer algo para ajudar os animais com deficiência motora.

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RESUMO

DONADUZZI, Lucas. Projeto, montagem e simulação numérica de um auxiliador de locomoção para cães com estrutura de bambu. Trabalho de conclusão de curso (Curso superior de Engenharia Mecânica) -Coordenação de Engenharia Mecânica – DAMEC – da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR. Pato Branco, 2019.

Cada vez mais cães e gatos estão saindo das ruas para o convívio com humanos, e com a crescente cultura de adoção de animais, muitas famílias decidem cuidar de animais mais velhos ou com alguma limitação física. Há vários problemas que podem causar a perda de mobilidade em animais, e em alguns casos é recomendado um auxiliador de locomoção. Esses auxiliares de locomoção normalmente são de alto custo, o que impossibilita que muitas famílias o adquiram. E muitas vezes o equipamento não é apropriado para o animal, pois o projeto não leva em conta fatores como o local onde o cão reside. O presente estudo tem como objetivos a fabricação, simulação numérica e ensaio de campo de um mecanismo de locomoção para cães, de baixo custo e fácil montagem. Foi usado como elemento estrutural, varas de bambu (Phyllostachys áurea). Foram realizadas entrevistas com médicos veterinários e tutores de animais com problemas de locomoção, visando identificar as necessidades de projeto de um auxiliar de locomoção para cães. A simulação numérica foi feita com o software ANSYS que normalmente é usado para criação e otimização dos protótipos. Por fim, foram realizados testes de campo. Como resultado o auxiliador de locomoção projetado, simulado e testado mostrou-se mais barato e eficiente que muitos mecanismos existentes no mercado, porém, como cada animal tem características únicas, ainda serão necessários mais estudos.

Palavras-chaves: Auxiliadores de locomoção canino, estrutura de bambu, simulação numérica,.

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ABSTRACT

DONADUZZI, Lucas. Project, assembly and numerical simulation of a locomotion assistant for dogs with bamboo structure. Completion of course work - Coordinator of Mechanical Engineering - DAMEC of the Federal Technological University of Paraná - UTFPR. Pato Branco, 2019.

More and more dogs and cats are leaving the streets to live with humans, and with the growing culture of animal adoption, many families decide to care for older animals or with some physical limitations. There are several problems that can cause loss of mobility in animals, and in some cases a locomotion aid is recommended. These locomotion aids are usually of high cost, which makes it impossible for many families to acquire it. And often the equipment is not appropriate for the animal, because the project does not take into account factors such as where the dog resides. The objective of this study is to manufacture, numerical simulation and field trial of a locomotion mechanism for dogs, low cost and easy assembly. It was used as a structural element, bamboo sticks (Phyllostachys aurea). Interviews were conducted with veterinarians and tutors of animals with locomotion problems, aiming to identify the design needs of a locomotion aid for dogs. Numerical simulation was done with the ANSYS software that is usually used for prototype creation and optimization. Finally, field tests were performed. As a result the locomotion aid designed, simulated and tested proved to be cheaper and more efficient than many existing mechanisms on the market, however, as each animal has unique characteristics, further studies are needed.

Keywords: Canine locomotion helpers, bamboo structure, numerical simulation, ANSYS.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Thor quando encontrado, antes do início do tratamento. . 18

Figura 2:Thor após algumas semanas de tratamento. ... 19

Figura 3: Carrapato. ... 20

Figura 4: Cachorros paraplégicos interagindo ... 21

Figura 5: Cadeira de rodas feita de modo incorreto. ... 21

Figura 6: Elementos Finitos ... 23

Figura 7: Rodas traseiras distante do centro de massa. ... 24

Figura 8: Coluna vertebral arcada. ... 24

Figura 9: Bambu ... 25

Figura 10: Encaixe em treliças. ... 26

Figura 11: Encaixe em treliças. ... 26

Figura 12: Cadeira para cachorro grande porte ... 27

Figura 13: Cadeira cão pequeno porte ... 27

Figura 14: Cadeira de rodas para cão de porte médio ... 28

Figura 15: Auxiliador Wheelchair K9 ... 29

Figura 16: Auxiliador MovDog ... 29

Figura 17:Fluxograma etapas do projeto ... 32

Figura 18: Dimensões do animal ... 34

Figura 19: Esboço Estrutura Gota ... 42

Figura 20: Amarração Abraçadeiras de náilon l ... 42

Figura 21: Amarração abraçadeiras de náilon ll ... 43

Figura 22: Amarração abraçadeiras de náilon lll ... 43

Figura 23: Maçarico Portátil ... 44

Figura 24: Aquecimento do bambu para moldar ... 44

Figura 25: Bambu após aquecimento excessivo ... 45

Figura 26: Estrutura eixo duplo de duas rodas l ... 46

Figura 27: Estrutura eixo duplo de duas rodas ll ... 46

Figura 28: Estrutura eixo duplo de duas rodas lll... 47

Figura 29: Estrutura eixo duplo de duas rodas lV ... 47

Figura 30: Estrutura eixo duplo de duas rodas V... 48

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Figura 32: Medida do comprimento para o corte do bambu ... 49

Figura 33: Corte longitudinal ... 50

Figura 34: Corte do bambu ... 50

Figura 35: Medida para o corte... 51

Figura 36: Realização de entalhes no bambu ... 51

Figura 37: Entalhe no bambu ... 51

Figura 38: Uso da cola epóxi no parafuso e bambu ... 52

Figura 39: Localização das abraçadeiras de nylon na estrutura ... 53

Figura 40: Finalização do processo de acoplamento do eixo ... 53

Figura 41: Sistema de rodas e rolamento ... 54

Figura 42: Marcação para furos na face da porca sextavada ... 54

Figura 43: Porca sextavada furada ... 55

Figura 44: Ajuste do tamanho da porca ... 55

Figura 45: Encaixe porca e rolamento ... 55

Figura 46: Hastes para sustentação das rodas ... 56

Figura 47: Rodizio de placa giratória ... 56

Figura 48: Delimitação para corte do rodizio ... 57

Figura 49: Forma final do suporte de fixação ... 57

Figura 50: Suporte da roda furado... 58

Figura 51: Colagem do rolamento na porca ... 58

Figura 52: Encaixe porca/ rolamento ... 59

Figura 53: Encaixe da haste de sustentação na porca ... 59

Figura 54: Formato final das 3 hastes ... 60

Figura 55: Porca 3/16 em cada haste ... 60

Figura 56: Colocação do suporte das rodas ... 61

Figura 57: Adição de mais uma porca 3/16 ... 61

Figura 58: Alinhamento dos suportes ... 62

Figura 59: Sistema das rodas ... 62

Figura 60: Parafuso e roda ... 63

Figura 61: Encaixe do parafuso na roda l ... 63

Figura 62: Encaixe do parafuso na roda ll ... 64

Figura 63: Sistema escala degraus finalizado ... 64

Figura 64: Medidas para a construção da estrutura ... 65

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Figura 66: Esquema de montagem da estrutura final ... 67

Figura 67: Mistura massa epóxi... 67

Figura 68: Localização dos entalhes para reforço superior ... 68

Figura 69: Detalhe entalhe ... 68

Figura 70: Barra de reforço superior ... 69

Figura 71: Localização dos entalhes ... 69

Figura 72: Entalhe do elemento de reforço traseiro ... 70

Figura 73: Camada de base com massa epóxi ... 70

Figura 74: Camada final de massa epóxi ... 71

Figura 75: Estrutura Pronta ... 72

Figura 76: Primeiro protótipo simulado ... 72

Figura 77: Simulação estrutura treliça ... 73

Figura 78: Simulação estrutura semi-gota ... 73

Figura 79: Estrutura semi gota ll ... 74

Figura 80: Estrutura semi gota lll ... 74

Figura 81: Utilização de elásticos 10 cm ... 76

Figura 82: Fibra mais tecido ... 76

Figura 83: Costura tecido de sustentação ... 77

Figura 84: Formato em X para sustentação ... 78

Figura 85: Ajuste de altura e balanço ... 79

Figura 86: Inspeção visual ergonomia ... 79

Figura 87: Equilíbrio sobre o auxiliador ... 80

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Propriedades Mecânicas do Bambu (Phyllostachys Aurea) ... 25

Tabela 2 - Matérias Utilizados para Fabricação dos Protótipos ... 37

Tabela 3 - Equipamentos Utilizados para Fabricação dos Protótipos ... 38

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SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 13 1.2 OBJETIVOS ... 14 1.2.1 Objetivo Principal ... 14 1.2.2 Objetivos Específicos ... 14 2 REFERENCIAL TEÓRICO ... 16

2.1 ANIMAIS COM LIMITAÇÃO MOTORA ... 16

2.2 RELAÇÃO HOMEM X ANIMAL ... 16

2.3 IMPOSSIBILIDADE DE LOCOMOÇÃO... 17

2.3.1 Traumas físicos ... 18

2.3.2 Doenças ... 19

2.3.3 Idade ... 19

2.3.4 Picadas de insetos ... 20

2.4 AUXILIAR DE LOCOMOÇÃO PARA CÃES PARAPLÉGICOS ... 20

2.5 FUNDAMENTOS ENVONVENDO A ENGENHARIA MECÂNICA ... 22

2.5.1 Elementos finitos ... 22

2.5.2 Estrutura do auxiliar de locomoção ... 23

2.5.3 Material Utilizado ... 24

2.5.4 Resistência X Tamanho do animal ... 27

2.6 ANÁLISE DE MECANISMOS DE LOCOMOÇÃO SIMILARES ... 28

2.6.1 Cadeira de rodas Walkin’ wheels ... 28

2.6.2 Cadeira de rodas K9... 29

2.6.3 Mov Dog ... 29

2.7 MOMENTO FLETOR NA COLUNA DOS CÃES ... 30

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3.1 ANÁLISE DE NECESSIDADES ... 35 3.1.1 Questionário Profissional ... 35 3.1.2 Questionário Tutores ... 36 3.2 PROTÓTIPOS ... 36 3.2.1 Estrutura ... 39 3.3 SIMULAÇÃO NUMÉRICA ... 39 3.4 TESTE EM CAMPO ... 40 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 41 4.1 REQUISITOS DE PROJETO ... 41

4.2 PROTÓTIPOS, ESTRUTURA E MONTAGEM DO AUXILIADOR ... 41

4.2.1 Estrutura Eixo duplo duas rodas ... 45

4.2.2 Estrutura Eixo único de duas rodas ... 48

4.2.3 Estrutura Eixo único de seis rodas ... 48

4.2.4 Montagem sistema escala degraus ... 54

4.2.5 Estrutura Eixo duplo de seis rodas ... 65

4.2.6 Estrutura ... 65

4.3 SIMULAÇÃO ... 72

4.4 TESTES DE CAMPO ... 75

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 81

REFERÊNCIAS ... 82

ANEXO A – ESPECIFICAÇÕES DO ROLAMENTO 628-Z. ... 87

APÊNDICE A -Entrevista 1 ... 88

APÊNDICE B – Entrevista 2 ... 90

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1 INTRODUÇÃO

Desde os primórdios, os animais de pequeno porte têm sido vistos como animais protetores, visto que os quadrúpedes de orelhas erguidas sentiam o aparecimento de predadores muito antes de eles realmente aparecerem, podendo assim proteger os humanos contra animais fatais. Deste modo, os pequenos animais deixaram de ser caçados e passaram a ser usados para proteção, até mesmo ajudando na caça, já que os mesmos eram carnívoros. Em troca, eram isentos de duas grandes preocupações das suas vidas, comida e abrigo (PETS, 2018).

Ao passar dos anos, os cães já não eram tão necessários para as caçadas, e assim, foram utilizados para outros fins. Na idade média, por exemplo, eram usados para ‘divertimento’, colocando-se cachorros para brigar com leões. Atualmente, são animais de estimação e passaram a ser considerados até membros da família (ANIMALS DOMESTIC, 2018).

Essa mudança para membros da família se deve muito pela formação das grandes metrópoles, onde as pessoas vivem cada vez mais sozinhas, encontrando nos animais uma forma de suprimir essa solidão e assegurando também proteção. Além de fazer parte integrante de uma família, são úteis na eliminação de pragas, condução de deficientes visuais, auxílio terapêutico no apoio às crianças e pacientes internados em hospitais, combate ao tráfico de drogas, entre muitas outras serventias (EVOLUÇÃO DOS CÃES, 2018).

Uma pesquisa realizada pelo IBGE em conjunto com a ABINPET associação brasileira da indústria de produtos para animais de estimação estima-se uma população de animais domésticos de 22,1 milhões de gatos e 52,2 milhões de cães, a segunda maior do mundo. Com 44,3% dos cães vivendo em residências tem-se uma estimativa de 28,9 milhões, vivendo dentro das casas, sendo membros das famílias que os acolhem (ABINPET, 2018).

Ao contrário dos animais que vivem bem cuidados dentro das casas, os animais que vivem nas ruas sob o risco de atropelamentos, doenças ou maus tratos, só são notados quando estão se arrastando pelas ruas, então alguma

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pessoa ou ONG assume o compromisso e acolhe esse animal (CÃO DE RUA, 2018).

Animais com alguma dificuldade de locomoção requerem uma atenção e cuidado especial. Quando uma pessoa resolve adotar um animal que está na rua e apresenta problemas de locomoção, às vezes não imagina quanto tempo terá que dedicar-se ao animal até possível recuperação. Os quadros de dificuldades de locomoção em animais podem ou não ser reversíveis, sendo que neste último caso, o animal necessitará de cuidados maiores, e até ser tratado em uma cadeira de rodas, para evitar outros problemas. (BLUPET, 2018).

Cuidar de um animal com limitações físicas pode ser uma tarefa difícil, mas ainda assim este animal trará felicidade e ensinamentos ao ser humano, tais como o valor à vida e às pessoas à sua volta (APRENDACOMCÃES, 2018).

Hoje, no mercado, há diversos modelos de auxiliares de locomoção, porém, nenhum desses apresenta valores acessíveis, daí se dá a importância de pesquisas sobre meios de produção e materiais que poderiam deixar esse equipamento, que trará conforto ao animal, acessível a qualquer classe social (CADEIRA, 2018).

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo Principal

O trabalho por objetivo projetar e caracterizar um auxiliador com rodas para mobilidade de cães com dificuldade motora, de baixo custo e fácil montagem utilizando como material principal o bambu, a fim de promover a melhoria da qualidade de vida desses animais.

1.2.2 Objetivos Específicos

● Avaliar as necessidades de projeto para um auxiliador de locomoção canina;

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● Identificar materiais baratos, de fácil acesso e que cumpram com as necessidades desejadas na construção de um auxiliador de locomoção;

● Propor um projeto e protótipos viáveis e versáteis.

● Realizar a simulação computacional dos protótipos através de softwares;

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2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 ANIMAIS COM LIMITAÇÃO MOTORA

Para um melhor entendimento da real necessidade e a melhor forma de ajudar um animal com dificuldade motora, foi abordado nesta primeira parte de como ocorre a perda de mobilidade e a relação dos animais com os humanos. Como seria fácil sacrificá-los ao invés de cuidar de um animal com problemas de paralisia.

2.2 RELAÇÃO HOMEM X ANIMAL

No planeta Terra há mais de 4000 espécies de mamíferos e apenas algumas dezenas se tornam domesticadas e apenas duas habitam numa quantidade surpreendente os nossos corações e casas. Percebe-se melhor o tamanho desse amor com dados estatísticos onde mostram que de seis em cada dez residências nos Estados Unidos tem animal de estimação enquanto apenas três em cada dez tem crianças (SOS ANIMAL, 2018).

Os animais são como nós, mas, ao mesmo tempo, muito diferentes. Em nossa simbiose, descobrimos que os animais são muitas vezes mais humanos do que os seres humanos, refletindo nossos melhores impulsos de humanidade. Não mentem e não enganam, tem uma lealdade total e um amor incondicional. (SOS ANIMAL, 2018).

O convívio com animais só tende a trazer benefícios para a saúde física e psicológica dos seres humanos. Como afirma o médico veterinário Marty Becker, autor de O Poder Curativo dos Bichos, “Os bichos de estimação nos colocam em contato com a natureza animal, uma dimensão elementar que a sociedade e nosso estilo de vida se empenham em suprimir”, despertando nos humanos uma característica poderosa de lealdade, amor, instinto, jovialidade entre outras. (VINCULO,2018).

O departamento de Ciências da Saúde e Nutrição, da Brooklyn College of CUNY, realizou uma pesquisa onde foi constatado que pessoas que possuem animais de estimação, principalmente cães, têm oito vezes mais probabilidade de sobreviver um ano após um infarto. Entre outras vantagens,

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como diminuir significativamente sintomas de depressão e aumentar a qualidade de vida, pois as pessoas começam a levar seus animais para passear, praticando, assim, uma atividade física e favorecendo a aproximação entre pessoas, diminuindo o isolamento (INFARTO, 2018).

Além disso, crescer em uma casa com cachorros torna as crianças menos propensas a desenvolver alergias ao longo da sua vida, o mesmo ocorre com bebês cujo as mães conviveram com animais durante o período gestacional. A presença de animais também diminui o estresse e baixa a frequência cardíaca, reduzindo os riscos de doenças cardiovasculares e ainda, tutores de cães e gatos, apresentam taxas de triglicérides e colesterol menor se comparado com os não proprietários (IN HUMAN HEALTH, 2018).

Como constatado, quem possui animais faz menos visitas ao médico ou permanece menos tempo no hospital. Estudos apontam que crianças entre cinco e doze anos que convivem com animais, possuem mais sensibilidade e compreendem melhor os sentimentos de outras pessoas, têm mais empatia. E ainda, o contato terapêutico que se estabelece quando se acaricia um animal e este devolve com uma lambida ou um afago de focinho, cria uma sensação de intimidade tranquilizadora (SOS ANIMAL, 2018).

Um exemplo de como o amor pelo animal pode ser grande, é a história de Dolly Ann Osterloh, residente em Londres, que descobriu que seu cão, Snoopy, de nove anos, resgatado de uma lata de lixo, estava com uma doença no coração e a cirurgia custaria cerca de quarenta e sete mil dólares. Não dispondo desta quantia e desesperada para salvar o cão, Dolly-Ann abriu seu apartamento para que qualquer pessoa pudesse comprar o que quisesse, desde roupas até a maçaneta da porta (LAST RESOURCE, 2018).

2.3 IMPOSSIBILIDADE DE LOCOMOÇÃO

Assim como os humanos, os cães podem ser vítimas de doenças e acidentes, e como hoje em dia os animais de estimação estão cada vez mais presentes no convívio da família, no momento em que o animal sofre de alguma paralisia ou até mesmo amputação de algum membro, pode trazer muito

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sofrimento não só para o animal, mas também para seus donos (MOBILIDADE, 2018).

A palavra eutanásia é sinônimo de um momento muito difícil, tanto para o animal, que está sofrendo com cura, como para a família, que está prestes a perder o bichinho de estimação. No momento em que o veterinário coloca o sacrifício como opção, se inicia um doloroso processo de tomada de decisão e surgem vários questionamentos: será que é realmente a hora? Como ter certeza se essa é a escolha certa? Como será depois de tudo? (SACRIFICE, 2018).

Dentre os casos de eutanásia mais frequentes estão os casos de atropelamentos e doenças degenerativas que afetam sua locomoção, no entanto alguns médicos veterinários desaconselham nos casos onde o animal não sente mais dor depois do evento que ocasionou a paralisia como é o caso de cães atropelados passam por cirurgia e podem viver tranquilamente sobre uma cadeira de rodas (EUTANÁSIA, 2018).

2.3.1 Traumas físicos

Traumas físicos, na sua grande maioria, são oriundos de atropelamentos por veículos ou por maus tratos. Um dos muitos exemplos disso é o caso de Thor (Figura 1), que foi resgatado nas ruas do México e tratado em Los Angeles. Após cuidados Thor se recuperou bem com apenas algumas semanas de tratamento (Figura 2) (MAUS TRATOS, 2018).

Figura 1: Thor quando encontrado, antes do início do tratamento.

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Figura 2:Thor após algumas semanas de tratamento.

Fonte: MAUS TRATOS (2018).

2.3.2 Doenças

As principais doenças congênitas são a do disco intervertebral (IVDD), afeta cães com pernas mais curtas e ocorre quando os discos vertebrais se rompem ou estouram no espaço da medula espinhal que podem causar paralisia e a Mielopatia Degenerativa (DM), ocorrendo em animais mais velhos, a qual leva a uma desordem progressiva nos nervos da espinha levando a paralisia das patas traseiras. Pode acontecer também Embolia Fibrocartilaginosa, que ocorre quando uma porção de um disco vertebral quebra na coluna vertebral bloqueando o fluxo de sangue ocasionando a paralisia que pode ser temporária ou permanente (DOENÇAS, 2018).

2.3.3 Idade

Em cães idosos, a perda dos movimentos ocorre progressivamente, dependendo do caso, o tratamento pode ser iniciado logo após o aparecimento dos primeiros sintomas, visando estender a mobilidade pelo máximo de tempo possível. Mas por se tratar de desgastes ósseos e nas articulações, acaba por se tornar um problema permanente, entrando aqui a necessidade de se colocar o animal em uma cadeira de rodas (IDADE, 2018).

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2.3.4 Picadas de insetos

Uma das principais causas da paralisia de cães são picadas de certos insetos, como o carrapato, algumas espécies possuem neurotoxinas que quando injetadas, através da picada, na corrente sanguínea, causam paralisia repentina. Em alguns casos, se não for tratado imediatamente pode se tornar fatal (CARRAPATO, 2018).

Figura 3: Carrapato.

Fonte: TICK (2018)

2.4 AUXILIAR DE LOCOMOÇÃO PARA CÃES PARAPLÉGICOS

Animais, apesar de sofrerem após passarem por traumas, não lamentam-se pela perda dos movimentos, simplesmente aceitam e continuam vivendo da mesma forma como viviam anteriormente, sem que a qualidade de vida do animal fique prejudicada. Na Figura 4, podemos ver que a interação animal também não é prejudicada pelo uso de auxiliares de locomoção. (MAIS UMA CHANCE, 2018).

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Figura 4: Cachorros paraplégicos interagindo

Fonte: Site Histórias com valor. (2018)

A escolha correta de um auxiliar de locomoção é fundamental para a garantia da qualidade de vida animal. A escolha deve ser feita de acordo com o porte, peso e o trauma sofrido pelo animal. Além disso, esses equipamentos não devem ser fabricados de qualquer modo, visto que podem agravar ainda mais o estado de saúde do animal. Na Figura 5, observa-se uma cadeira de rodas projetada em casa, de maneira errada, levando a quebra da cadeira (AUXILIAR, 2018).

Um monte de ferros e tubos, unidos com parafusos, só porque tem duas rodas agarradas e desliza, se não obedecer a uma construção correta e robusta, às leis da Física e se não for baseado no respeito pela correta biomecânica do animal, não só não é um auxiliar de locomoção, como se pode vir a revelar uma autêntica armadilha (AUXILIAR, 2018).

Figura 5: Cadeira de rodas feita de modo incorreto.

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2.5 FUNDAMENTOS ENVONVENDO A ENGENHARIA MECÂNICA

Deve-se utilizar todos os conhecimentos e softwares envolvidos a engenharia para chegar a uma cadeira de rodas que consiga atender e superar todas as expectativas dos envolvidos com o animal, e principalmente aumentar a qualidade de vida do mesmo (RECANTO, 2018).

2.5.1 Elementos finitos

Cada vez mais utilizada nas empresas para realização de análises e melhorias da qualidade dos produtos e projetos, o método dos elementos finitos possibilita a resposta para inúmeros problemas de engenharia (ENSUS, 2019)

Submetendo a geometria do produto a carregamentos e restrições subdividida em pequenas partes que são os elementos, estes representando o domínio contínuo do problema, essa divisão é o que permite a resolução de problemas complexos.(ESSS, 2019)

O método então propõe que o número infinito de variáveis desconhecidas seja substituído por um número limitado de elementos que podem apresentar várias formas, como triangular, quadrilateral, entre outras. Como são elementos de dimensões finitas são chamados de elementos finitos.

Estes elementos são conectados entre si por pontos, os quais são chamados de nós ou pontos nodais. O conjunto formado por nós e elementos (Figura 6) são chamados de malha, em função da subdivisão não podem ser resolvidas de maneira exata, mas é aproximado por esse método numérico.

A precisão do método depende da quantidade de nós e elementos, do tamanho e dos tipos de elementos que compõem a malha, assim quanto mais elementos e menor o tamanho dos mesmo maior a precisão dos resultados. (ESSS, 2019)

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Figura 6: Elementos Finitos

Fonte: ESSS (2019).

Cada vez mais os softwares vêm evoluindo, buscando aprimorar e analisar pelo método de elementos finitos. Dessa maneira o conhecimento dos fundamentos básicos do método de elementos finitos se torna essencial para o domínio dos softwares para boas práticas e aplicação deste recurso no desenvolvimento avaliação de produtos e projetos (ENSUS, 2019).

2.5.2 Estrutura do auxiliar de locomoção

Existem várias formas de construir uma cadeira de rodas, desde a utilização de materiais simples até fibra de carbono. Mas a grande maioria das cadeiras de rodas existentes no mercado se preocupam mais com diminuição de peso do produto do que com a distribuição de peso do animal sobre a cadeira, o que é fundamental para o equilíbrio do animal, sendo essa uma das possíveis causas para que os médicos veterinários desaconselham o animal sobre uma cadeira de rodas (VIDA DE CÃO, 2018).

Várias cadeiras de rodas são produzidas pela vontade das pessoas ajudarem os animais com problemas, porém são elaboradas sem conhecimento e causam desconforto ao animal, não levando em conta a posição das rodas e o apoio do animal sobre a cadeira de rodas, uma série de exemplos podem ser vistos nas Figuras 7 e 8.

(24)

Figura 7: Rodas traseiras distante do centro de massa.

Fonte: Metrojornal (2018).

Figura 8: Coluna vertebral arcada.

Fonte: Diego Voges (2018)

2.5.3 Material Utilizado

Hoje em dia se discute muito a respeito da construção verde, fazendo uso de materiais de menor impacto ambiental para diversos projetos (VERDE, 2018), sendo assim, este trabalho será realizado através da utilização do bambu, que é um material renovável e de fácil acesso e que, acima de tudo, atende as necessidades do projeto.

O bambu (Figura 9) é uma matéria prima sustentável e resistente que pode substituir com eficiência outros materiais, o plástico, que para reciclar ou produzir demandam muita energia, por outro lado o bambu já é encontrado

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pronto para ser utilizado. Apresentando até mesmo propriedades mecânicas muito superiores à de diversos outros materiais, como mostrado na Tabela 1. (BAMBU, 2018).

.

Figura 9: Bambu

Fonte: BAMBOO (2018).

Tabela 1- Propriedades Mecânicas do Bambu (Phyllostachys Aurea)

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Pode-se notar, através da Tabela 1, que o bambu pode superar até mesmo o aço em relação a peso x resistência. No outro extremo em casos específicos pode ser mais resistente que o concreto (Resistência bambu, 2018). Atualmente é possível encontrar uma quantidade enorme de peças que utilizam como material de base o bambu. Surge aí a importância de se desenvolver conexões e junções de mesmas propriedades mecânicas do bambu. Estes podem ser fabricados com o próprio bambu tipo encaixe como mostrado na Figura 10, de madeira ou aço, até mesmo com amarração (Figura 11). Há, ainda, sistemas avançados utilizando peças fabricadas em impressoras 3D para fazer essas junções e conexões (Bambu Conexões, 2018).

Figura 10: Encaixe em treliças.

Fonte: BAMBOO - THE GIFT OF THE GODS (2018)

Figura 11: Encaixe em treliças.

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Pelas propriedades descritas, optou-se pela utilização do bambu para a fabricação da estrutura deste projeto.

2.5.4 Resistência X Tamanho do animal

No primeiro protótipo fabricado será estudado o efeito do tamanho do animal e no tipo da estrutura, pensando em utilizar princípio de treliça para se tornar a cadeira mais rígida, buscando a melhor relação peso x resistência, as Figuras 12 e 13 ilustram muito bem essa relação (TRELIÇAS, 2018).

Figura 12: Cadeira para cachorro grande porte

Fonte: Site Guia Pet e Cia (2018)

Figura 13: Cadeira cão pequeno porte

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2.6 ANÁLISE DE MECANISMOS DE LOCOMOÇÃO SIMILARES

A análise de auxiliares de locomoção para cães já disponíveis no mercado, nacional, importada ou caseiras, será realizada para comparar os materiais utilizados na fabricação.

A maioria destas cadeiras disponíveis são fabricadas em alumínio, o que as tornam caras e pouco acessíveis, e ainda assim não levam em conta as características específicas de cada animal, como, por exemplo, se o mesmo vive em um quintal com desníveis consideráveis ou mora dentro de uma residência. A cadeira de PVC, por sua vez, é de fácil montagem e acessível a maioria da população, porém, a maioria não leva em conta a biomecânica do animal, fazendo que o caminhar do animal, que deveria ser de um momento prazeroso, às vezes se torne mais difícil do que se arrastar pelo chão (COMO SE FAZ, 2018). Algumas das cadeiras disponíveis no mercado podem ser vistas a seguir.

2.6.1 Cadeira de rodas Walkin’ wheels

Trata-se de uma cadeira de rodas importada, é disponibilizada aos compradores em vários tamanhos e são todas ajustáveis, fabricadas em alumínio. Com valores elevados, acima do que a maioria da população brasileira pagaria por uma cadeira de rodas para seu animal (Figura 14), com custo de US$349,00 (WALKIN’WHEELS, 2018).

Figura 14: Cadeira de rodas para cão de porte médio

(29)

2.6.2 Cadeira de rodas K9

Cadeira de rodas da marca K9, também é uma cadeira de rodas importada, com estrutura de alumínio, é feitas de perfil de alumínio reto, com preços similares com a Walkin’Wheels (Figura 15), com valor de US$ 299,00 (WHEELCHAIR K9, 2018).

Figura 15: Auxiliador Wheelchair K9

Fonte: WHEELCHAIR K9 (2018)

2.6.3 Mov Dog

Cadeira de rodas fabricada e vendida no Brasil com preço mais acessível, mas com uma grande faixa de regulagem, não sendo muito eficiente para todos os tipos e pesos de animais, fabricada em alumínio, com uma boa relação resistência x peso, uma das opções oferecidas pela marca está na figura 16, vendido a R$199,00 reais (MOVDOG, 2018).

Figura 16: Auxiliador MovDog

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2.7 MOMENTO FLETOR NA COLUNA DOS CÃES

Para diminuir o efeito de momento fletor na coluna dos cães, que é uma ocorrência direta, quando se utiliza cadeiras prontas ou montadas sem algum estudo sobre a biomecânica do animal, será feito um estudo do centro de massa do animal, para tentar deixá-lo mais “equilibrado” possível sobre o mecanismo ou seja, que a massa dos membros posteriores fique toda sobre o eixo do mecanismo, sendo a parte dianteira somente para apoiar e manter o mecanismo nivelado, não mais para sustentar parte do seu peso.

Para tal será utilizada em média o ponto de apoio em ⅓ do comprimento do cão, para sustentação nos membros posteriores, dessa forma garante-se que a maior parte do peso traseiro do cão esteja todo sobre o eixo do mecanismo.

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3 METODOLOGIA

O presente trabalho se caracteriza por ser uma pesquisa demonstrativa, onde serão analisadas as principais variáveis envolvendo auxiliares de locomoção para cães, bem como a montagem de um auxiliador, com a utilização de material de fácil acesso e a otimização das mesmas, quando comparada às já existentes no mercado, ao final da pesquisa será disponibilizado um manual de fácil fabricação e montagem.

Um dos problemas que já foi detectado visualmente em todos os auxiliares de locomoção, caseiras ou compradas, é o deslocamento das rodas traseiras que gera um momento fletor na coluna do animal.

O trabalho será realizado seguindo a lógica do fluxograma da Figura 17.

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Figura 17:Fluxograma etapas do projeto

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A etapa das entrevistas e avaliação do animal, busca entender o motivo pelo qual o animal perdeu os movimentos, através delas é possível entender a necessidade do animal e propor o melhor mecanismo auxiliador de movimentos ou então tratamentos alternativos.

Após a avaliação veterinária e aprovação para utilização de um auxiliador de movimentos, se iniciou um estudo mais detalhado sobre as necessidades particulares de cada animal. Nesta etapa foi verificado todas as características do animal, como por exemplo, se o mesmo possuía algum ferimento impossibilitando a amarração do mecanismo naquele ponto do corpo, se o andar com os membros da frente é regular, deste modo foi possível realizar um projeto especialmente desenvolvido para aquele animal.

A partir de então, começou a seleção do melhor tipo de eixo, sendo que quando o animal ainda tem movimento nos membros posteriores deseja-se que o mesmo apoie as patas no chão, forçando-o a realizar movimento de marcha, o que ajuda na retomada da movimentação e em alguns casos a volta dos movimentos sem mais a necessidade de um auxiliador de movimento, para tal o eixo não pode intervir e neste caso utiliza-se o eixo duplo. Para animais que já não têm mais possibilidades de movimentos utiliza-se o sistema de eixo simples, neste sistema as patas do animal ficarão suspensas, não podendo apoiá-las no chão.

Após a determinação do sistema de eixos, faz-se um estudo do ambiente em que o animal reside. Observa-se se o local é de piso ou gramado e a ocorrência de desníveis, como degraus ou obstáculos. Assim é possível determinar a necessidade de rodas simples ou sistema de eixos escala degraus. Determinadas as necessidades do animal, fez-se a checagem de porte, peso e dimensões do animal. Para checar a dimensão do animal fez-se de acordo com a Figura 18.

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Figura 18: Dimensões do animal

Fonte: Manual Best friend mobility (2019).

Com as dimensões e peso do animal calculados, faz-se uma simulação via ANSYS, simulando como a estrutura irá se comportar estaticamente considerando ⅔ do peso do animal sobre a estrutura. Esta simulação é realizada já considerando a estrutura sobre o eixo o centro de massa da parte posterior do animal.

Com o resultado da simulação tem-se os diâmetros mínimos das barras de bambu que atenderam às necessidades, de modo que a estrutura seja o mais leve possível.

A partir de então, monta-se uma estrutura na forma como foi simulada. Com a estrutura pronta inicia-se os testes dinâmicos. Neste teste coloca-se o animal para andar a fim de observar a marcha ou dificuldades para andar do mesmo, é nesta etapa que serão visualizados os problemas estruturais e as otimizações a serem realizadas.

Obtendo o feedback alteramos ou não a estrutura, caso necessite alteração ou mesmo reformulação da estrutura, volta-se para a etapa de

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simulação e subsequente as outras etapas até a obtenção da estrutura que melhor se adeque às necessidades do animal.

3.1 ANÁLISE DE NECESSIDADES

A primeira etapa do projeto será a análise das principais necessidades envolvidas, tanto do usuário principal como do usuário secundário. A análise será realizadaatravés de entrevistas com profissionais, ou seja, médicos veterinários, que darão uma visão profissional para o bem-estar animal na construção da cadeira de rodas e com os tutores, que identificaram os quesitos de maior importância para o animal, e também fornecerão informações do local onde o animal vive, levando em conta o relevo, se o animal é muito ativo, entre outras variáveis, para que se possa realizar um projeto personalizado para cada animal. Estas entrevistas têm por objetivo fazer um panorama dos problemas e o que é realmente importante para o animal, visando a melhoria da qualidade de vida do mesmo e de seus tutores. As entrevistas serão realizadas com base nas seguintes perguntas:

3.1.1 Questionário Profissional

● É a favor da utilização de cadeiras de rodas? Por que? ● Em quais casos não é aconselhável a cadeira de rodas?

● No que a cadeira de rodas ajudaria no bem-estar desse animal? ● A cadeira de rodas pode evitar depressão e estresse no animal?

● O equipamento pode ser usado por animais com perda parcial ou total de membros?

● O equipamento deve ter medidas certas para evitar que o animal se machuque?

● Quanto tempo eu poderia deixar por dia meu animal na cadeira de rodas? E se fosse uma cadeira que atendesse todas as necessidades dele? ● O animal sofreu um trauma físico ou doença, e de uma hora para outra

perde a mobilidade isso causa um estresse no animal, desencadeando novas patologias?

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● Pode ser recomendada a cadeira de rodas logo após a constatação da paralisia?

● A cadeira de rodas é recomendada para todos os tamanhos de animais? ● Existe alguma contraindicação no uso da cadeira de rodas?

3.1.2 Questionário Tutores

● No que a cadeira de rodas ajudaria você como tutor e seu animal? ● Qual a importância da cadeira de rodas para seu animal?

● Uma cadeira de rodas mais confortável e que você poderia deixá-lo mais tempo, ajudaria na sua e na rotina de seu animal?

● A cadeira de rodas poderia ajudar seu animal evitar a obesidade e ansiedade até mesmo depressão por ficar tanto tempo sem movimentos? ● A cadeira de rodas terá benefícios psicológicos, para seu animal quando

ele recuperar e liberdade de locomoção?

● Como e ter um animal com deficiência? E quais são os cuidados com ele? ● Mudou sua vida depois que seu animal perdeu os movimentos, e como

foi sua aceitação com a atual situação?

● Depois do evento que causou a paralisia o que motivou você a cuidar do animal ao invés sacrificá-lo?

● Seu animal mudou seu comportamento depois do acidente ou continua um animal feliz e brincalhão?

● Qual a idade de seu animal? E o que causou a paralisia? ● Seu animal vive dentro de casa ou no quintal?

3.2 PROTÓTIPOS

Os materiais e equipamentos utilizados, bem como o preço de cada item, para a fabricação dos protótipo podem ser vistas na Tabela 2 e 3.

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Tabela 2 - Matérias Utilizados para Fabricação dos Protótipos

Quantidade Descrição Valor por

unidade Valor 3 Varas de Bambu n°3 R$5,00 R$15,00 1 Durepoxi R$6,55 R$6,55 1 Cola Epóxi R$16,90 R$16,90 100 Abraçadeiras de nylon 200mm X 4,8mm R$0,18 R$18,00

1 Porca sextavada UNF 5.8 1” R$2,90 R$2,90

2 Parafuso Sextavado 8X60 Rosca parcial R$0,40 R$0,80

1 Barra roscada UNC 3/16 x 1000 R$3,00 R$3,00

12 Porcas UNC 3/16 R$0,04 R$0,48

6 Rodizio para placa giratória em gel soprano

R$7,50 R$45,00

2 Rolamentos de esferas 628-Z * R$4,00 R$8,00

1 Peiteira para o porte do cão (Médio porte)

R$30,00 R$30,00

1 Tecido Tipo moletom pedaço 150cm X 20cm

R$7,00 R$7,00

Fonte: Autoria própria, 2019. * As especificações do rolamentos encontra-se no Anexo A.

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Tabela 3 - Equipamentos Utilizados para Fabricação dos Protótipos

Quantidade Descrição Valor por

unidade

Valor

1 Maçarico Portátil opcional R$55,00 R$55,00 1 Gás para maçarico opcional R$ 13,00 R$13,00 1 Broca de Aço Rápido 4,5mm

DIN 338 HSS 33919

R$4,00 R$4,00

1 Lima Redonda bastarda 8” R$20,00 R$20,00

1 Lima Chata 8” R$12,00 R$12,00

1 Fita Métrica R$10,00 R$10,00

1 Serra Manual Aço Rápido

Temperado Comprimento 30cm

R$5,00 R$5,00

Fonte: Autoria própria, 2019.

Após a análise de similares e pensando no custo benéfico do projeto, tem-se que o bambu e abraçadeiras de náilon seriam materiais com características que supririam a função do alumínio nas cadeiras de rodas, visto que os auxiliadores de locomoção disponíveis para compra são todos fabricados em alumínio e além disso o bambu e as abraçadeiras de náilon apresentam baixo custo, fácil acesso e manutenção.

As abraçadeiras de náilon, além do custo baixo, são de fácil manuseio, possuem alta resistência a pressão, vibração e peso. Por suas características é utilizada, inclusive, em procedimentos cirúrgicos, e é uma opção utilizadas na medicina veterinária para fixação de fraturas de fêmur em cães. (Ciência Animal Brasileira, 2006).

Será montado um primeiro protótipo para a utilização no software ANSYS, com intuito de obter as dimensões da cadeira para a primeira simulação. Após será analisado as deformações e tensões.

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A partir da criação do primeiro protótipo será definida a estrutura que melhor se encaixa neste estudo, ou seja, a de mais fácil montagem e resistência.

3.2.1 Estrutura

O auxiliador de locomoção para cães foi estruturada com bambu da espécie Phyllostachys áurea, abraçadeiras de náilon, porcas de aço, barras roscadas, rodas, cola epóxi. A estrutura do mecanismo, mais simples possível.

Já o mecanismo das rodas será um pouco mais complexo, pois demandará mais material e processos, como o corte da barra de aço roscada, furação de porcas e colagem. As duas estruturas da cadeira serão feitas da mesma maneira, diferenciando somente o eixo e o sistema de escala degraus (mecanismos das rodas).

Os materiais utilizados, tanto para a estrutura, quanto para o mecanismo de rodas serão os mesmo utilizados para a fabricação dos protótipos, e podem ser vistos nas Tabelas 2 e 3.

3.3 SIMULAÇÃO NUMÉRICA

Para simulação numérica foi utilizado o software ANSYS Academic, assim conseguindo mais agilidade e garantia de resultados confiáveis.

Para realizar a simulação é necessário, primeiramente, adicionar os dados de simulação, como por exemplo, usando elementos de barra estrutural estática, com seção transversal circular com raio interno de 14mm com raio externo de 18mm, já as propriedades mecânicas, como o módulo de elasticidade, é utilizado de 12 GPa do bambu da espécie Phyllostachys áurea, usado como material linear, elástico, isotrópico.

Dependendo do protótipo será utilizado de 10 a 15 elementos para cada simulação, em qualquer protótipo é usado cerca de 20 divisões por elemento para montar a malha. Utilizando 20 divisões já serão o suficiente para o que se pretende analisar.

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3.4 TESTE EM CAMPO

O teste de campo foi feito já com o cão colocado no auxiliador, devidamente preso ao mesmo, evitando assim acidentes. A segurança do animal foi checada visualmente e sentindo se as tiras de sustentação estão apertadas o suficiente.

Após, garantindo que o mesmo esteja seguramente fixado e na altura correta, passou-se para a etapa seguinte, que era a de fazer o cão dar pequenos passos, nesta etapa já foi analisado o correto funcionamento do auxiliador e qualquer falha que deveria ser corrigida, sendo que o mecanismo já teria que funcionar perfeitamente, evitando ao máximo algum ferimento ou trauma psicológico do animal.

Com o correto funcionamento do auxiliador e com o animal já acostumado com o mesmo, então passou-se a soltá-lo em uma superfície plana e sem obstáculos para que o mesmo pudesse andar livremente, nesta etapa de teste ainda prestou-se atenção em qualquer falha na estrutura, rodas, suportes. Com o cão já acostumado e ter andado livremente prosseguiu-se para o próximo teste.

Com o animal bem adaptado com o auxiliador e com a utilização de guia, fez-se teste de passeio com o animal, ou seja, passeou-se com o animal, fazendo-o passar por pequenos obstáculos. Neste processo a atenção deveria ser dada a estabilidade do auxiliador e o correto funcionamento do sistema de escala degraus.

A realização destes testes foi documentada através de fotos, vídeos e anotações. Com os dados coletados, analisou-se novamente a ocorrência de eventuais falhas que pudessem ter passadas despercebidas nos testes de campo. Caso seja localizado falhas, as mesmas deveriam ser corrigidas, caso contrário, seria proposto possíveis melhorias para otimizar futuros auxiliares de locomoção.

(41)

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 REQUISITOS DE PROJETO

As entrevistas foram realizadas com pessoas que cuidam de animais com algum tipo de deficiência, e médicos veterinários durante os meses de abril e maio de 2019, e podem ser vistas nos Apêndices.

Através das respostas obtidas nas entrevistas, chega-se a requisitos de projetos bem claros, como pode ser visto na Tabela 4.

Tabela 4 - Requisitos de Projeto

Resultado das entrevistas Requisito de projeto Materiais que não machuquem Ergonômica

Superar pequenos obstáculos 6 rodas

Mínimo esforço com o auxiliador Peso da estrutura Impactos acidentais Resistência Mecânica Diminuição da flecha atuando na

coluna

Centro de Gravidade posição correta

Acessível Baixo Custo

Amortecimento Absorver impactos

Segurança para o cão Estável

4.2 PROTÓTIPOS, ESTRUTURA E MONTAGEM DO AUXILIADOR

Em conversa com o orientador, chegou-se a mais uma possibilidade de estrutura, em formato de gota que pode ser visto no esboço da Figura 19, esperando que os resultados das simulações sejam, melhores quando comparados às outras estruturas. Partiu-se então para fazer o protótipo dessa

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estrutura, o que foi mais difícil que o esperado, pois a estrutura deveria ser o mais simétrica possível e para isso teria, então, que ter dois pedaços de bambu de mesmo tamanho e espessura, partindo das partes grossas e uma fina amarradas e dobrando até fazer um formato de gota com as partes subsequentes das extremidades. Nas figura 20, 21 e 22 podem ser vistas as tentativas de amarração com as abraçadeiras de náilon.

Figura 19: Esboço Estrutura Gota

Figura 20: Amarração Abraçadeiras de náilon l

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Figura 21: Amarração abraçadeiras de náilon ll

Figura 22: Amarração abraçadeiras de náilon lll

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Após a amarração concluída foi feito o processo de dobra do bambu, utilizando a técnica de aquecer o bambu com fogo, para isso foi utilizado um maçarico portátil (Figura 23), conseguindo dessa forma moldar o bambu (Figura 24).

Figura 23: Maçarico Portátil

Figura 24: Aquecimento do bambu para moldar

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Devido a grande deformação que o bambu teria que sofrer para fazer o arco e a amarração, chegou-se à conclusão que esse método não seria viável. Foi realizada, então, uma nova tentativa, seguindo essa mesma ideia de estrutura em formato de gota, dessa vez dobrando partes iguais do bambu até chegar no formato desejado para obter a forma de gota. Durante a realização destes testes foi verificado que quanto mais calor era aplicado ao bambu, para moldar a forma desejada, mais frágil ele ficava, quebrando com muita facilidade (Figura 25). Sendo assim, desenvolvendo um novo esboço da estrutura.

Figura 25: Bambu após aquecimento excessivo

Fonte: Autoria própria (2019).

4.2.1 Estrutura Eixo duplo duas rodas

Para animais que ainda possuem ou podem ainda ter possibilidade de movimentos recomenda-se o uso de estrutura com eixo duplo como pode ser visto nas Figuras 26 e 27. Neste caso, o eixo não atrapalha o movimento de marcha com as patas traseiras.

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Figura 26: Estrutura eixo duplo de duas rodas l

Figura 27: Estrutura eixo duplo de duas rodas ll

Para um correto acoplamento da roda no eixo pegou-se um pedaço de 10 cm de bambu, que passe no furo da roda, possibilitando assim a roda girar livremente, mas sem que seja jogada para os lados, como pode ser visto na Figura 28. Aproveitando o que a natureza já fornece, como o nó do bambu, utilizou-se como limite para a roda não sair do eixo.

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Figura 28: Estrutura eixo duplo de duas rodas lll

Após algumas tentativas de fixação na estrutura, chegou-se a um modelo com resultados esperados, com pode ser vistos nas Figuras 29 e 30. Empiricamente, notou-se que a configuração atual se mostrou muito mais rígida, devido ao posicionamento otimizado dos elementos deste sistema.

Figura 29: Estrutura eixo duplo de duas rodas lV

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Figura 30: Estrutura eixo duplo de duas rodas V

A Finalização do processo pode ser feita como visto na figura 74 (página 72), que mostra os elementos fixados com cola epóxi.

4.2.2 Estrutura Eixo único de duas rodas

A estrutura de eixo único com duas rodas é semelhante à estrutura descrita no seção 4.2.1, estrutura de eixo duplo com rodas, porém é utilizado somente um eixo para acoplamento de ambas as rodas.

4.2.3 Estrutura Eixo único de seis rodas

A montagem do sistema escala degraus em eixo único se dá da mesma forma que do eixo duplo, a seguir será apresentado uma série de imagens com o passo a passo para a perfeito acoplamento entre o sistema escala degraus e o eixo.

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É necessário selecionar as varas de bambu, de modo que a espessura seja entre 12mm e 14mm (Figura 31). Esta espessura é ideal para o acoplamento com o parafuso de suporte do sistema escala degraus. Em relação ao comprimento, deve-se levar em conta o porte do animal. O Comprimento deve ser a largura da parte posterior do animal mais 10 cm de cada lado, por exemplo, se um animal tem 20 cm (Figura 32), o comprimento total da vara de bambu deve ser de 40 cm.

Figura 31: Espessura da vara de bambu

Figura 32: Medida do comprimento para o corte do bambu

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Com o parte do eixo já definido, cortou-se na seção longitudinal até o parafuso de acoplamento do sistema escala degraus ter chegado ao final do seu comprimento acrescendo 5mm , como pode ser visualizado na Figura 33, ou seja se cortar cerca de 5mm a mais que o comprimento do parafuso. Após deve-se cortar, com o auxílio da deve-serra manual (Figura 34), em duas partes, partindo do centro do diâmetro da vara como mostrado na Figura 35.

Figura 33: Corte longitudinal

Figura 34: Corte do bambu

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Figura 35: Medida para o corte

Após a finalização do processo de cortes, realizou-se os entalhes no eixo (Figura 36), para a correta trava das abraçadeiras de náilon. É necessário realizar dois entalhes como na figura 37.

Figura 36: Realização de entalhes no bambu

Figura 37: Entalhe no bambu

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Com os entalhes prontos, iniciou-se o processo de colagem e amarração do sistema escala degraus no eixo. Com a cola epóxi misturada em partes iguais, passou-se em torno do parafuso de acoplamento e no diâmetro interno do bambu, como mostra a Figura 38, antes da cola epóxi secar já amarrou-se com duas abraçadeiras de náilon. As abraçadeiras devem ficar bem em cima dos entalhes e as mesmas devem ser bem apertadas, como mostra as Figuras 39 e 40.

Figura 38: Uso da cola epóxi no parafuso e bambu

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Figura 39: Localização das abraçadeiras de nylon na estrutura

Figura 40: Finalização do processo de acoplamento do eixo

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O processo de acoplamento do sistema de escala degraus é realizado da mesma maneira em qualquer um dos tipos de eixo (simples ou duplo) e a montagem se diferencia somente pelo comprimento dos eixos.

4.2.4 Montagem sistema escala degraus

Visando a liberdade do animal, foi levado em conta o sistema de rodas escala degraus (Figura 41). Este sistema consiste em 3 rodas montadas em formato de triângulo sob um rolamento, possibilitando assim a passagem de obstáculos sem travamento da cadeira, a seguir será mostrado como realizar a montagem deste sistema de rodas de maneira fácil.

Figura 41: Sistema de rodas e rolamento

Primeiramente é necessário fazer as marcações na porca sextava para furação e corte como na Figura 42, após a marcação, iniciou-se o processo de furação com a broca de 4,5mm, na Figura 43 é possível ver a porca já furada.

Figura 42: Marcação para furos na face da porca sextavada

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Figura 43: Porca sextavada furada

Realizado o furo, ajustou-se o tamanho do furo da porca com o diâmetro externo do rolamento, para isso utilizou-se uma lima redonda bastarda (Figura 44), este processo será feito até que o rolamento encaixe perfeitamente na porca (Figura 45), o rolamento não deve passar de um lado para o outro, apenas se ajustar no começo da porca.

Figura 44: Ajuste do tamanho da porca

Figura 45: Encaixe porca e rolamento

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Em seguida, cortou-se as hastes que servirão de sustentação para as rodas. Para isso utilizou-se uma serra manual e um paquímetro ou trena. Foram necessárias 6 barras de 50mm (Figura 46). Para um cão de porte médio pode se diminuir esse comprimento para 30mm.

Figura 46: Hastes para sustentação das rodas

O próximo passo foi cortar os suportes dos rodízios de placa giratória. É um processo um pouco trabalhoso, mas não difícil (Figura 47). O corte foi realizado com o auxílio de uma morsa ou alicate para segurar e uma serra de corte manual, e cortou-se até a parte delimitada em vermelho, vista na Figura 48. O formato final pode ser visto na Figura 49, onde já está marcada a posição de furação. Repete-se o processo nos seis rodízios.

Figura 47: Rodizio de placa giratória

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Figura 48: Delimitação para corte do rodizio

.

Figura 49: Forma final do suporte de fixação

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Após obter a forma final do rodízio foi necessário realizar um processo de furação com a broca de 4,5mm. A Figura 50 mostra o suporte da roda já furado.

Figura 50: Suporte da roda furado

Com todas as partes já cortadas, deu-se início ao processo de colagem de todas as partes integrantes do sistema de escala degraus. Primeiramente efetua-se a colagem, com cola epóxi, do rolamento, já com o parafuso, na porca sextavada (Figura 51). A Figura 52 mostra como deve ficar o rolamento encaixado no furo da porca. É necessário realizar este processo com os dois rolamentos.

Figura 51: Colagem do rolamento na porca

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Figura 52: Encaixe porca/ rolamento

Após o processo de colagem foi necessário aguardar cerca de 10 minutos para uma boa fixação. Passado o tempo de fixação da cola, segue-se para a próxima etapa, a colagem das hastes que seguram as rodas.

Serão coladas três hastes em cada porca, para isso, é necessário passar a cola epóxi misturada em partes iguais na haste e em cada furo da porca, a haste deve ficar justa no furo, quase que aparafusada (Figura 53), introduzir as hastes até que uma das extremidades comece a aparecer no furo interno da porca sextava, mas que não ultrapasse pra dentro, fazer isso nas três hastes até chegar no formato da Figura 54.

Figura 53: Encaixe da haste de sustentação na porca

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Figura 54: Formato final das 3 hastes

Após a colagem das hastes foi necessário aguardar cerca de 24 horas para a cura total da cola, evitando, dessa forma, que a haste se desprenda.

Passada o tempo de cura, pode-se aparafusar os suportes das rodas, seguindo a ordem de colocar três porcas 3/16, uma em cada haste (Figura 55), coloca-se os suportes das rodas como na figura 56, e com os suportes posicionados aparafusar mais uma porca (Figura 57).

Figura 55: Porca 3/16 em cada haste

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Figura 56: Colocação do suporte das rodas

Figura 57: Adição de mais uma porca 3/16

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Alinhou-se e parafusou-se firmemente uma porca contra a outra como na Figura 58. Na Figura 59, pode ser visto a sistema quase completo.

Figura 58: Alinhamento dos suportes

Figura 59: Sistema das rodas

Para finalizar o sistema escala degraus, utilizou-se parafusos e rodas (Figura 60). Parafusou-se os rodízios nas rodas e suportes como nas figuras 61 e 62.

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Figura 60: Parafuso e roda

Figura 61: Encaixe do parafuso na roda l

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Figura 62: Encaixe do parafuso na roda ll

Após a execução de todos os processos descritos acima, finalizou-se o sistema escala degraus (figura 63).

Figura 63: Sistema escala degraus finalizado

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4.2.5 Estrutura Eixo duplo de seis rodas

A montagem desta estrutura é semelhante a montagem da estrutura demonstrada na seção 4.2.4 deste trabalho, Estrutura Eixo único seis rodas, entretanto, é utilizado duas barras de bambu para o acoplamento e fixação na estrutura.

4.2.6 Estrutura

Para qualquer estrutura de eixo, seja simples ou duplo, com duas ou seis rodas, a estrutura de sustentação do animal será a mesma. A seguir tem-se um manual de montagem da mesma.

O primeiro passo é obter medidas do animal seguindo a Figura 64, a estrutura deve ser construída levando em conta a altura A, que será a altura total da estrutura, já considerando a altura das rodas. A medida C adicionada de mais 10cm de cada lado será a largura da estrutura C’. Na medida B adiciona-se mais ⅓ de B para a parte de trás do cão como mostra B’ conseguindo assim os pontos de apoio sobre o eixo a um ¼ da traseira como mostra A’

Figura 64: Medidas para a construção da estrutura

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A montagem da estrutura, foi realizada sobre o eixo simples de seis rodas, mas o processo de montagem da estrutura será idêntico para qualquer tipo de eixo.

Iniciou-se o processo de fabricação da estrutura utilizando duas varas de bambu de mesmo diâmetro e comprimento. Com essa varas faz-se o arco principal de sustentação, para essa estrutura utilizou-se varas de bambu nº 4, porém, a espessura do bambu irá depender do tamanho e peso do animal. Para animais de pequeno porte, pode-se utilizar varas nº 2, animais de médio porte nº 3 e para animais de grande porte utiliza-se nº 4.

Para fazer o arco utiliza-se as medida da figura 64 da seguinte maneira, cota B multiplicado por dois, por exemplo, se o cão tem 55 cm de comprimento utiliza-se varas de 110 cm. Após definida as medidas, corta-se todas as barras e deve-se moldar a barra em formato de arco, como na figura 65, para isso faz-se a técnica do aquecimento do bambu. Ao fim tem-se três barras do mesmo comprimento do eixo, duas barras da altura do cão, e duas barras de comprimento B+B’.

Figura 65: Partes da estrutura

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Para facilitar o entendimento sobre a montagem das barras já cortadas, será utilizada a seguinte nomenclatura, B1 para as barras longas, B2 para barras médias e B3 para barras curtas (Figura 64), essas serão as barras transversais e os arcos. A Figura 66 mostra as barras já montadas na estrutura final.

Figura 66: Esquema de montagem da estrutura final

Uma das soluções adotadas para aumentar a rigidez das conexões da estrutura, principalmente onde não foi possível fazer entalhes nas barras, foi a utilização de massa epóxi (Figura 67).

Figura 67: Mistura massa epóxi

(68)

Já onde foi possível fazer entalhes nas barras, sem risco de fragilizar a estrutura, faz-se utilizando as limas chata ou redonda, deve-se prestar atenção para não deixar folga excessiva nos encaixes, as Figuras 68 e 69 mostram a posição e como fazer o entalhe e o desgaste nas barras.

Figura 68: Localização dos entalhes para reforço superior

Figura 69: Detalhe entalhe

(69)

Após esse procedimento, deve-se colocar um pouco de massa epóxi na junção entre as duas barras e as prender com as abraçadeiras de náilon, ver Figura 70.

Figura 70: Barra de reforço superior

Então para o reforço traseiro (Figura 71) utilizou-se o mesmo tipo de conexão fazendo entalhe, na Figura 72 tem-se um modelo de como fazer esse entalhe.

Figura 71: Localização dos entalhes

(70)

Figura 72: Entalhe do elemento de reforço traseiro

Após, realizou-se a ligação com o eixo e a estrutura, ligando o arco e uma barra B2 ao eixo, a Figura 73 mostra as barras unidas com uma camada de base de massa epóxi.

Figura 73: Camada de base com massa epóxi

(71)

Para conseguir uma conexão segura e rígida faz-se então a aplicação de uma camada externa de massa epóxi em cima das abraçadeiras de nylon, sendo que estas já devem estar bem apertadas, como pode ser visto na figura 74. Caso necessário, pode-se aplicar uma camada como está em cada junção. Porém, este procedimento deve ser realizado, após o teste com o animal, confirmando a altura e largura em que as barras irão ficar.

Figura 74: Camada final de massa epóxi

Ao final de todo o processo temos a estrutura já montada, como na Figura 75. Aconselha-se esperar cerca de 24 horas para a cura total do massa epóxi antes de se testar no animal. Este processo resultará em uma estrutura de baixo peso.

(72)

Figura 75: Estrutura Pronta

4.3 SIMULAÇÃO

Para a obtenção da primeira simulação no software ANSYS, montou-se o primeiro protótipo e simulado, que pode montou-ser visto na Figura 76. A partir disto foram analisadas as deformações e tensões, no primeiro momento o interesse maior é na deformação máxima da estrutura.

Figura 76: Primeiro protótipo simulado

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A partir do primeiro protótipo foram surgindo novos modelos de estrutura como por exemplo a de treliça (Figura 77), os quais apresentavam baixa deformação, porém, difícil montagem devido a grande quantidade de conexões.

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Figura 77: Simulação estrutura treliça

Buscando novas estruturas, chegou-se a uma estrutura de semi-gota como mostra a simulação no ANSYS da figura 78.

Figura 78: Simulação estrutura semi-gota

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Posteriormente analisando pontos críticos na simulação localizou-se os pontos ideais para reforço colocando mais barras de bambu chegou-se à uma possível estrutura (Figura 79).

Figura 79: Estrutura semi gota ll

Foram realizadas mais algumas simulações e chegamos a uma estrutura bem perto do esperado (Figura 80).

Figura 80: Estrutura semi gota lll