DYNAMIC MODELING AND SYSTEM IDENTIFICATION OF AN INVERTED PENDULUM APPLIED TO TALOCRURAL JOINT BIOMECHANICS

Autores

DOI:

https://doi.org/10.18624/e-tech.v19i1.1478

Palavras-chave:

biomechanical modeling; inertial sensors; inverted pendulum; postural control; system identification

Resumo

Peripheral Neuropathy (PN) is associated with dysfunctions of the peripheral nervous system, potentially compromising postural control and increasing fall risks, especially in elderly individuals. In this context, the biomechanical modeling of human balance becomes relevant for developing analysis and rehabilitation strategies. This study proposes a methodology for estimating representative models of the talocrural joint behavior using the inverted pendulum analogy. The approach integrates mathematical modeling, computer simulation, and experimental validation through a low-cost electromechanical plant instrumented with an inertial sensor. It estimates two mathematical models using system identification techniques based on the acquired data. Results indicate that the model obtained from the acquisition strategy considering the entire operational range presents better performance, yielding a Mean Squared Error (MSE) of 0.0389 and a Mean Absolute Error (MAE) of 0.0129. This result demonstrates high agreement with the real system behavior. The findings evidence the feasibility of the proposed methodology for applications in postural control studies and the development of assistive technologies for motor rehabilitation.

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Biografia do Autor

Luis Gustavo Ferrareto Espontão, Centro Universitário UniSenai PR

Graduado em Engenharia Elétrica pela UniSenai PR (2024), atualmente mestrando em Eletrônica de Potência no PPGEE-CP da UTFPR Cornélio Procópio. Atua como pesquisador no Laboratório de Mobilidade e Energia Inteligente (LMEI), Instituto SENAI de Tecnologia da Informação e Comunicação, com experiência em sistemas de aquisição de sinais com LabView, sistemas de simulação HIL, Sistemas elétricos de propulsão, Packs de Baterias para mobilidade elétrica, eletrônica embarcada e Robótica Autônoma e Colaborativa. Participou de projetos envolvendo eletrônica de potência, microcontroladores e simulações, utilizando softwares Matlab/Simulink, Ansys HFSS e LabView.

Wesley Candido da Silva, Centro Universitário UniSenai PR

Mestrando em Engenharia Elétrica pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica PPG-EE-UEL, da Universidade Estadual de Londrina. Especialista em Engenharia de Automação pela Faculdade de Tecnologia SENAI Florianópolis (2014), graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Norte do Paraná (2013) com as atribuições do Art. 8 e Art. 9 da Lei n 5.194. Atualmente é Professor no UniSENAI Campus Londrina nos cursos de Pós-graduação em Engenharia de Automação Industrial, Bacharelado em Engenharia Elétrica e do curso superior de Tecnologia em Automação Industrial.

Renato Miyamoto, Centro Universitário UniSenai PR

Possui Doutorado em Engenharia Elétrica pelo Programa de Pós-Graduação Associado em Engenharia Elétrica - PPGAEE, da Universidade Estadual de Londrina/Universidade Tecnológica Federal do Paraná (2022). Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Cornélio Procópio (2017), graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Norte do Paraná (2012) com as atribuições do Art. 8 e Art. 9 da Lei n 5.194. Atua como consultor empresarial na área de Energia e Eficiência Energética como credenciado do Sebrae. Atualmente é Professor na UniSenaiPR de Londrina/ PR, nos cursos de Pós-graduação em Engenharia de Automação Industrial, Bacharelado em Engenharia Elétrica e do curso superior de Tecnologia em Automação Industrial. Atua como Docente da Kroton Educacional, na Universidade Pitágoras UNOPAR de Londrina/ PR, e na Anhanguera Educacional, ambas nas modalidades Ensino à Distância e presencial. Ainda, atua como Professor substituto do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Estadual de Londrina.

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Publicado

2026-08-05

Como Citar

Espontão, L. G. F., da Silva, W. C., & Miyamoto, R. (2026). DYNAMIC MODELING AND SYSTEM IDENTIFICATION OF AN INVERTED PENDULUM APPLIED TO TALOCRURAL JOINT BIOMECHANICS. Revista E-TECH: Tecnologias Para Competitividade Industrial - ISSN - 1983-1838, 19(1). https://doi.org/10.18624/e-tech.v19i1.1478