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O objetivo de pesquisa do Laboratório de Biomecatrônica do Departamento de Mecatrônica é esclarecer os princípios de controle motor e propor modelos de controle que considerem os aspectos mais relevantes do movimento biológico: variabilidade, adaptabilidade, robustez, uma estrutura hierarquia mais distribuída e, o mais interessante, a capacidade de formar modelos do ambiente e predizer as consequências sensoriais de cada ação motora.
1 Projeto de dispositivos para medição e exploração neuromuscular e motora
Exoesqueletos capazes de aplicar forças controladas sobre os membros superiores e inferiores, registrar as variaveis biomecânicas e bioelétricas e proporcionar realimentação sensorial.
 
2 Caracterização das respostas frente a perturbações do movimento
Estudo dos geradores centrais de padrões no controle do movimento cíclico multi-articular e estabelecimento do rol dos modelos internos.
 
3 Modelo do sistema de controle motor
O estudo será feito integrando modelos propostos previamente na literatura com os resultados experimentais obtidos. Por exemplo, será aplicado o conceito dos modelos internos em diferentes níveis da hierarquia do sistema de controle motor. Neste contexto serão desenvolvidos modelos que consideram o comportamento motor, a dinâmica do corpo, a fusão multissensorial e o controle neural destes sistemas. Os modelos contém:
— Modelo de segmentos mecânicos com atuadores ideais nas articulações (juntas). Neste modelo definiremos as relações entre atuadores para simular músculos biarticulares e reflexos. Incluem-se sensores: sensores no pé, de angulo articular, sensores vestibulares e, em uma segunda fase de desenvolvimento, visão. 		— Modelo de controle neural incluindo reflexos (latência curta e larga), CPG e um controlador neural de mais alto nível. Baseado em trabalhos anteriores de controle motor usando modelos internos e teoria de controle ótima, será desenvolvido o problema de controle motor desde uma perspectiva de neurociência computacional.
 
4 Validação dos modelos propostos por meio de experimentos e simulações
Nesta etapa, incluem-se ensaios com pacientes neurológicos e uma futura colaboração com hospitais. As combinações dos modelos físicos e de controle junto a dados experimentais se valerão para identificar a sensibilidade do desempenho motor com em relação às entradas sensoriais e os mecanismos de fusão sensorial. O modelo também servirá para determinar as possíveis funções-objetivo utilizadas pelo sistema de controle motor para conseguir movimentos estáveis, adaptáveis e energeticamente eficientes.
 
5 Desenvolvimento das aplicações destes modelos
— Diagnósticos e prognósticos: avaliação de doenças neuromotoras.
— Robótica de reabilitação: controle de órteses e exoesqueletos robóticos usando os mesmos paradigmas de controle motor biológico.
— Robótica em geral.

A pesquisa combinará as aproximações tanto teóricas como experimentais e envolverão diferentes campos científicos, como a neurofisiologia, a teoria de controle ou a cibernética, que estuda as analogias entre os sistemas de controle e comunicação dos seres vivos e as máquinas e, em particular, as aplicações tecnológicas dos mecanismos de regulação biológica. Precisam-se desenvolver vários dispositivos para complementar e suportar esta pesquisa, tanto para realizar os experimentos, como para testar os modelos de controle. A metodologia teórica e experimental se aplicará iterativamente. Quanto à parte teórica, tratar-se-á de integrar o conceito de modelos internos de controle motor, que consistem em processos neuronais que replicam as propriedades dinâmicas do corpo e do entorno, com una estrutura fisiológica, os geradores de padrões (CPG). É possível que os CPGs tenham um papel como "modelos internos locais" que está ainda por determinar.

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