UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA FILHO"
INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA

Rodrigo Antonio Ezias Grassi

Desenvolvimento de um dispositivo para avaliação
objetiva da expansão do casco do equino à locomoção

Botucatu/SP 
Fevereiro de 2018



UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA FILHO"
INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA

Rodrigo Antonio Ezias Grassi

Desenvolvimento de um dispositivo para avaliação
objetiva da expansão do casco do equino à locomoção

Dissertação apresentada ao Instituto de
Biociências, Campus de Botucatu, UNESP,
em preenchimento parcial dos requisitos
para a obtenção do título de Mestre no Pro-
grama de Pós-Graduação em Biotecnologia.

Área de Concentração: Biotecnolo-
gia
Orientador: Prof. Dr. José Luiz Rybarczyk
Filho
Co-Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto
Hussni

Botucatu/SP
Fevereiro de 2018



Palavras-chave: arduino; casco; cavalo; expansão; sensor

flexível.

Grassi, Rodrigo Antonio Ezias.

   Desenvolvimento de um dispositivo para avaliação

objetiva da expansão do casco do equino à locomoção /

Rodrigo Antonio Ezias Grassi. - Botucatu, 2018

   Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista

"Júlio de Mesquita Filho", Instituto de Biociências de

Botucatu

   Orientador: José Luiz Rybarczyk Filho

   Coorientador: Carlos Alberto Hussni

   Capes: 90000005

   1. Locomoção animal. 2. Cavalo - Passos, andamento,

etc. 3. Casco de animais. 4. Arduíno (Controlador

programável). 5. Detectores.

DIVISÃO TÉCNICA DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - CÂMPUS DE BOTUCATU - UNESP

BIBLIOTECÁRIA RESPONSÁVEL: ROSANGELA APARECIDA LOBO-CRB 8/7500

FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA SEÇÃO TÉC. AQUIS. TRATAMENTO DA INFORM.



Agradecimentos

• Inicio os agradecimentos com Professor Doutor José Luiz Rybarczyk Filho, que
aceitou o desafio deste trabalho e caminhou sempre ao meu lado, fazendo seu papel
de orientador de forma extraordinária;

• Continuo com o Professor Doutor Carlos Alberto Hussni, que trouxe à luz o tema
desse trabalho e com todo seu conhecimento e sabedoria indicou o caminho com
precisão para chegarmos ao final com sucesso;

• Um agradecimento muito especial e cheio de gratidão aos meus pais José Antonio
Grassi e Claudete Ezias Grassi (em memória) que sem eles nada disso seria possível,
agradeço a educação, o amor e tudo que fizeram por mim, não há palavras que eu
possa colocar aqui que expresse meus sentimentos, amo muito vocês;

• Ao meu irmão Renato, que sempre me apoia e incentiva em novos desafios da vida,
este foi mais um;

• A minha familia, tios, tias, primos, primas, sogro e sogra os quais devo minhas
desculpas pela ausência durante o período de estudos;

• Se não fosse o Guilherme Creste a trilhar o caminho de ingresso ao mestrado e me
incentivar a fazê-lo, talvez não teria nem começado, obrigado.

• Uma prova que um trabalho como esse é fruto de vários esforços aqui agradeço ao
Juliano Otoni e Samuel Trautvein, que seus conhecimentos e seus esforços em me
ajudar, foram essenciais ao sucesso do trabalho;

• Não posso deixar de agradecer uma pessoa ímpar em minha vida, que me ensina
muito, que ajuda a carregar o fardo pesado da vida de forma a torna-la mais fácil,
por sua paciência, compreensão, incentivo e carinho, te amo Thais;

• Também agradeço a FMVZ, aos funcionários da Diretoria de Informática e em
especial ao Thiago Hilário que de forma única supriu meus momentos de ausência;

• Gostaria de agradecer também os amigos Rafael Rios, Chico Pupo e Cesar Leme;

• E por fim, segundo minha crença, gostaria de agradecer a Deus pelo o que sou.



Resumo
O cavalo (Equus caballus) sofreu mudanças evolutivas do Eohypus com adaptações na
locomoção para andamentos em diferentes velocidades. Em semelhança a outros ungulados
a porção distal dos equinos é protegido pelo casco. O casco é estrutura córnea complexa
que tem relação direta à saúde destes animais, é a parte protetora estrutural e funcional
do sistema locomotor do equino, e tem ação direta sobre o retorno sanguíneo dos membros
ao coração. Ao apoiar o casco sobre o solo, o animal pressiona as estruturas podais
que promovem a expansão medial e lateral do casco. Considerando tais alterações no
formato do casco nos momentos de apoio e elevação durante a locomoção, apresenta-se um
sistema físico de precisão que analisa objetivamente a deformação dos cascos durante a
locomoção, estabelecendo-se uma avaliação física e matemática das mudanças do formato
do casco à locomoção. Foi desenvolvida uma placa de circuito impresso para se encaixar
na plataforma embarcada Arduino (shield), esse dispositivo faz o processamento dos sinais
adquiridos pelos sensores fixados nos cascos, e os enviam a um computador com uma taxa
de amostragem a 200 Hz. Um software escrito na linguagem de programação Python
recebe os dados, exibe-os em tempo real e os armazenam em arquivos para análises. Para
realizar o teste in vitro foi criado um protótipo de um casco em PVC. Os testes in vivo
foram feitos em quatro animais, o quais foram conduzidos em dois tipos diferentes de solo
(asfalto e grama). O resultado demonstrou e comprovou o funcionamento do equipamento,
possibilitou mapear a deformação estrutural dos quatro cascos simultaneamente durante a
locomoção do animal, tornou possível a dedução da forma em que o animal exerce o peso
sobre o membro ao apoiá-lo ao solo.



Abstract
The horse (Equus caballus) underwent evolutionary changes of Eohypus with adaptati-

ons in locomotion for different speeds. In similarity to other angulated distal equine is
protected by the hoof. The hoof is a complex cornea structure that is directly related
to the health of these animals, it is the structural and functional protective part of the
equine locomotor system, and has direct action on the blood return of the limbs to the
heart. By supporting the hoof on the ground, the animal presses the foot structures that
promote the medial and lateral expansion of the hoof. Considering such changes in the
shape of the hoof during moments of support and elevation during locomotion, a physical
precision system is presented that objectively analyzes the deformation of the hooves
during the locomotion, establishing a physical and mathematical evaluation of the changes
of the shape of the hoof to locomotion. A printed circuit board was developed to fit the
Arduino embedded platform (shield), this device processes the signals acquired by the
sensors attached to the hooves and sends them to a computer with a sampling rate of 200
Hz. Software written in the Python programming language receives the data, displays it
in real time, and stores it in files for analysis. For the in vitro test a prototype of a PVC
hoof was created. In vivo tests were performed on four animals, which were conducted on
two different types of soil (asphalt and grass). The result demonstrated and proved the
operation of the equipment, made it possible to map the structural deformation of the four
hooves simultaneously during the locomotion of the animal, made it possible to deduce
the way in which the animal exerts weight on the limb by supporting it to the ground.



Lista de ilustrações

Figura 1 – Evolução da região distal do equino, que reduz de cinco dígitos (A -
Phenacodus) para um dígito (H - Equus), durante o processo evolutivo
os demais dígitos perdem o contato com o solo e se atrofiam. . . . . . . 3

Figura 2 – A Comparação entre a mão humana e o membro do equino demonstra
que o cavalo possui o terceiro dígito funcional. Onde: P1 - primeira
falange ; P2 -segunda flange ; P3 - terceira falange; MC2 - segundo
metacarpo e MC3 - terceiro metacarpo . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Figura 3 – Regiões da parte inferior do casco do cavalo . . . . . . . . . . . . . . . 5
Figura 4 – Regiões da parede do casco, em verde P - região da pinça, em amarelo

Q - região dos quartos e em vermelho T - região dos talões . . . . . . . 5
Figura 5 – Produtos oficiais do arduino separados por finalidades . . . . . . . . . . 7
Figura 6 – Arduino modelo UNO, com suas portas destacadas. Em vermelho são

as portas digitais, o simbolo “~” indica quais portas digitais podem ser
usadas com o PWN, em verde são as portas analógicas e em amarelo as
portas de comunicação serial, sendo RX Recepção e TX transmissão. . 9

Figura 7 – Funcionamento do Pulse Widht Modulation no Arduino . . . . . . . . . 10
Figura 8 – Fluxograma de funcionamento do dispositivo. 1 fixação dos sensores, 2

-funcionamento do sensor, 3 transferência de dados ao computador, 4
exibição dos dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Figura 9 – Arduino LiLyPad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figura 10 – Arduino modelo Mega . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figura 11 – A) Sensor flexível; B) Funcionamento do sensor . . . . . . . . . . . . . 18
Figura 12 – Circuito integrado LM324 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figura 13 – Funcionamento interno do cirucuito LM324 . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figura 14 – Posicionamento dos sensores junto ao casco do animal, foi adotado a

nomenclatura seguindo um padrão sendo: torácicos (t) e pélvicos (p),
direito (d) e esquerdo (e), e o local de fixação medial (m), lateral (l) e
pinça (p) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Figura 15 – Shield criado para o Arduino Mega, no qual é ligado os sensores flexíveis.
Ele obtém os sinais dos sensores, os amplificam e encaminham para o
computador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Figura 16 – Circuito criado para cada sensor do dispositivo; R - resistor, AmpOp -
amplificador operacional, GND - aterramento do circuito . . . . . . . 23

Figura 17 – Shield de prototipagem para o Arduino Mega . . . . . . . . . . . . . . 25
Figura 18 – Circuito montado no shield de prototipagem . . . . . . . . . . . . . . . 25



Figura 19 – Shield criado com o circuito impresso em uma placa de fenolite, que
recebe os sinais registrados pelos dos sensores flexíveis e os amplificam. 26

Figura 20 – Montagem do protótipo do casco em PVC, onde A separa 1/4 do
fragmento, B divide ao meio, C abertura do elo e D é a junção das
partes A B e C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Figura 21 – Protótipo do casco em PVC. A - região com 3 camadas, B - regiões
com 2 camadas e C - regiões com uma camada. . . . . . . . . . . . . . 27

Figura 22 – Sinal do sensor lateral 1 monitorado durante teste com diferentes cargas 28
Figura 23 – Sinal do sensor lateral 2 monitorado durante teste com diferentes cargas 29
Figura 24 – Sinal do sensor central monitorado durante teste com diferentes cargas 29
Figura 25 – Distribuição dos valores registrados pelos sensores durante o teste . . . 30
Figura 26 – O dispositivo acomodado no animal na bolsa em azul de onde são ligados

os sensores através de cabos espirais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figura 27 – Fixação dos sensores nos cascos torácicos . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figura 28 – Imagem ampliada dos sensores no casco torácico . . . . . . . . . . . . . 31
Figura 29 – Fragmento do traçado do sensor torácico medial esquerdo do cavalo C1

na grama. (A) Momento de apoio e (B) momento de elevação do casco. 32
Figura 30 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do

animal C1 no piso de asfalto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Figura 31 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do

animal C1 no piso de asfalto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Figura 32 – Distribuição dos valores registrados pelo C1 durante a coleta do piso de

asfalto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Figura 33 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do

animal C2 no piso de asfalto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Figura 34 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do

animal C2 no piso de asfalto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Figura 35 – Distribuição dos valores registrados pelo C2 durante a coleta do piso de

asfalto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Figura 36 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do

animal C3 no piso de asfalto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figura 37 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do

animal C3 no piso de asfalto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figura 38 – Distribuição dos valores registrados pelo C3 durante a coleta do piso de

asfalto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Figura 39 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do

animal C4 no piso de asfalto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figura 40 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do

animal C4 no piso de asfalto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39



Figura 41 – Distribuição dos valores registrados pelo C4 durante a coleta do piso de
asfalto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Figura 42 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do
animal C1 no piso de grama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Figura 43 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do
animal C1 no piso de grama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Figura 44 – Distribuição dos valores registrados pelo C1 durante a coleta do piso de
grama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Figura 45 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do
animal C2 no piso de grama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Figura 46 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do
animal C2 no piso de grama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Figura 47 – Distribuição dos valores registrados pelo C2 durante a coleta do piso de
grama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Figura 48 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do
animal C3 no piso de grama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Figura 49 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do
animal C3 no piso de grama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Figura 50 – Distribuição dos valores registrados pelo C3 durante a coleta do piso de
grama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Figura 51 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do
animal C4 no piso de grama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Figura 52 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do
animal C4 no piso de grama. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Figura 53 – Distribuição dos valores registrados pelo C4 durante a coleta do piso de
grama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Figura 54 – Traçado do pônei com ferradura velocidade de trote trabalho Colles,
channel 1 deformação do casco, channel 2 deformação vertical do casco,
channel 3 deformação vertical da pinça. "A"momento aplicado a pressão,
"B"momento que a pressão é sessada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50



Lista de tabelas

Tabela 1 – Relação de animais usados para coleta . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Tabela 2 – Distribuição dos valores registrados durante o teste in vitro . . . . . . 30
Tabela 3 – Distribuição dos valores registrados do animal C1 durante a coleta no

asfalto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Tabela 4 – Distribuição dos valores registrados do animal C2 durante a coleta no

asfalto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Tabela 5 – Distribuição dos valores registrados do animal C3 durante a coleta no

asfalto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Tabela 6 – Distribuição dos valores registrados do animal C4 durante a coleta no

asfalto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Tabela 7 – Distribuição dos valores registrados do animal C1 durante a coleta na

grama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Tabela 8 – Distribuição dos valores registrados do animal C2 durante a coleta na

grama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Tabela 9 – Distribuição dos Valores registrados do animal C3 durante a coleta na

grama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Tabela 10 – Distribuição dos valores registrados do animal C4 durante a coleta na

grama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48



Sumário

Lista de ilustrações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii

Lista de tabelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x

Sumário . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1 INTRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1 Evolução podal do equino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Casco do equino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Biomecânica do casco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Controlador programável Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.5 Wearebles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6 Justificativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3 MATERIAIS E MÉTODOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1 Workflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.2 Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.3 Sensor Flexível . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.4 Amplificador Operacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.5 Programação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.6 Programas Utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.7 Amostra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.8 Nomenclaturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.1 O dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.2 Circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.3 Teste in vitro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.4 Teste in vivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.5 Coleta no piso de asfalto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.6 Coleta no piso de grama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.7 Discussão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5 CONCLUSÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

REFERÊNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53



2

1 Introdução

1.1 Evolução podal do equino
O cavalo, do latim Equus caballus, é um animal herbívoro que possui o terceiro dígito

funcional e ungulado. Sua história evolutiva é descrita há tempos pela paleontologia dos
vertebrados, inicia-se entre 60 a 45 milhões de anos atrás, no período conhecido como
Eoceno, com seu primeiro ancestral chamado Hyracotherium, um animal com o porte de
uma lebre, descendente direto Phenacodus (o mais primitivo ungulado), possuía pernas
compridas, quatro dedos nos membros torácicos e três nos membros pélvicos (Matthew
1992, Thewissen 1990).

Os equinos surgiram cerca de 17 milhões de anos atrás, apresentam um único dígito e
assim são chamados de monodáctilos (Cintra 2011). Na figura 1 é exibida a evolução do
semento distal do equino, que reduziu o número de dígitos de cinco (Phenacodus) para um
(Equus), e para isso houve adaptações para garantir o equilíbrio e a estabilidade do animal.
Nos cavalos, a evolução concentrou o peso e o equilíbrio de cada membro em um dígito
(o terceiro dígito) e os outros dígitos perderam o contato com o solo tornando o membro
distal equino uma estrutura altamente especializada (Floyd e Mansmann 2007, Olsen
2003).



Capítulo 1. Introdução 3

Figura 1 – Evolução da região distal do equino, que reduz de cinco dígitos (A - Phenacodus)
para um dígito (H - Equus), durante o processo evolutivo os demais dígitos
perdem o contato com o solo e se atrofiam.

fonte: (Matthew 1992)

Figura 2 – A Comparação entre a mão humana e o membro do equino demonstra que
o cavalo possui o terceiro dígito funcional. Onde: P1 - primeira falange ; P2
-segunda flange ; P3 - terceira falange; MC2 - segundo metacarpo e MC3 -
terceiro metacarpo

fonte: (Floyd e Mansmann 2007)



Capítulo 1. Introdução 4

1.2 Casco do equino
A palavra “dígito” é universalmente aplicada a todas as espécies para se referir a parte

distal de seus membros. A extremidade da região distal do cavalo é revestida por uma
estrutura córnea denominada casco (Denoix 1994), com tamanha relevância para a saúde
do animal que em 430 a.c o filósofo e historiador militar Xeneofonte disse: “Se um cavalo
não tem cascos bons nunca terá um futuro como cavalo de guerra”(Hickman 1977).

O casco é uma estrutura córnea anexa a pele que protege a terminação dos membros,
envolve a terceira falange, parte da segunda e o osso navicular (figura 2) (Parks 2003). É
uma estrutura complexa e queratinizada, rígida e elástica, que tem por função suportar o
peso do animal, absorver o impacto com o solo, proteger as estruturas internas, auxiliar
na propulsão, auxiliar o retorno sanguíneo da extremidade dos membros, entre outras
(Andrade 1986). É dividido em parede do casco, sola e ranilha (figura 3), possui um
crescimento contínuo e diferenciado nas regiões da sola e parede do casco (Parks 2003).

A parede do casco é a parte da estrutura córnea visível quando o animal está com
membro apoiado ao solo. É uma estrutura contínua que divide-se em regiões distintas:
pinça, quartos medial e lateral, talões medial e lateral (figura 4). Cresce distalmente
a partir da região da coroa (região da borda do casco intermediária entre a epiderme
e o tecido córneo do casco), é mais espesso na região da pinça e diminui a espessura
gradativamente em direção dos talões (Budras, Sack e Rock 2003). O ângulo da parede do
casco em relação ao solo varia entre 45º e 50º para os membros torácicos e de 50° a 55°
para os membros pélvicos, podendo esses ângulos variarem de acordo com a raça, idade,
peso, uso do animal, ambiente entre outros fatores (Floyd e Mansmann 2007).



Capítulo 1. Introdução 5

Figura 3 – Regiões da parte inferior do casco do cavalo

fonte: Produzida pelo autor(2018)

Figura 4 – Regiões da parede do casco, em verde P - região da pinça, em amarelo Q -
região dos quartos e em vermelho T - região dos talões

fonte: Produzida pelo autor(2018)

1.3 Biomecânica do casco
No comportamento mecânico, a maioria dos materiais biológicos não são puramente

elásticos, nem puramente viscosos, em vez disso, apresentam uma combinação de ambas



Capítulo 1. Introdução 6

características e são, portanto, chamados de viscoelásticos (Pollitt 1998). Uma consequência
da viscoelasticidade é a sensibilidade da taxa de deformação, esse comportamento vai
do flexível ao quebradiço, sendo que, quanto menos rígido, menos quebradiço e maior a
deformação (Bertram e Gosline 1987).

O formato estrutural do casco e sua propriedade viscoelástica permitem pequenas
distorções em resposta as cargas a que está sujeito (Floyd e Mansmann 2007, Kasapi e
Gosline 1996). Possuem um movimento de expansão e retração relacionado à pressão
exercida na sola durante os momentos de apoio e elevação.

A dilatação da parede do casco está diretamente relacionada ao peso exercido durante
o apoio do membro ao solo e esse por sua vez é relacionado com a velocidade de locomoção
do animal. Assim, a parede do casco com resistência reduzida pode sofrer danos e disto
decorrer enfermidades (Thomason, Biewener e Bertram 1992, Bertram e Gosline 1987).

A biomecânica da expansão é dividida em duas fases, a primeira fase é o momento que
o membro está no ar sem o contato com o solo e o casco encontra-se relaxado, a segunda
fase é quando o casco entra em contato com o solo, sofre a pressão do membro ao apoio e
ocorre a dilatação (Weishaupt et al. 2010). A deformação do casco durante a locomoção é
estudada desde o século XVIII, sugerindo que a parede do casco se expande durante o
apoio do peso do animal, absorvendo o impacto e impulsionando o sangue para as veias
pela pressão das estruturas internas do casco, especificamente sobre o coxim palmar ou
planar (O’Grady e Poupard 2003). A amplitude da deformação é relacionada com o peso
do animal, velocidade de locomoção e tipo de terreno (Weishaupt et al. 2010).

No momento do apoio, a força de reação do solo exerce pressão sobre a sola e a ranilha,
a qual é transferida sobre o coxim que por sua vez é comprimido e projeta as cartilagens
colaterais lateralmente resultando no aumento da largura do casco. Durante a elevação, o
coxim é relaxado, cessa a pressão sobre as cartilagens e o casco volta ao seu formato e
diâmetro inicial (Moyer e Carter 2007).

Claudicação é a manifestação da disfunção locomotora que tem origem neurogênica
ou mecânica, nos equinos a maioria das manifestações de claudicação é causada por
enfermidades podais. As atividades a que o animal é submetido têm grande influência no
tipo e localização das lesões, mas entre as principais causas a mais comum está localizada
nos cascos (Leach e Zoerb 1983). Traumas, manejo e má formação dos animais são fatores
que podem determinar a ocorrência de enfermidades podais e destas a manifestação das
claudicações (Balch, Butler e Collier 1997).

1.4 Controlador programável Arduino
O Arduıno é um pequeno computador programável para processar entradas e saídas

entre o dispositivo e os componentes externos conectados a ele, ou seja, é uma plataforma
embarcada que pode interagir com o ambiente por meio de sensores e hardwares específicos



Capítulo 1. Introdução 7

Figura 5 – Produtos oficiais do arduino separados por finalidades

fonte: (Arduino 2016)

(McRoberts 2011).Tem como objetivo simplificar a criação de dispositivos interativos,
possui uma linguagem de programação simples, que permite criar instruções para o
processador, pode ser facilmente usado em tarefas comuns ou projetos mais complexos
(Noble 2009). É destinado a qualquer pessoa interessada em criar projetos, sendo uma
plataforma eletrônica para protótipos, de código e hardware aberto e de fácil utilização.
Conta com uma variedade de produtos oficiais (figura 5) e muitas outras não-oficiais
(Arduino 2016).

É um dos projetos open source mais notáveis e populares que possibilita construir muitas
coisas. Divide-se em três partes. O controlador, que é parte física do Arduino (hardware),
o qual possui as entradas e saídas, processador, porta USB, memória RAM entre outros



Capítulo 1. Introdução 8

recursos; a linguagem de programação, através da qual implementa o algorítimo para
realizar as tarefas; o ambiente de desenvolvimento, uma IDE (Integrated Development
Enviornment) open source desenvolvida com a linguagem de programação java (Noble
2009).

A linguagem de programação que controla o Arduino é baseada no framework Wiring,
uma plataforma de código aberto desenvolvida para microcontroladores. O site oficial do
Arduino disponibiliza o ambiente de desenvolvimento para ser instalado no computador
(IDE), o qual é responsável em compilar o código e enviá-lo ao Arduino. Na literatura a
codificação do Arduino recebe o nome de sketch (Souza 2016).

O sketch possui por padrão dois métodos pré-definidos e essenciais para o funcionamento
do sistema, um chamado de setup e o outro de loop. O método setup é executado uma
única vez todo momento em que o controlador é ligado, normalmente nesse método são
codificadas as diversas configurações que o controlador permite, como exemplo, nesse
método normalmente é inserido o código para determinar a velocidade de comunicação serial
(Noble 2009). O método loop, como o nome sugere é o método executado repetidamente
enquanto o controlador estiver ligado, nesse método são inseridos os códigos para ler ou
escrever nas portas analógicas, liga ou desliga as portas digitais, recebem os valores de
sensores e tomam ações baseadas neles (Javed 2016).

Todas as versões oficias das placas Arduino (figura 5) contêm portas digitais e portas
analógicas (também chamadas de entradas e saídas), a quantidade de entradas e saídas
depende do modelo da placa (Arduino 2016). Essas estão identificadas na figura 6 em uma
placa do modelo UNO.

As portas digitais operam de modo binário, ligadas ou desligadas. Quando ligadas
operam com a tensão de 5 V e quando desligadas operam em 0V (Javed 2016).

O funcionamento das portas analógicas é diferente, possui uma ampla gama de valores
possíveis. A variação desses valores dependem da precisão da porta, se por exemplo, a
placa do Arduino possui 10 bit de precisão na porta analógica, o valor varia de 0 a 1023,
sendo 0 para 0 V e 1023 para 5 V. Cada salto dentro dessa escala (0 à 1023) depende do
valor de referência do circuito interno no processador do Arduino (Souza 2016).



Capítulo 1. Introdução 9

Figura 6 – Arduino modelo UNO, com suas portas destacadas. Em vermelho são as portas
digitais, o simbolo “~” indica quais portas digitais podem ser usadas com o
PWN, em verde são as portas analógicas e em amarelo as portas de comunicação
serial, sendo RX Recepção e TX transmissão.

fonte: (Arduino 2016)

No Arduino algumas portas digitais (a quantidade depende do modelo da placa) podem
ser habilitadas para funcionar da forma PWM (Pulse Widht Modulation), ou seja, é uma
técnica que permite ter resultados analógicos com portas digitais. Essa técnica simula a
variação da tensão entre 5 V e 0 V, alterando a parcela de tempo em que o sinal fica no
estado ligado (figura 7), a duração de tempo é chamada de largura do pulso e para obter
diferentes valores analógicos é alterada a largura do pulso (Arduino 2016).



Capítulo 1. Introdução 10

Figura 7 – Funcionamento do Pulse Widht Modulation no Arduino

fonte: Imagem modificada de (Arduino 2016)

O controlador do Arduino funciona internamente com dados digitais e para ler os dados
recebidos pela porta analógica é necessário que sejam convertidos em formato digital. Esse
processo é chamado de conversor analógico digital ou A/D e quantifica o valor analógico
conforme a quantidade de bits na sua resolução. Para isso usa a seguinte fórmula (Souza
2013):

Resol =
V ref

2n

“Vref” é a voltagem de referência do processador, que por padrão é 5 V e n é o número de
bits da resolução da entrada analógica. Se aplicar os valores 10 bits e 5 V, será obtido o
valor de 4,88 mV, assim para cada alteração de 4,88 mV na porta analógica será alterado
uma unidade da escala analógica (0 à 1023).

O Arduino possui shields que aumentam a gama de projetos possíveis. Esses são
componentes que se acoplam ao controlador adicionando funcionalidades ao projeto. Eles
são desenvolvidos para se conectar de forma simples e fácil. Um exemplo seria adicionar ao
Arduino o shield ethernet e fazer que o projeto se comunique com a rede de computadores.
Outros exemplos de shields são Xbee, Wireless, Bluetooth, GPS (Arduino 2016).



Capítulo 1. Introdução 11

1.5 Wearebles
Mensurar aspectos estruturais funcionais da locomoção dos animais é objeto contínuo

de estudo para a compreensão dos fenômenos biológicos naturais. A determinação de
tais aspectos nas enfermidades visa a prevenção e o tratamento de doenças podais. Estas
mensurações são propostas por diferentes métodos que variam da mensuração linear e
angular dos cascos em diferentes situações, até métodos avançados com uso de placas de
pressão e de força como exemplos.

Durante os últimos anos o conceito de cuidado contínuo é amplamente adotado pela
comunidade de saúde, e tem o avanço tecnológico como aliado para obter prontamente
informações médicas auxiliando os profissionais da saúde. Diante desse cenário o progresso
em ciências, em micro e macro tecnologia oferece novas possibilidades para criar soluções
inteligentes, minimalistas, com baixo consumo de energia, novos materiais e baixo custo
(Doughty, Cameron e Garner 1996).

A tecnologia é a chave para melhorar a qualidade de vida para todos, desde os recém-
nascidos até os idosos, seja no cuidado de bebês prematuros subnutridos ou na extensão
da vida de um idoso através de tratamentos e procedimentos exploratórios. A tecnologia é,
de fato, o catalisador que pode transformar rapidamente a saúde e a prática da medicina,
qualquer tecnologia para minimizar a perda de vidas ou melhorar a qualidade de vida tem
um valor inestimável (Park e Jayaraman 2013).

Assim surgiu o paradigma da computação vestível (wearable), a tecnologia que evolui
em torno de três fatores: na diminuição do tamanho do computador e aumento do poder
de processamento, na maior mobilidade e personalização de dispositivos (Lindström 2007).

A medicina veterinária está cada vez mais envolvida nessa tecnologia, assim contribuindo
com seu desenvolvimento. Onde os médicos veterinários se tornam mais proativos no
monitoramento da saúde dos animais e promove a utilização desta ferramenta para
intervenção em tempo hábil (Rowland 2015).

Wearable é uma tecnologia que está sendo empregada na mais diversas áreas da ciência.
Na veterinária, por exemplo, já existem aparelhos para gados de leite que preveem o início
do estro, o momento do parto e a presença de claudicação. Coleiras de cães e gatos que
fornecem informações sobre a frequência cardíaca, temperatura, pulso e níveis de atividade
(Rowland 2015).

A necessidade de um exame físico completo e a avaliação clínica de um paciente por
um médico veterinário sempre será parte essencial da medicina veterinária. O futuro
veterinário “home office”, diagnosticando e tratando pacientes a distância, está longe de
acontecer. Sempre haverá necessidade da presença de um profissional para, diagnosticar as
doenças, compreender as complicações éticas e morais entre outros diversos casos que não
podem ser substituídos por algoritmos. É improvável que a “arte” da medicina veterinária
seja radicalizada, mas o avanço dos monitores de saúde serão úteis no dia a dia e uma
maneira para que a ciência mude dramaticamente (Rowland 2015).



Capítulo 1. Introdução 12

O progresso das tecnologias vestíveis para o monitoramento seguem os mesmos rumos
que incentivaram a transição dos computadores de mesa (desktops) e as ferramentas de
comunicação em se transformarem em dispositivos portáteis, que fornecem processamento e
conectividade onipresente. Esta transição é alimentada pelos enormes avanços tecnológicos
em microeletrônica e tecnologias de comunicação, bem como pelo processo de miniaturiza-
ção. Como resultado, as aplicações da tecnologia wearable se espalharão extensamente e
mudarão nossas vidas, aumentando nossas percepções de realidade com física, conteúdos
sociais e emocionais (Bonfiglio e Rossi 2011).

1.6 Justificativa
O presente trabalho apresenta uma proposta com o intuito de viabilizar um sistema

vestível (weareble) baseado no microcontrolador Arduino para uso veterinário, mais especi-
ficamente para equinos. Adquirindo precisão para analisar a expansão dos cascos durante
o passo e o trote, estabelecendo uma metodologia fidedigna de avaliação matemática e um
protocolo que permita comparar estas mensurações de expansão do casco à locomoção em
aplicação para o diagnóstico. E assim direcionar tratamento de enfermidades podais.

Com o intuito de melhor avaliar estas características dos cascos este trabalho propõe
o desenvolvimento de equipamento que seja aplicável nas mensurações das deformações
naturais dos cascos. Cabe salientar que não existem métodos precisos que determinem
tais variações naturais, as quais podem sofrer modificações na ocorrência de enfermidades,
o que leva o animal a diminuir o apoio do membro. Considerando que isto causaria dor
manifestada pela claudicação.

Estas manifestações reveladas pelo sistema proposto teriam maior sensibilidade e esse
dispositivo possibilitaria detectar alterações funcionais do casco em graus menores de
claudicação e assim com precocidade seriam diagnosticadas, além de permitir estudos mais
avançados na fisiologia locomotora e suas interferências como terrenos, casqueamento e
ferrageamento, demonstrando ser um método e equipamento viáveis.

Com a locomoção comprometida, o animal tende a diminuir o uso do membro e desse
modo o apoio ao solo é afetado. Não havendo apoio adequado, não proporcionará a
deformação transitória do casco que ocorre de modo fisiológico (expansão da sua largura e
compressão do coxim). Em um caso crônico, as enfermidades locomotoras causam atrofia
do casco (denominado encastelamento) que reduz o seu diâmetro pelo desuso (Turner e
Stork 1989).



13

2 Objetivos

O presente trabalho teve como propósito desenvolver um dispositivo para capturar a
deformação do casco do equino durante o movimento, e convertê-la em um sinal digital
para acompanhar a deformação do casco em tempo real.

Um dispositivo final que fique fixado no animal transmitindo os dados de modo que o
animal possa caminhar ou trotar em diferentes ambientes durante as medições.

Para tanto se faz necessário:

• Criar processamento de sinal em tempo real com o Arduino;

• Adquirir os sinais capturados pelos sensores flexíveis;

• Transmiti-los a um computador;

• Armazená-los em arquivos para análise;

• Desenvolver programas para o processamento dos dados armazenados;

• Testar o dispositivo em uma amostra de equinos.



14

3 Materiais e Métodos

3.1 Workflow
O dispositivo consiste da criação de um shield(4.1) para o Arduino (3.2), o qual recebe

o sinal obtidos pelos sensores flexíveis(3.3), os amplificam (3.4) e enviam ao computador
através de uma comunicação serial RS323. O fluxo de funcionamento do dispositivo é
dividido em quatro etapas: na etapa 1 os sensores são fixados nas posições pinça, quarto
lateral e quarto medial do casco; na etapa 2 quando o cavalo apoia o membro ao solo
há uma dilatação nos cascos e com essa dilatação os sensores são flexionados; etapa 3
o dispositivo registra a variação dos sensores, faz a conversão de milivolts para escala
analógica (conversor A/D) e envia os dados para o computador; etapa 4 o computador
armazena os dados recebidos e os exibem para o usuário (figura 8).



Capítulo 3. Materiais e Métodos 15

Figura 8 – Fluxograma de funcionamento do dispositivo. 1 fixação dos sensores, 2 -
funcionamento do sensor, 3 transferência de dados ao computador, 4 exibição
dos dados

3.2 Arduino
O processo de desenvolvimento do dispositivo passou por vários testes, tanto testes de

bancada quanto testes in loco em animais. Tais testes foram essenciais para a evolução do
dispositivo.

Há uma variedade de placas controladoras pertencentes ao projeto Arduino. Nos
primeiros protótipos foram utilizados microcontroladores da família LiLyPad (figura 9),
e estes são usados para projetos de tecnologia vestível (wearable). Como essa linha de
produtos não possuía quantidade de portas analógicas necessárias para fazer a leitura dos
12 sensores, foi substituído pelo Arduino Mega (figura 10).



Capítulo 3. Materiais e Métodos 16

Figura 9 – Arduino LiLyPad

fonte: (Arduino 2016)

O Arduino Mega possui o processador ATmega2560 com 8-bit de resolução e frequência
de 16MHz, possui 54 entradas/saídas digitais, 16 entradas analógicas, 4 portas seriais
UARTs (hardware serial ports) padrão RS323 e uma porta USB para conectá-lo ao
computador ou servir de fonte elétrica.

As portas analógicas do Arduino Mega possuem uma resolução de 10bits, os valores
capturados variam de 0 a 1023, com 1024 possibilidades de leitura, segundo o datasheet
do processador. Esse modelo de porta possui uma resolução de 4,88 mV, ou seja, cada
incremento de 4,88 mV a porta analógica aumenta uma unidade de medida na escala
analógica ((Atmel 2014)).

Outro fator de grande importância na aquisição dos dados é a frequência em que as
leituras são feitas, esse modelo de processador (ATmega2560) possui uma frequência de
16MHz e o fabricante recomenda que o conversor A/D funcione entre a frequência de 50
KHz a 200 KHz para garantir a precisão de 10 bits. Dessa forma o Arduino Mega vem
configurado de fábrica com o valor padrão de 128 no seu divisor de frequência chamado de
prescaler, assim a frequência padrão do processador é reduzida para 125 KHz (16MHz/128).

Segundo o datasheet do processador, cada conversão da leitura analógica para o formato
digital usa 13 ciclos do processamento, logo a frequência padrão de conversão é de 9600
(125KHz/13) amostras por segundo, ou seja, 9,6 KHz.



Capítulo 3. Materiais e Métodos 17

Figura 10 – Arduino modelo Mega

fonte: (Arduino 2016)

3.3 Sensor Flexível
Neste presente trabalho foi utilizado o sensor flexível de 2,2 polegadas (figura 11 A)

para converter em sinais eletrônicos as alterações naturais de expansão e retração dos
cascos que ocorrem no cavalo durante a locomoção.

O sensor flexível (flexsensor), desenvolvido e patenteado pela empresa Spectra Symbol
Corp, é um sensor analógico criado com um material flexível que funciona como um
resistor variável que conforme é flexionado, a resistência através do sensor aumenta
(Spectra-Symbol).

Em seu datasheet, o fabricante diz que quando o sensor está reto o valor de sua
resistência está entre 25KΩ ± 30% e quando flexionado a 180°a resistência é de, pelo
menos, duas vezes o valor inicial (figura 11 B).

Neste dispositivo foram usados doze sensores distribuídos entre os quatro membros do
animal, são fixados três sensores em cada casco nas posições de pinça, quarto medial e
lateral, desta forma quando há expansão ou retração do casco o ângulo de flexão do sensor
é modificado, assim alterando os valores da resistência interna do sensor.



Capítulo 3. Materiais e Métodos 18

Figura 11 – A) Sensor flexível; B) Funcionamento do sensor

fonte: Imagem alterada de (Spectra-Symbol)

3.4 Amplificador Operacional
Como a dilatação do casco é mínima (em escala de milímetros) no dispositivo, os sinais

obtidos passam por um amplificador operacional para serem ampliados tornando-se mais
fácil a observação e análise dos dados.

Para isso foi usado o circuito integrado (CI) LM324 (figura 12), que possui internamente
quatro amplificadores operacionais independentes (figura 13), projetados para operar a
partir de um único fornecimento de energia, suportando uma ampla gama de tensões
(Texas-Instruments). Desse modo foram usados três circuitos integrados para ampliar a
leitura de todos os sensores, o que torna possível capturar os sinais ao mesmo tempo.

Figura 12 – Circuito integrado LM324

fonte: (Texas-Instruments)
Figura 13 – Funcionamento interno do ciru-

cuito LM324

fonte: (Texas-Instruments)



Capítulo 3. Materiais e Métodos 19

3.5 Programação
Para o gerenciamento do dispositivo foram desenvolvidos dois programas, o primeiro

para gerenciar o Arduino, e o segundo é executado em um computador que recebe os
dados enviado pelo Arduino.

O software que gerencia o Arduino, chamado na literatura de sketch, foi desenvolvido
de forma simples, otimizado para consumir menos processamento e memória possível. Faz
as leituras das portas analógicas, registra o momento da leitura em milissegundos, insere o
caractere ‘#’ para marcar o final da linha e escreve essas informações na porta serial1.

Para o computador, que recebe os dados do Arduino, foi desenvolvido um programa para
coletar os dados enviados pelo dispositivo, armazená-los e exibir na tela do computador em
forma de gráfico. Suas principais funcionalidades são: gravar os dados em arquivo-texto
para análise e permitir que o usuário acompanhe em tempo real a captura dos dados.

Os dados coletados são salvos em formato de arquivo-texto e as informações estão
organizadas no padrão csv (comma separed value), ou seja, os dados de cada sensor e do
tempo estão separados por vírgula.

Para o desenvolvimento desse segundo programa foi utilizada a linguagem de progra-
mação Python com as bibliotecas serial e matplotlib. Python é uma linguagem de alto
nível amplamente utilizada para aplicações científicas (Borges 2014).

Python inclui diversas estruturas de alto nível (listas, dicionários, data/hora, números
complexos e outras), é de código aberto compatível com a licença GPL, e interpretada
através de bytecode pela da máquina virtual Python, sendo assim multiplataforma (Python).

3.6 Programas Utilizados
No desenvolvimento do presente trabalho foram utilizados programas livres (open

source), também amplamente conhecidos como software livre. Para que um programa seja
considerado livre precisa garantir as quatro liberdades fundamentais exigidas pelo projeto
GNU (primeiro e principal projeto de open source), sendo elas: a liberdade de executar o
programa como você quiser, a liberdade de copiar, a liberdade de redistribuir, se assim
desejar, e a liberdade de estudar o código, possibilitando a melhoria ou customização do
software (GNU 2004).

Foram usados três programas para desenvolver toda codificação do presente trabalho,
um é a IDE desenvolvida pelo projeto Arduino, utilizada para fazer a codificação do
controlador Arduino. O outro é o Atom, um editor de texto multiplataforma desenvolvido
pela comunidade GitHub, sobre a licença do Instituto de Tecnologia de Massachusetts
(MIT) é uma das licenças que regulamenta o software livre, e foi desenvolvido em Electron
(um framework para desenvolvimento multiplataforma), utilizado para fazer a codificação
em python para a captura dos dados (Atom 2016). E por fim, o VSCode um editor de



Capítulo 3. Materiais e Métodos 20

texto desenvolvida pela empresa Microsoft, open source e também baseado no framework
Electron, usado para desenvolver os algorítimos para tratar os dados coletados para a
análise (Microsoft 2016).

O sistema operacional utilizado no computador durante o desenvolvimento deste traba-
lho foi o Linux, mais especificamente a distribuição Debian versão 8.2, uma distribuição
que possui uma gestão de pacotes chamada APT, que permite de forma fácil a instala-
ção, remoção e atualização de software que contam com mais de 51000 pacotes em seus
repositórios oficiais (Debian).

3.7 Amostra
O uso de animais nesse trabalho foi regulamentado junto a comissão de ética da

Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, e está protocolado sobre o número CEUA
0146/2017, certificando que o dispositivo está de acordo com os preceitos da Lei nº
11.794/2008, do decreto 6.899/2009 e com as normas editadas pelo Conselho Nacional de
Controle de Experimentação Animal – CONCEA.

Na tabela 1 está a relação dos quatro cavalos usados para a coleta dos dados, estes
não estavam ferrageados e são de propriedade da Faculdade de Medicina Veterinária e
Zootecnia UNESP Botucatu.

Os animais foram conduzidos em dois diferentes percursos, sendo eles: reta plana no
asfalto e reta plana na grama. Em ambos os trajetos os animais foram conduzidos a
velocidade de passo em uma reta com 30 metros de comprimento.

Tabela 1 – Relação de animais usados para coleta

Ordem Nome Idade Sexo Raça
C1 Fill 25 anos macho Manga Larga
C2 Taliba 10 anos macho P.S.A*
C3 Bingo 25 anos macho S.R.D**
C4 Morena 7 anos fêmea S.R.D**
*P.S.A - Puro sangue árabe
**S.R.D - Sem raça definida

3.8 Nomenclaturas
Para padronizar a gravação dos sensores ficou definido que os membros dos animais são

chamados respectivamente: td(torácico direito), te(torácico esquerdo), pd(pélvico direito)
e pe(pélvico esquerdo). Como serão três sensores para cada membro, estes são nomeados
conforme sua posição no casco, ou seja, sensor p fixado na parte central do casco (pinça),
sensor “m” fixado no quarto medial do casco e o “l” no quarto lateral dos cascos (14).



Capítulo 3. Materiais e Métodos 21

Figura 14 – Posicionamento dos sensores junto ao casco do animal, foi adotado a nomen-
clatura seguindo um padrão sendo: torácicos (t) e pélvicos (p), direito (d) e
esquerdo (e), e o local de fixação medial (m), lateral (l) e pinça (p)

fonte: Produzido pelo autor (2018)



22

4 Resultados e Discussão

4.1 O dispositivo
O dispositivo foi desenvolvido a partir de um microcontrolador Arduino, no qual está

acoplado um shield (figura 15) desenvolvido para esse trabalho, onde foi montado o circuito
contendo resistores, amplificadores operacionais e os sensores flexíveis.

O dispositivo é alimentado eletricamente com uma bateria,que torna-o autônomo,
e acomodado no pescoço do animal através de uma bolsa confortável confeccionada
especialmente para esse fim.

Para analisar o comportamento da deformação do casco no equino são utilizados três
sensores flexíveis em cada casco, colados com adesivo de silicone reutilizável, de fácil
aplicação e que não agride o animal. Os sensores são fixados nas posições de pinça, quarto
medial e quarto lateral, e estão conectados ao circuito por cabos espiralados que possibilita
o ajuste do dispositivo a altura do animal.

Desta forma, os sensores captam as deformações naturais sofridas nos cascos durante o
processo de locomoção e as convertem em sinais elétricos. Estes são lidos pelas entradas
analógicas do Arduino que convertem os pulsos elétricos em formato eletrônico (conversor
A/D) e os transmitem para o computador onde são salvos em formato de arquivo-texto.
Além das medições, o Arduino transmite junto com os dados o instante em que foram
realizadas as leituras dos sensores, esse tempo é expresso milissegundos.

Apesar do datasheet ATMega256 (processador do Arduino) afirmar a frequência de
9,6 KHz na conversão analógica digital, com as configurações padrões do Arduino foi
obtida uma taxa de amostragem de 20 Hz, pois são utilizados 12 sensores simultaneamente
mais o tempo de processamento necessário para escrita na porta serial. Para aumentar
a quantidade de registros por segundo foi configurado o prescaler (divisor de frequência)
para 16, assim a frequência do processador foi aumentada para 1 MHz (16MHz/16) e o
dispositivo obteve uma taxa de amostragem de 200 Hz.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 23

Figura 15 – Shield criado para o Arduino Mega, no qual é ligado os sensores flexíveis. Ele
obtém os sinais dos sensores, os amplificam e encaminham para o computador.

4.2 Circuito
A expansão e retração dos cascos durante a locomoção foi pequena (em escala de

milímetros), portanto os sinais obtidos pelos sensores flexíveis são ampliados para tornar-se
mais evidenciados e facilitar a análise dos dados obtidos.

Para isso foi criado um circuito (figura 16) para cada sensor, formado por resistores e
amplificadores operacionais.

Figura 16 – Circuito criado para cada sensor do dispositivo; R - resistor, AmpOp -
amplificador operacional, GND - aterramento do circuito

fonte: Produzida pelo prórpio autor(2018)



Capítulo 4. Resultados e Discussão 24

Como o sensor flexível (R1) é um resistor variável e está ligado em série com um resistor
de 1 kΩ (R2) usado para dividir a voltagem. A saída da divisão é ligada ao amplificador
operacional através do resistor 4,7 kΩ (R3) que depois se liga no pino negativo (-) do
amplificador operacional. A entrada positivo (+) do amplificador operacional está ligado
diretamente no aterramento do circuito. Entre o resistor R3 e o amplificador é ligado
mais um resistor (R4) de 100 kΩ que é ligado na saída do amplificador operacional. Dessa
forma, o amplificador operacional está configurado para funcionar como um amplificador
inversor, cujo valor da saída é obtida pela multiplicação da entrada por um ganho fixo ou
constante determinado pelo resistor de entrada (R3) e o resistor de realimentação (R4)
(figura 16).

Através da lei de Ohm e da fórmula de ganho do amplificador inversor é possível
deduzir os valores de tensão resultante deste circuito, pois, segundo a lei de Ohm, a divisão
de tensão através de resistores é resultante da fórmula:

Vout = (
R2

R2 + R1)Vin

Onde Vout é voltagem resultante, R1 e R2 são resistores do circuito e Vin é a tensão
de entrada no circuito. O resultado dessa equação é o valor de entrada para o cálculo do
amplificador inversor, sendo ela expressa por:

Vresult = −(
Rf

R1 )Vin

Como é utilizado o sensor flexível, o valor de R1 da fórmula de divisão de tensão é
variável possuindo um intervalo de valores possíveis. Segundo o datasheet do sensor, o
valor de resistência inicial é de 25 kΩ ± 30% e o valor da resistência final (flexionado a
180°) é, pelo menos duas vezes o valor inicial (Spectra-Symbol). A tensão de entrada do
circuito é de 5 V que nesse caso é alimentada pelo Arduino.

Para calcular o intervalo de valores possíveis são substituídos os valores na fórmula
com os resistores usado no circuito, denominamos Vout1 para o menor valor de resistência
do sensor flexível Vout2 com o maior valor de resistência do sensor flexível:

Vout1 = (
1kΩ

17kΩ + 1kΩ
)5V = 0, 2778V

Vout2 = (
1kΩ

55kΩ + 1kΩ
)5V = 0, 0893V



Capítulo 4. Resultados e Discussão 25

Com esses resultados da divisão dos resistores chegamos nas tensões limites de saída do
circuito, através da dedução da fórmula do ganho do amplificador operacional inversor,
sendo:

Vout1 = −(
100kΩ
4, 7kΩ

)0, 2778V = −5, 91V

Vout2 = (
100kΩ
4, 7kΩ

)0, 0893V = −1, 90V

Desta forma a tensão recebida na porta analógica do Arduino está entre o módulo 5,91
V e 1,90 V. O valor de resolução da porta é 4,88 mV, e os valores de leitura do Arduino
possíveis após a conversão A/D estão entre 1211 à 390, considerando que a resolução da
porta é de 10 bits o valor máximo se limita a 1023.

Para testes preliminares do circuito foi montado em um shield de prototipação do
Arduino Mega(figura 17 e 18). Após testes em animais para validação e aprovação do
funcionamento, foi desenvolvido um shield com o circuito impresso em uma placa de
fenolite cobreada (figura 19).

Figura 17 – Shield de prototipagem para o
Arduino Mega

fonte: Produzida pelo autor(2018)

Figura 18 – Circuito montado no shield de
prototipagem

fonte: Produzida pelo autor(2018)



Capítulo 4. Resultados e Discussão 26

Figura 19 – Shield criado com o circuito impresso em uma placa de fenolite, que recebe os
sinais registrados pelos dos sensores flexíveis e os amplificam.

fonte: Produzida pelo autor(2018)

4.3 Teste in vitro
Para validação do dispositivo e do funcionamento dos sensores, foi elaborado um teste

onde a deformação do casco é simulada através de um modelo experimental feito com cano
de PVC.

Foram cortados três fragmentos de 2 cm de um cano de PVC de 4 polegadas de
diâmetro. O primeiro foi cortado no sentido vertical separando 1/4 do fragmento (figura
20 A), o segundo foi dividido na metade (figura 20 B) e o terceiro foi cortado para deixar
o elo aberto (figura 20 C).

Os três fragmentos do cano de PVC foram colados de forma que o maior pedaço foi
usado como base, os demais pedaços foram colados de forma sobreposta, no lado oposto da
abertura do elo, e em ordem decrescente (figura 20 D). Mantendo assim a extremidade com
três camadas de PVC, a região central com duas e a região próxima a abertura do elo com
uma camada. O modelo experimental (figura 21) foi criado para simular a estrutura do
casco do equino que possui a parede mais espessa na região da pinça e diminui a espessura
gradativamente em direção aos talões (Budras, Sack e Rock 2003).



Capítulo 4. Resultados e Discussão 27

Figura 20 – Montagem do protótipo do casco em PVC, onde A separa 1/4 do fragmento,
B divide ao meio, C abertura do elo e D é a junção das partes A B e C

Figura 21 – Protótipo do casco em PVC. A - região com 3 camadas, B - regiões com 2
camadas e C - regiões com uma camada.

Para que o modelo experimental do casco se expanda através de uma força exercida
internamente forçando a estruturas laterais, função essa que no animal é exercida pelo
coxim (Moyer e Carter 2007), foi usado saco plástico com 350 gramas de farinha de trigo,
o qual é colocado no centro do protótipo e aplicada uma força sobre ele, assim a farinha
dentro do saco se comprime e força as laterais do protótipo o que as fazem expandir,
simulando assim o funcionamento da expansão do casco in vitro.

Neste experimento, foram fixados os sensores no modelo experimental do casco simu-
lando as regiões de pinça, quarto lateral e quarto medial. O protótipo foi colocado em



Capítulo 4. Resultados e Discussão 28

uma prensa e coletado o sinal antes de aplicarmos força, depois foram aplicadas forças
sequencialmente de 10, 20, 30 e 40 kg.

Como esperado, o sinal do sensor localizado na região central (mais espessa) possui
menor intensidade que os sinais capturados pelos sensores laterais (tabela 2).

Os dados coletados foram processados usando um filtro Kalman e calculado a média
zero, além disso foram removidos os valores outliers.

Na figura 22 está o traçado do sinal do sensor lateral 1, na figura 23 o traçado do sinal
do sensor lateral 2 e na figura 24 o traçado do sensor central. Mesmo após a aplicação do
filtro Kalman é observado ruído do sensor, mesmo assim é possível observar que o padrão
do traçado no momento da expansão se mantém.

Figura 22 – Sinal do sensor lateral 1 monitorado durante teste com diferentes cargas



Capítulo 4. Resultados e Discussão 29

Figura 23 – Sinal do sensor lateral 2 monitorado durante teste com diferentes cargas

Figura 24 – Sinal do sensor central monitorado durante teste com diferentes cargas



Capítulo 4. Resultados e Discussão 30

Tabela 2 – Distribuição dos valores registrados durante o teste in vitro

Sensores Min. Máx. Mediana 1 Qtl 3 Qtl
lateral 1 -8,84 8,77 -0,38 -3,02 2,90
lateral 2 -6,80 5,63 0,80 -1,97 1,87
central -2,92 2,64 0,27 -0,97 1,09

Figura 25 – Distribuição dos valores registrados pelos sensores durante o teste

Por meio deste desse teste foi possível identificar que no instante da expansão o sensor
fica menos flexionado, assim informando um alto valor de amplitude, lembrando que o
dispositivo possui tal comportamento por usar o amplificador operacional inversor em seu
circuito.

4.4 Teste in vivo
Com o dispositivo acomodado (figura 26) e os sensores fixados nos cascos (figuras 27 e

28), o animal era posicionado no início do percurso e pelo computador dava-se inicio a
coleta. Então o cavalo foi conduzido em velocidade de passo por uma reta de 30 metros e
ao final da reta, quando o animal parava, era encerrada a coleta. Esse procedimento foi
repetido três vezes para cada animal nos dois tipos de piso (asfalto e grama).



Capítulo 4. Resultados e Discussão 31

Figura 26 – O dispositivo acomodado no animal na bolsa em azul de onde são ligados os
sensores através de cabos espirais.

fonte: Produzida pelo autor(2018)

Figura 27 – Fixação dos sensores nos cascos
torácicos

fonte: Produzida pelo autor(2018)

Figura 28 – Imagem ampliada dos sensores
no casco torácico

fonte: Produzida pelo autor(2018)

Para o processamento dos dados, foram desconsiderados os 3 primeiros e os últimos
3 segundos de cada coleta, esse foi período considerado em que o animal estava parado



Capítulo 4. Resultados e Discussão 32

esperando o início e o término de cada coleta. Os dados também foram submetidos ao
filtro Kalman e a média zero. Para as tabelas de distribuição dos valores foram removidos
os valores outliers.

A figura 29, é um fragmento do traçado do sensor torácico medial esquerdo (tem) do
cavalo C1, coletado no piso de grama, é demonstrado o momento que o animal apoia o
membro no solo (A) e o momento que o animal retira o membro do solo (B).

Figura 29 – Fragmento do traçado do sensor torácico medial esquerdo do cavalo C1 na
grama. (A) Momento de apoio e (B) momento de elevação do casco.

No instante “A” o animal coloca o peso sobre o membro que está apoiado ao solo, há a
expansão do casco, assim fazendo que o sensor fique menos flexionado e consequentemente
diminuindo a sua resistência interna, dessa forma o traçado do sinal tende a subir. No
momento “B” o animal retira o apoio do solo fazendo com que o coxim relaxe e cesse
a pressão nas estruturas laterais permitindo que o casco volte ao estado natural, assim
flexionando mais o sensor e consequentemente aumentando a sua resistência interna.

4.5 Coleta no piso de asfalto
As figuras 30 e 31 exibem os traçados dos sinais dos membros torácicos e pélvicos,

adquiridos durante a condução do animal C1 pelo trajeto de asfalto. É observado que
a maior deformação foi registrada pelo sensor localizado na região da pinça do membro
torácico esquerdo (tep) e a menor deformação é exposta pelo sensor da pinça do membro
torácido direito (tdp). Assim evidenciando um padrão de deformação diferentes entre os
membros torácicos (figura 32 e tabela 3).



Capítulo 4. Resultados e Discussão 33

Figura 30 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do animal
C1 no piso de asfalto.

Figura 31 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do animal
C1 no piso de asfalto.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 34

Figura 32 – Distribuição dos valores registrados pelo C1 durante a coleta do piso de asfalto

Tabela 3 – Distribuição dos valores registrados do animal C1 durante a coleta no asfalto

Sensores Máx. Min. Mediana 1 Qtl 3 Qtl
tdp 1,38 -1,36 -0,01 -0,34 0,34
tdm 1,60 -1,72 0,04 -0,40 0,47
tdl 1,75 -1,79 0,07 -0,41 0,48
tep 3,73 -3,77 -0,02 -0,91 0,85
tem 1,73 -1,92 0,13 -0,38 0,58
tel 1,47 -1,66 0,11 -0,34 0,49
pdp 1,55 -1,58 0,06 -0,36 0,43
pdm 1,70 -1,89 0,16 -0,42 0,52
pdl 2,32 -2,27 -0,03 -0,54 0,60
pep 1,95 -2,20 0,15 -0,48 0,63
pem 1,98 -2,25 0,08 -0,48 0,65
pel 2,56 -2,25 0,24 -0,39 0,79

Os traçados dos sinais coletados do animal C2 (figuras 33 e 34) demonstram que
em geral os membros pévilcos tiveram uma maior intensidade no sinal em relação aos
membros torácicos. Nesse animal foi expresso um padrão de deformação semelhante entre
os membros pélvicos, já que, as maiores intensidade dos sinais foram capturados pelos
sensores mediais (pdm e pem) (figura 35 e tabela 4). Com isso, através da diferença do
valor mínimo e máximo, foi possível deduzir que esse animal, nos membros pélvicos, apoia
mais o peso na região medial.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 35

Figura 33 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do animal
C2 no piso de asfalto.

Figura 34 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do animal
C2 no piso de asfalto.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 36

Figura 35 – Distribuição dos valores registrados pelo C2 durante a coleta do piso de asfalto

Tabela 4 – Distribuição dos valores registrados do animal C2 durante a coleta no asfalto

Sensores Máx. Min. Mediana 1 Qtl 3 Qtl
tdp 2,86 -2,73 0,15 -0,55 0,78
tdm 2,54 -2,75 0,13 -0,59 0,80
tdl 2,19 -2,67 0,25 -0,50 0,79
tep 1,98 -2,24 0,26 -0,39 0,72
tem 1,98 -1,83 0,31 -0,15 0,69
tel 2,44 -2,29 0,17 -0,40 0,72
pdp 2,70 -2,91 0,37 -0,40 1,03
pdm 3,52 -3,59 0,36 -0,53 1,22
pdl 2,72 -2,36 0,34 -0,23 0,90
pep 2,96 -2,94 0,62 -0,13 1,25
pem 3,03 -3,56 0,46 -0,47 1,23
pel 3,05 -2,73 0,40 -0,29 0,95

O animal C3 tem os traçados da deformação dos cascos apresentado nas figuras 36 e
37. No traçado do sensor da pinça do membro pélvico esquerdo (pep) houve um pico o
qual dificulta a visualização do traçado. Esse animal apresentou maiores deformações nas
regiões lateral do membro torácico esquerdo (tel) e pinça do membro pélvico esquerdo
(pep)(figura 38 e tabela 5).



Capítulo 4. Resultados e Discussão 37

Figura 36 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do animal
C3 no piso de asfalto.

Figura 37 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do animal
C3 no piso de asfalto.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 38

Figura 38 – Distribuição dos valores registrados pelo C3 durante a coleta do piso de asfalto

Tabela 5 – Distribuição dos valores registrados do animal C3 durante a coleta no asfalto

Sensores Máx. Min. Mediana 1 Qtl 3 Qtl
tdp 3,47 -3,92 0,05 -1,04 0,93
tdm 3,39 -5,01 0,36 -1,32 1,28
tdl 2,93 -3,32 0,14 -0,70 0,97
tep 3,48 -3,46 0,11 -0,85 0,88
tem 3,84 -4,95 0,49 -1,45 1,32
tel 4,01 -6,74 0,74 -1,83 1,52
pdp 2,76 -2,81 0,07 -0,71 0,66
pdm 4,34 -4,68 0,04 -1,47 1,28
pdl 3,53 -4,12 0,26 -1,09 0,95
pep 5,12 -7,90 0,45 -2,49 2,10
pem 6,09 -5,47 0,06 -2,00 1,54
pel 2,82 -4,40 -0,84 -1,70 0,02

Os sinais traçados do animal C4 estão expressos nas figuras 39 e 40. Esse animal
apresenta uma deformação uniforme entre as regiões dos cascos (figura 41 e tabela 6).



Capítulo 4. Resultados e Discussão 39

Figura 39 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do animal
C4 no piso de asfalto.

Figura 40 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do animal
C4 no piso de asfalto.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 40

Figura 41 – Distribuição dos valores registrados pelo C4 durante a coleta do piso de asfalto

Tabela 6 – Distribuição dos valores registrados do animal C4 durante a coleta no asfalto

Sensores Máx. Min. Mediana 1 Qtl 3 Qtl
tdp 1,85 -1,86 0,06 -0,45 0,48
tdm 1,34 -1,42 0,09 -0,28 0,43
tdl 1,46 -1,78 0,09 -0,39 0,51
tep 1,60 -1,62 -0,03 -0,42 0,37
tem 1,58 -1,55 0,05 -0,35 0,43
tel 1,63 -1,60 0,03 -0,38 0,43
pdp 1,84 -1,88 0,05 -0,45 0,49
pdm 2,05 -2,05 0,07 -0,46 0,56
pdl 1,72 -1,77 0,05 -0,42 0,46
pep 1,77 -1,94 0,04 -0,43 0,54
pem 2,02 -1,97 0,08 -0,44 0,54
pel 1,85 -2,42 -0,27 -0,79 0,27

4.6 Coleta no piso de grama
Os dados do animal C1 conduzido no trajeto de grama são exibidos nos traçados das

figuras 42 e 43. A distribuição dos dados (figura 44 e tabela 7) indicam que esse animal
apoia o peso de forma diferente entre os membros torácicos, no membro direito é maior a
deformação nos sensores da pinça (tdp) e lateral (tdl) e no membro esquerdo nos sensores
da pinça (tep) e medial (tem).



Capítulo 4. Resultados e Discussão 41

Figura 42 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do animal
C1 no piso de grama.

Figura 43 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do animal
C1 no piso de grama.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 42

Figura 44 – Distribuição dos valores registrados pelo C1 durante a coleta do piso de grama

Tabela 7 – Distribuição dos valores registrados do animal C1 durante a coleta na grama

Sensores Máx. Min. Mediana 1 Qtl 3 Qtl
tdp 2,76 -2,78 0,02 -0,72 0,67
tdm 1,94 -1,95 0,28 -0,24 0,70
tdl 2,01 -2,40 0,06 -0,50 0,70
tep 3,80 -3,58 0,23 -0,67 1,06
tem 2,32 -2,23 0,38 -0,24 0,77
tel 1,85 -1,92 0,29 -0,19 0,79
pdp 2,12 -1,88 0,24 -0,23 0,70
pdm 2,21 -2,03 0,14 -0,36 0,65
pdl 2,47 -1,80 0,52 0,07 0,93
pep 2,55 -2,05 0,39 -0,09 0,89
pem 2,26 -2,03 0,18 -0,30 0,66
pel 2,40 -2,29 0,26 -0,42 0,80

É possível, através do traçados dos sinais do animal C2(figuras 45 e 46), identificar o
número de apoio que esse animal teve durante a coleta, observando o sensor pélvico lateral
esquerdo (tel), entre os tempos de 5 à 10 segundos é contado 4 apoios em 5 segundo, isso
é aproximadamente 1 apoio por segundo. A distribuição de valores desse animal (figura 47
e tabela 8) demonstra uma maior deformação nas regiões laterais dos membros pélvicos.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 43

Figura 45 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do animal
C2 no piso de grama.

Figura 46 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do animal
C2 no piso de grama.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 44

Figura 47 – Distribuição dos valores registrados pelo C2 durante a coleta do piso de grama

Tabela 8 – Distribuição dos valores registrados do animal C2 durante a coleta na grama

Sensores Máx. Min. Mediana 1 Qtl 3 Qtl
tdp 2,24 -2,09 0,12 -0,39 0,64
tdm 2,00 -2,23 0,07 -0,52 0,61
tdl 2,92 -3,24 0,00 -0,79 0,83
tep 1,36 -1,22 0,20 -0,15 0,43
tem 1,98 -1,82 0,35 -0,10 0,80
tel 2,48 -2,15 0,26 -0,28 0,79
pdp 2,83 -2,72 0,25 -0,47 0,86
pdm 2,98 -2,71 0,21 -0,44 0,94
pdl 3,16 -3,08 0,11 -0,66 0,88
pep 2,85 -2,80 0,38 -0,41 0,96
pem 2,70 -2,79 0,36 -0,44 0,92
pel 2,96 -3,64 0,09 -0,76 0,95

Na grama a distribuição de valores do animal C3 (figura 50 e tabela 9), exibem, em
quase todos os membros, um padrão de deformação esperado, a pinça se deforma menos
que as demais regiões, esse fenômeno se explica por a pinça ser a região mais espessa da
parede do casco.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 45

Figura 48 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do animal
C3 no piso de grama.

Figura 49 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do animal
C3 no piso de grama.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 46

Figura 50 – Distribuição dos valores registrados pelo C3 durante a coleta do piso de grama

Tabela 9 – Distribuição dos Valores registrados do animal C3 durante a coleta na grama

Sensores Máx. Min. Mediana 1 Qtl 3 Qtl
tdp 2,53 -2,93 0,08 -0,70 0,81
tdm 3,54 -3,78 -0,01 -1,25 1,17
tdl 2,16 -3,13 0,26 -0,69 0,88
tep 2,25 -2,43 -0,06 -0,56 0,70
tem 4,93 -4,26 0,03 -1,29 1,42
tel 3,41 -4,62 -0,13 -1,41 1,43
pdp 2,04 -2,53 -0,03 -0,63 0,65
pdm 2,72 -2,69 -0,03 -0,64 0,68
pdl 2,48 -3,25 -0,13 -0,83 0,91
pep 4,58 -4,22 -0,37 -1,31 1,03
pem 3,29 -2,85 -0,32 -0,91 0,75
pel 2,17 -2,69 0,20 -0,55 0,88

Na grama o animal C4 também apresentou um padrão deformação uniforme entre as
regiões dos cascos.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 47

Figura 51 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros torácicos do animal
C4 no piso de grama.

Figura 52 – Traçado dos sinais registrados pelos sensores dos membros pélvicos do animal
C4 no piso de grama.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 48

Figura 53 – Distribuição dos valores registrados pelo C4 durante a coleta do piso de grama

Tabela 10 – Distribuição dos valores registrados do animal C4 durante a coleta na grama

Sensores Máx. Min. Mediana 1 Qtl 3 Qtl
tdp 1,73 -1,80 0,00 -0,44 0,46
tdm 1,42 -1,35 0,10 -0,27 0,40
tdl 1,83 -2,10 0,02 -0,50 0,58
tep 1,62 -1,67 -0,05 -0,43 0,40
tem 1,50 -1,59 0,11 -0,34 0,47
tel 1,62 -1,86 -0,04 -0,47 0,51
pdp 1,50 -1,53 0,06 -0,33 0,45
pdm 1,69 -1,74 0,02 -0,42 0,44
pdl 1,37 -1,64 0,03 -0,40 0,44
pep 1,66 -1,64 0,03 -0,37 0,42
pem 1,94 -1,98 -0,06 -0,53 0,44
pel 2,07 -1,99 0,08 -0,41 0,66

4.7 Discussão
Buscou-se comprovar o funcionamento do dispositivo demonstrando a deformação em

diferentes regiões dos quatro cascos simultaneamente durante a locomoção do animal em
velocidade de passo. O dispositivo foi testado em quatro animais em dois pisos diferentes
(concreto e grama). Apesar de não ser o objetivo desse trabalho, diferente do esperado,



Capítulo 4. Resultados e Discussão 49

não houve mudanças significativas na intensidade do sinal e nem no padrão de deformação
dos cascos entre os pisos.

Existem estudos sobre a deformação do casco, tanto in vitro quanto in vivo, mas nenhum
é focado no desenvolvimento de um dispositivo para analisar o comportamento do casco.
Por exemplo, Roepstorff, Johnston e Drevemo 2001, discutem sobre a relação da dilatação
dos cascos em animais com e sem ferraduras, Roespstorff usa um equipamento chamado
3-D kinematic, onde o animal é submetido a uma esteira de testes com sensores fixados,
os quais são monitorados por câmeras especiais que gravam e medem a movimentação dos
sensores, também utiliza de um mecanismo com potenciômetro, o qual é fixado em um
bulbo do casco de onde origina-se um fio elétrico e esse é fixado no outro bulbo, assim
quando o casco se expande “puxa” o fio e esse aciona o potenciômetro. No sistema 3-D
kinematic, além de ser um equipamento específico e de alto custo, o animal precisa estar
em um ambiente controlado e preparado. Enquanto o dispositivo apresentado além de ser
economicamente viável, possibilita o animal se locomover livremente em diferentes terrenos
possibilitando o uso in loco. Em relação ao mecanismo do potenciômetro o que difere o
sistema proposto é a utilização de sensores em regiões distintas do casco possibilitando a
entender mais detalhadamente a deformação do casco.

Colles 1989, demonstrou uma forma de avaliar a deformação do casco em cavalos e
pôneis. Foi testada a deformação do casco com ferraduras de aço, com ferraduras de
alumínio, e sem ferraduras. Diferentemente do trabalho aqui exposto, Colles, usou o
strain gauge para capturar a deformação do casco, analisou apenas um casco de cada
animal e fixou os sensores nas posições lateral e medial da pinça, nos talões e também na
ferradura. Colles explica a necessidade de uma preparação no local onde foi aplicado o
sensor para deixá-lo plano, dificultando a sua instalação. Não foi claro em seu trabalho a
reutilização dos sensores fazendo supor que para cada experimento foram usados novos
sensores. O dispositivo apresentado nesse trabalho é de fácil aplicação e reutilizável.
Colles não explica qual membro avaliado, por meio das imagens supõe-se que o membro
avaliado foi o torácico esquerdo. Apesar das diferenças do experimento de Colles (sensores
diferentes, posicionados em outras regiões e captura apenas de um membro), é possível
identificar semelhanças entre os traçados de seu trabalho com o trabalho aqui proposto.



Capítulo 4. Resultados e Discussão 50

Figura 54 – Traçado do pônei com ferradura velocidade de trote trabalho Colles, channel
1 deformação do casco, channel 2 deformação vertical do casco, channel 3
deformação vertical da pinça. "A"momento aplicado a pressão, "B"momento
que a pressão é sessada

Fonte (Colles 1989)

Como é observado nos resultados os sensores funcionaram adequadamente, possibilita
identificar a região do casco que sofre a deformação, intensidade da expansão e o ciclo de
passos durante a locomoção do animal.

É possível detectar alterações funcionais dos cascos em graus menores do que a
claudicação, o que possibilita estabelecer uma metodologia de avaliação matemática, e
determinar um protocolo que permita comparar as mensurações da expansão do casco à
locomoção e aplicá-las em diagnósticos para então direcionar o animal ao tratamento de
enfermidades podais.

Com tal dispositivo também é possível tornar mensurável o trabalho de profissionais
especializados na região podal do animal, como os ferrageadores e casqueadores, que
trabalham para deixar o casco aprumado e equilibrado. Sendo assim, com o dispositivo é
possível analisar o antes e o depois do tratamento podal.

Estudos futuros poderão utilizar-se desse equipamento para relacionar o comportamento
de deformação estrutural do casco com fatores que podem influenciar diretamente sua



Capítulo 4. Resultados e Discussão 51

dilatação, como: peso (massa), raça, velocidade do movimento, tipo de solo, ferrageamento,
casqueamento entre outros.



52

5 Conclusão

O resultado final desse trabalho foi a criação de um dispositivo que cumpriu o seu
propósito, capturou a deformação do casco durante o movimento do animal e a converteu
em sinais digitais para acompanhá-la em tempo real. Do ponto de vista tecnológico, o
dispositivo desenvolvido demostrou ser uma ferramenta em potencial para estudo das
variações estruturais naturais do casco durante a locomoção.

Os sinais coletados nos testes permitiram criar traçados gráficos, que auxiliam no
entendimento das deformações dos cascos durante a locomoção dos animais. O dispositivo
possibilitou criar algumas suposições baseadas nos resultados, tais como: O animal C1
apoia o peso de forma diferente entre os membros torácicos; o animal C2, no piso de grama,
teve aproximadamente 1 apoio por segundo e esse animal, nos membros pélvicos, tem um
maior apoio nas regiões laterais; o animal C3, na grama, teve o padrão de deformação
esperado, pois as regiões de pinça se deformaram menos que as demais; o animal C4 tem
uma deformação uniforme entre as regiões dos cascos.

Como citado na discussão, há similaridade entre os resultados do trabalho de Colles e
o presente trabalho.

Com algumas melhorias é possível torná-lo em um produto comercializável, trans-
formando o dispositivo em uma ferramenta de auxílio a diagnósticos de enfermidades
podais, que também é passível de ser utilizada no monitoramento da recuperação de tais
enfermidades.

Essa ferramenta possibilitaria quantificar e qualificar os trabalhos de ferrageadores
e casqueadores. Também auxiliaria nos estudos sobre o comportamento da deformação
estrutural do casco.



53

Referências

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p. 201, 1986.

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	Agradecimentos
	Lista de ilustrações
	Lista de tabelas
	Sumário
	Introdução
	Evolução podal do equino
	Casco do equino
	Biomecânica do casco
	Controlador programável Arduino
	Wearebles
	Justificativa

	Objetivos
	Materiais e Métodos
	Workflow
	Arduino
	Sensor Flexível
	Amplificador Operacional
	Programação
	Programas Utilizados
	Amostra
	Nomenclaturas

	Resultados e Discussão
	O dispositivo
	Circuito
	Teste in vitro
	Teste in vivo
	Coleta no piso de asfalto
	Coleta no piso de grama
	Discussão

	Conclusão
	Referências