F7DIRRI - Robotika v rehabilitačním inženýrství

Předmět nabízí přehlednou informaci o současných možnostech využití robotiky v rehabilitaci a specifických oblastech výzkumu. Pozornost je věnována především aspektům robotiky v asistované terapii a rehabilitačních systémech.

Standardně probíhá výuka kontaktní formou a předmět je zakončen ústní zkouškou, které předchází písemná příprava. V případě, že počet studentů je menší než 5, může výuka probíhat v podobě řízeného samostudia s pravidelnými konzultacemi. Dále je požadováno vypracování písemné studie studentem na zadané téma z oboru. Podmínkou pro připuštění ke zkoušce je absolvování dvou laboratorních cvičení (doloženo protokolem podepsaným studentem, vedoucím cvičení a garantem předmětu). Protokoly budou archivovány v referátu pro doktorské studium.

Osnova přednášek:

1.Robotika a její využití v rehabilitačním inženýrství, přehled a dělení robotických systémů v rehabilitačním inženýrství dle aplikací. Fyzikální základy pokročilých technologií. Základní pojmy z robotiky a IT.

2.Základní pojmy z kinematiky a dynamiky. Řešení přímé a inverzní úlohy. Objemové a průřezové charakteristiky.

3.Pohonné a senzorické systémy. Rozdělení aktuatorů a metody řízení. Metody řízení polohy, rychlosti a momentu; polohová synchronizace více os. Řízení v kartézském souřadnicovém systému, řízení v souřadnicovém systému.

4.Rozdělení senzorických systémů. Metody zpracování dat ze senzorických systémů. Metody měření a zpracování dat v tenzometrii, elektromyografie, MoCap systémy, dynamometrie. Aplikační příklady v rehabilitačních přístrojích.

5.Pokročilé metody zpracování senzorických dat, metody umělé inteligence, expertní systémy v rehabilitaci. Fuzzy logika a neuronové sítě. Aplikační příklady v rehabilitačních přístrojích.

6.Bezpečností funkce moderních pohonů. Rozhraní a spolupráce člověk-stroj. Lokalizace a mapování. Reprezentace okolního světa robotu. Aplikační příklady v rehabilitačních přístrojích.

7.Inteligentní protézy, systémy protéz, metody řízení protéz, zpracování EMG signálu, myoelektrické protézy, biofeedback v rehabilitaci. Kinematika a dynamika pohybu lidského těla, práce a výkon, transformace energií.

8.Základní pojmy z biomechaniky pohybu, využití informačních technologií v biomechanice pohybu a asistované rehabilitaci. Silové a momentové účinky, napětí a deformace materiálů konstrukcí a živých struktur.

9.Hodnocení pohybu v asistované rehabilitaci, popis pohybu lidského těla, modely lidského těla, software pro hodnocení dat z MoCap systémů. Biomechanika chůze a stabilita, biomechanika horních a dolních končetin.

10.Metody hodnocení cyklických pohybů, metody hodnocení chůze v praxi. Způsoby zatížení a deformace částí.

Cvičení:

1.Kinematika a dynamika pohybu robotických systémů s využitím inerciálního systému. Úlohy přímé a inverzní kinematiky. Metody zpracování dat a jejich kvantitativní hodnocení pomocí výpočetní techniky.

2.Dynamika, silové a momentové účinky v robotických systémech. Přímá a inverzní úloha dynamiky v rehabilitaci.

Předmět nabízí přehlednou informaci o současných možnostech využití robotiky v rehabilitaci a specifických oblastech výzkumu. Pozornost je věnována především aspektům robotiky v asistované terapii a rehabilitačních systémech.

Povinná:

[1] Encarnacao, P.: Robotic Assistive Technologies, Taylor & Francis Inc, 2017

[2] Kutílek, P., Žižka, A. Vybrané kapitoly z experimentální biomechaniky. 1. Vydání, nakladatelství ČVUT, 2012

Doporučená:

[1] Novák, P.: Mobilní roboty - pohony, senzory, řízení, BEN, 2005

Modul B