Robotics in rehabilitation engineering - PDSB025

• Title: Robotika v rehabilitačním inženýrství
• Guaranteed by: Science app. (51-100200)
• Faculty: Faculty of Physical Education and Sport
• Actual: from 2021
• Semester: winter
• Points: 1
• E-Credits: 0
• Examination process: winter s.:
• Hours per week, examination: winter s.:20/8, Ex [HS]
• Capacity: unknown / unknown (unknown)
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Note: course is intended for doctoral students only; enabled for web enrollment
• Guarantor: Ing. Patrik Kutílek, Ph.D.

Annotation

Last update: Mgr. Vladimír Hojka, Ph.D. (04.11.2019)

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

Literature

Last update: Mgr. Vladimír Hojka, Ph.D. (04.11.2019)

Vybrané kapitoly z následujících zdrojů:

Povinná literatura:

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

[2] Kutílek, P., Žižka, A. Vybrané kapitoly z experimentální biomechaniky. 1. Vydání. Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2012

[3] Živčák J. a kol., Základy bioniky a biomechaniky, ManaCon, 2004

Doporučená literatura:

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

[5] Kutílek P., Žižka A., Poušek L.: Praktika z rehabilitačního inženýrství, protetiky-ortotiky a biomechaniky, skripta, ČVUT, 2010.

Syllabus

Last update: Mgr. Vladimír Hojka, Ph.D. (04.11.2019)

Obsah přednášek: 1. Robotika a její využití v rehabilitačním inženýrství, přehled a dělení robotických systémů v rehabilitačním inženýrství dle aplikací. Fyzikální základy pokročilých rehabilitačních technologií. Základní pojmy z robotiky, využití informačních technologií v rehabilitaci. 2. Základní pojmy z kinematiky a dynamiky. Řešení přímé a inversní kinematické úlohy. Objemové a průřezové charakteristiky těles, segmentové modely. 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 kloubovém 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, určení silových poměrů ve svalově-kosterním systému, 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, aplikace numerických metod v asistované rehabilitaci. 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. Metody hodnocení cyklických pohybů, metody hodnocení chůze v praxi. Způsoby zatížení a deformace částí svalově-kosterního systému. Namáhání tahem, ohybem, krutem, smykem. 10. Presentace samostatné závěrečné práce Obsah laboratorních 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.