PRESENTAZIONE

Lo scopo di questo insegnamento è fornire una prospettiva sulle tecnologie robotiche applicate (e ispirate) ai temi  della ricerca e della pratica biomedica. La robotica è una tecnologia multidisciplinare, con elementi di informatica, ingegneria elettrica e meccanica e con un crescente spettro di applicazioni biomediche. Queste includono (ma non sono limitate a) la ricerca biomedica di base, le tecniche chirurgiche e diagnostiche avanzate, i robot per la riabilitazione e l'assistenza, la robotica biomimetica e le interfacce uomo-macchina.  Agli studenti è richiesto, oltre ad apprendere i contenuti dell'insegnamento, di impegnarsi in attività, tra cui lo sviluppo di software e  discussione  scientifica in classe,  individualmente o in gruppo.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Lo scopo di questo corso è fornire una prospettiva sulle tecnologie robotiche applicate a (e ispirate da) temi di ricerca e pratica biomedica. La robotica è un ambito multidisciplinare, con elementi che afferiscono all'ingegneria informatica, elettrica e meccanica e con uno spettro crescente di applicazioni biomediche. La prima parte del corso intende fornire un insieme di nozioni generali per il controllo di dispositivi robotici. La seconda parte è dedicata all'analisi approfondita di applicazioni specifiche. Queste includono la ricerca di base sul sistema sensorimotorio, tecniche chirurgiche e diagnostiche avanzate, interfacce uomo-macchina, robot per l'assistenza e la riabilitazione, biorobotica.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo scopo di questo insegnamento è di fornire una prospettiva sulla  robotica applicata a (e ispirata da)  temi della ricerca e della pratica biomedica. La robotica è una tecnologia multidisciplinare, con elementi di informatica, ingegneria elettrica e meccanica e con un crescente spettro di applicazioni biomediche. Queste includono (ma non sono limiate a) la ricerca di base sul  sistema sensori-motorio, le tecniche chirurgiche e diagnostiche avanzate, le interfacce uomo-macchina, robot per la riabilitazione e l'assistenza. Questo insegnamento mira a raggiungere un adeguato equilibrio tra nozioni di base e applicazioni. Agli studenti è richiesto di impegnarsi in una serie di attività, tra cui lo sviluppo di software e  discussione  scientifica in classe, sia individualmente sia come gruppo.

Dopo aver completato questo insegnamento gli studenti saranno in grado di:

• Identificare e descrivere diversi tipi di robot  e le loro potenziali applicazioni in ambito medico
• Conoscere i concetti di base di cinematica, dinamica e controllo relativi alla robotica ed in particolare ai robot con applicazioni cliniche
• Conoscere i concetti di base dell'archittetura hardware di un robot
• Sviluppare interfacce uomo-macchina
• Sviluppare le capacità analitiche e sperimentali necessarie per progettare e implementare l'assistenza robotica (o campi di forza) per diverse applicazioni biomediche
• Conoscere lo stato dell'arte della robotica medica applicata e della ricerca sulla robotica medica
• Comprendere i vari ruoli che la robotica può svolgere nell'assistenza sanitaria

Inoltre gli studenti impareranno a

•  gestire le proprie interazioni sociali con atteggiamento collaborativo, comunicazione costruttiva, in ambiti differenti
• dimostrare attitudine collaborativa, coordinamento.

PREREQUISITI

Matematica, fisica, controlli automatici

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso mira a raggiungere un adeguato equilibrio tra nozioni di base e applicazioni.

Gli studenti, oltre a essere coinvolti nelle lezioni frontali tenute dall'insegnante e nelle discussioni con esperti invitati per specifici argomenti del corso, prendono parte a una serie di attività, tra cui lo sviluppo di software per imparare a controllare un robot,  individualmente e/o in gruppo. Nello specifico saranno organizzati gruppi di lavoro in cui gli studenti dovranno lavorare applicando i metodi e conoscenze imparate a lezione. 

L'assigment finale  consiste nel controllo di un robot aptico in laboratorio. 

PROGRAMMA/CONTENUTO

Lo scopo di questo insegnamento è quello di fornire una prospettiva sulle tecnologie robotiche applicate ai temi (e ispirati) della ricerca e della pratica biomedica. La prima parte del corso intende fornire gli strumenti formali per comprendere la cinematica, la dinamica, il controllo dei dispositivi robotici biomedici e  loro componenti hardware e software. La seconda parte è dedicata all'analisi approfondita di applicazioni specifiche nel campo della robotica biomedica. Le due parti in cui e' diviso il corso saranno articolate come descritto di seguito.

Parte 1. Fondamenti di robotica

• Introduzione, trasformate omogenee 
• componenti di un robot
• cinematica diretta e gradi di libertà 
• cinematica inversa
• Jacobiano e singolarità
• Dinamica e dinamica inversa (cenni, se possibile)
• Controllo in forza e posizione

Parte 2 - Applicazioni (esempi)

• Richiami di controllo dei movimenti biologici e Interfacce uomo-macchina 
• Robotica chirurgica, teleoperazione, manipolazione cooperativa, robot per endoscopia
• Robotica per la ricerca biomedica 
• Robotica per neuroriabilitazione 
• Robotica assistiva
• Robotica biomimetica
• Soft robotics: applicazioni biomediche 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Siciliano,Khatib, Springer Handbook of Robotics, Springer or Spong, M. W., Hutchison, S., and M. Vidyasagar. (2005) Robot Modeling and Control, Wiley & Sons. In addition, the class will review several specialized articles, readings will be distributed via the course website

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/11159/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Gli studenti saranno valutati in base a

a) Elaborati  in cui gli studenti scrivono e commentano simulazioni al computer o progetti hardware relativi agli  argomenti di robotica presentati nella prima parte del corso

b) Loro attivi partecipazione alla seconda parte del corso, dove gli studenti sono invitati a presentare articoli di ricerca su specifiche applicazioni robotiche e / o discutere con relatori invitati (esperti del settore).  

c) Esame finale 

a e b sono essere valutazioni in itinere, mentre c e' a fine corso. Per studenti non frequentati precedono l'esame finale (b puo' essere parte dell'esame stesso).

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

In riferimento alle modalità di esame 

a) Gli assigment (elaborati) mirano a valutare la capacità di comprendere, spiegare  e risolvere problemi relativi agli argomenti della prima parte del corso su concetti base di robotica.

b) La parte di partecipazione attiva mira a valutare l’apprendimento e la capacità di approfondire e spiegare di argomenti della seconda parte relative alle applicazioni robotiche nel campo biomedicale. 

c) L’esame finale mira a valutare che i contenuti del corso siano stati assimilati, che lo studente sappia usarli con senso critico e spiegarli in modo appropriato.

 Oltre alla conoscenza degli argomenti proposti, sarà valutata la qualità  dell’esposizione, l’utilizzo corretto del lessico specialistico, la capacità  di ragionamento critico e di applicare in esercizi specifici le conoscenze acquisite.