Robotika v lékařství
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
F7PBBRBL | KZ | 2 | 1P+1C | česky |
- Garant předmětu:
- Přednášející:
- Cvičící:
- Předmět zajišťuje:
- katedra biomedicínské informatiky
- Anotace:
-
Uplatnění robotických principů vlékařství, tj. vmedicíně a laboratorní technice. Popis kinematického řetězce robotů sohledem na jejich použití. Vysvětluje jejich kinematickou analýzu a syntézu. Tedy vyšetřování vztahů mezi polohou, rychlostí a zrychlením jednotlivých kinematických dvojic vůči rámu řetězce. A také konání předepsaného pohybu (trajektorie) koncového bodu řetězce. Seznamuje smetodami vyšetřování dynamiky kinematických řetězců operačních a manipulačních paží. Především se jedná onalezení takových silových účinků v pohonech kinematických dvojic, aby koncový bod řetězce konal požadovaný pohyb. Dále předmět vysvětluje nejčastěji používaná paradigmata řízení těchto paží. Především v souvislosti s úlohou inverzní kinematiky a inverzní dynamiky. Vzhledem křízení jsou uvedeny nejčastěji používané senzory a pohony, tj. konstrukční provedení a funkce. Na závěr budou uvedeny konkrétní příklady uplatnění robotických principů vlékařství
- Požadavky:
-
maticový počet, základy mechaniky.
- Osnova přednášek:
-
1. Úvod základní pojmy - kinematická dvojice, kinematický řetězec, stupně volnosti, strukturní a kinematické schema. Kinematika robotů vhomogenní souřadné soustavě - homogenní transformace, transformační matice, charakteristické matice základních pohybů.
2. Poloha bodu, matice rychlosti tělesa a rychlost bodu, matice zrychlení tělesa a zrychlení bodu. Kinematika otevřených řetězců - matice inverzního pohybu, poloha, rychlost a zrychlení koncového bodu vůči rámu a ostatním tělesům.
3 .Výpočty Jakobiánu a jeho využití při řešení inverzní úlohy kinematiky.
4. Dynamika otevřených řetězců - aproximace rozložení hmotnosti členů kin. řetězce, potenciální a kinetická energie řetězce. Lagrangeovy rovnice II. druhu a jejich využití pro vyjádření pohybových rovnic.Výpočty matic C, D, a G a sestavení rovnice dynamiky v maticové formě.
5. Paradigmata silovéhořízení otevřených řetězců a jeho ověření řízení vsimulačním prostředí Matlab.
- Osnova cvičení:
-
1. Přímá kinematika ruky, inverzní
2. Řízení mechaniky 6-osé ruky na požadovanou polohu koncového bodu řetězce
3. Inverzní úloha kinematiky a její ověření na mechanice 6-osé ruky
4. Ověření správnosti pohybové rovnice pomocí kinetické a potenciální energie řetězce simulací vMatlabu
5. Syntéza momentového řízení a její ověření, ukázka na realizaci rozhraní člověk-stroj (human machine interface)na předloketní protéze paže.
- Cíle studia:
-
Student bude mít schopnost navrhnout kinematickou strukturu podle potřebné úlohy manipulace. Dokáže na základě analýzy dynamiky otevřeného robotického řetězce a požadovaných zrychlení a rychlostí koncového bodu řetězce navrhnout jeho konečnou podobu vzhledem kmateriálu linků a zástavbovým prostorům pro zvolené motory a převodovky. Dále je schopen navrhnout silové (momentové) řízení robotické struktury.
- Studijní materiály:
-
Povinná literatura:
[1] Lorenzo Sciavicco and Bruno Siciliano: Modeling and Control of Robot Manipulators. Springer Netherlands,2004. ISSN: 0921-0296
[2] Petr Novák, Mobilní Roboty, BEN, 2005. ISBN: 80-7300-141-1
[3] Adolf Karger, Marie Kargerová Základy robotiky a prostorové kinematiky. ČVUT, 2000. ISBN: 80-01-02183-1
[4] SCHWEIKARD, Achim a Floris ERNST. Medical robotics. Cham: Springer, 2015. ISBN 978-3-319-22890-7.
Doporučená literatura:
[1] The encyclopedia of medical robotics. Editor Jaydev P. DESAI, editor R. V. PATEL. New Jersey: World Scientific, 2019. ISBN 978-981-3232-25-9.
[2] The encyclopedia of medical robotics. Editor Jaydev P. DESAI, editor Antoine FERREIRA. New Jersey: World Scientific, 2019. ISBN 978-981-3232-27-3.
[3] The encyclopedia of medical robotics. Editor Jaydev P. DESAI. New Jersey: World Scientific, 2019. ISBN 978-981-3232-29-7.
[4] The encyclopedia of medical robotics. Editor Jaydev P. DESAI, editor Sunil Kumar AGRAWAL. New Jersey: World Scientific, 2019. ISBN 978-981-3232-31-0.
[5] Medical robotics. Editor Jocelyne TROCCAZ. London: ISTE, 2012. ISBN 9781118565940
- Poznámka:
- Další informace:
- Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Bakalářský studijní program Biomedicínská technika (povinně volitelný předmět)