Biomehatronska robotika
ID: 0666
nosilac predmeta: Lazarević P. Mihailo
nivo studija: master akademske studije
ESPB: 6
oblik završnog ispita: pismeni
katedra: mehanika
cilj
Upoznavanje studenata sa osnovnim pojmovima kinematike i dinamike (biomehatronskih) robotskih sistema (BRS) i rešavanje istih primenom savremene teorije Rodrigove matrica transformacije i teorije konačnih rotacija.Određivanje (simulacionih) modela BRS-koja su značajna u praktičnim problemima BRS. Upoznavanje studenta sa problematikom projektovanja biomehatroničkih robotizovanih pomagala na izabranim primerima najsavremenijih uređaja koji su u upotrebi. Takođe,osposobljavanje studenta da kritički priđe problemu, razume filozofiju biomehatronskog projektovanja i definiše najvažnije biomedicinske i druge veličine koje će odrediti karakteristike uređaja koji se projektuje.
ishod
Pohađanjem predmeta student stiče sposobnost analize problema i sinteze rešenja problema kinematike,dinamike i upravljanja biomehatronskih robotskih sistema (BRS) uz upotrebu naučnih metoda i postupaka kao i računarske tehnike i opreme. Time mu je omogućeno da razume osnovne principe biomehatronskog projektovanja kao i primenjivanje rešenja u praktičnim problemima BRS i praćenje i primeni novina u razvoju novih BRS.
sadržaj teorijske nastave
Osnovni pojmovi,definicija biomehatronskog robotskog sistema(BRS).Ortogonalne transformacije koordinata,Rodrigov obrazac i matrica transformacije(MT),proizvoljna i referentna konfiguracija BRS.Kinematičke karakteristike BRS.Brzina vrha hvataljke RS. Direktan i inverzan zadatak kinematike/dinamike BRS.Diferencijalne jednačine(DIFJ)kretanja BRS,drugi postupci formiranja DIFJ kretanja BRS. Jednačine kretanja BRS sa Langraževim množiteljima. Osnovni pojmovi upravljanja BRS.
Podela biomehatronske robotike: "biomimetik" robot, "bioinspirisan" robot, biomedicinski robot. Roboti za ortopedsku/medicinsku/mišićnu/abdomen hirurgiju
Rehabilitaciona robotika, roboti za pacijente sa moždanim udarom, nosivi medicinski uređaji. Roboti za brzi "skrining" i analizu. Uvod u mikro-robote i nano robote.
sadržaj praktične nastave
Primeri određivanja broja stepeni slobode kretanja BRS;Izračunavanje matrice transformacije(MT)-karakteristični slučajevi. Određivanje kinematičkih karakteristika robotskog segmenta (RSE). Rešavanje direktnog i inverznog zadatka kinematike BRS. Rešavanje direktnog i inverznog zadatka dinamike BRS. Primeri simulacije DIFJ BRS u MATLAB-u-GUI, MATEMATICI, u Cyberbotics Webots paketu. Primer upravljanja BRS - laboratorijskog robota NeuroArm sa 7 stepeni slobode u human-friendly okruženju.
Primeri robotske asistivne hirurgije na daljinu: haptički uređaji i upravljanje na daljinu. Primeri robotskih egzokeletona za rehabilitaciju: Neuro-Bike sistem,NEURARM, NEUROExos, HANDEXOS itd. kao i samodržući uređaji.
resursi
1.Čović V., Lazarević M., Mehanika robota,MF Beograd,2009,(knjiga)
2.Lazarević M., Zbirka zadataka iz mehanike robota, MF Beograd,2006.(ZZD)
3.Wittenburg J.,Dynamics of Systems of Rigid Bodies,Teubner,Stuttgart,1977.(KSJ)
4.Craig J.,Introduction to robotics,Mechanics and Control,Addison-Wesley, 1989.
5.Pons J.L,Wearable robots: biomechatronic exoskeletons, John Wiley & Sons,2008.
6.Pisani izvodi sa predavanja (Handouts)
7.Cyberbotics Webots - softverski paket,
8.NeuroArm-laboratorijski robot sa 7 stepeni slobode
9.Matlab,Mathematica-softverski paketi
fond časova
ukupan fond časova: 75
aktivna nastava (teorijska)
novo gradivo: 20
razrada i primeri (rekapitulacija): 10
aktivna nastava (praktična)
auditorne vežbe: 10
laboratorijske vežbe: 6
računski zadaci: 7
seminarski rad: 0
projekat: 4
konsultacije: 3
diskusija/radionica: 0
studijski istraživački rad: 0
provera znanja
pregled i ocena računskih zadataka: 0
pregled i ocena laboratorijskih izveštaja: 0
pregled i ocena seminarskih radova: 0
pregled i ocena projekta: 4
kolokvijum sa ocenjivanjem: 3
test sa ocenjivanjem: 3
završni ispit: 5
provera znanja (ukupno 100 poena)
aktivnost u toku predavanja: 10
test/kolokvijum: 45
laboratorijska vežbanja: 0
računski zadaci: 0
seminarski rad: 0
projekat: 15
završni ispit: 30
uslov za izlazak na ispit (potreban broj poena): 35
literatura
1. Graham M. Booker,Introduction to Biomechatronics,Scitech Publ.2012
2. Yoseph Bar-Cohen,Biomimetics, Biologically Inspired Technologies,CRC Press Taylor & Francis Group,2006
3. Bronzino JD. The biomedical engineering handbook. Boca Raton, FL: CRC Press; 2000.
4. Bruno Siciliano, Lorenzo Sciavicco Luigi Villani, Giuseppe Oriolo Robotics -Modelling, Planning and Control, 2009 Springer-Verlag London Ltd.
5. Ahmed A. Shabana, Dynamics of Multibody Systems,Cambridge University Press The Edinburgh Building, Cambridge , UK,2005.
Preuzeto sa www.mas.bg.ac.rs
