| Attività | Crediti | Periodo | Docenti | Orario |
|---|---|---|---|---|
| teoria | 4 | II sem. | Paolo Fiorini | |
| laboratorio di interazione non visuale e robotica chirurgica | 2 | II sem. | Paolo Fiorini |
L'obbiettivo del corso e' quello di presentare agli studenti i concetti fondamentali della robotica chirurgica, che e' una delle interazione "fisica" (aptica) e "fisico-visiva" piu' complesse tra un sistema computerizzato, tipicamente un robot chirurgico, e l'ambiente che lo circonda e/o l'operatore. Il robot possono essere in diretto contatto con un operatore umano oppure anche a grande distanza. A questo tipo si situazione appartengono anche i sistemi di teleoperazione, i sistemi di tele-guida, e i sistemi di riabilitazione. Per questo motivo, il corso affrontera' anche aspetti relativi alle tele-guida di veicoli robotizzati.
In questo corso verranno poste le basi teoriche dell'interazione aptica e aptico-visiva tra operatore, sistema computerizzato e ambiente, lasciando al corso di "Robotica" lo sviluppo di argomenti piu' avanzati. Il corso si articolera' in una parte di teoria e una di laboratorio.
Nella parte di teoria verranno presentati i metodi fondamentali per l'analisi dell'interazione di dispositivi aptici con l'ambiente che li circonda e con l'operatore, includendo lo studio di cinematica e cenni di dinamica. Saranno inoltre introdotti i concetti di base sul controllo dei dispositivi aptici e sulla pianificazione del loro movimento.
In seguito, verranno trattati gli aspetti piu' specifici dell'interazione affrontando il caso dei sistemi di teleoperazione mono e bi-laterali. Verranno presentati alcuni modelli matematici di sistemi di teleoperazione e ricavate le condizioni fondamentali di stabilita' e trasparenza nel caso di assenza di ritardo di comunicazione. Saranno dati anche i concetti fondamentali della misura della qualita' dell'interazione per mezzo di esperimenti di psicofisica sull'interazione aptica e la relazione tra aptica e visione.
Nella parte di laboratorio, i concetti teorici verranno illustrati con realizzazioni pratica usando il LEGO Mindstorm e i robot didattici KUKA youBot. Agli studenti verranno dati alcuni rudimenti di chirurgia robotica e verra' illustrato il funzionamento del robot Zeus, con il quale verranno fatti alcune prove di operazioni chirurgiche sui manichini disponibili nel laboratorio.
Modulo: Teoria
-------
Parte Prima
-----------
- Introduzione al corso: motivazione e stato dell'arte.
- Cinematica nel piano e nello spazio.
- La rappresentazione matematica di traslazioni e rotazioni.
- La convenzione di Denavit-Hartenberg.
- La cinematica diretta, inversa e differenziale dei dispositivi aptici.
- La cinematica di un veicolo a ruote.
- La pianificazione del movimento: cammino e traiettoria.
- Cenni di dinamica dei dispositivi aptici.
- Cenni di controllo di un dispositivo aptico.
Parte Seconda
-------------
- I sistemi di teleoperazione.
- Struttura fisica e architettura software.
- I diagrammi di energia.
- La teleoperazione bilaterale: la riflessione di forza.
- I modelli lineari di un sistema di teleoperazione.
- La condizione di stablita'.
- La condizione di trasparenza.
- Interazione aptica e visione.
- La simulazione di un sistema di teleoperazione.
- Gli esperimenti di psicofisica
- Cenni di analisi statistica dei dati: ztest, ttest, regressione lineare, ANOVA.
Modulo: Laboratorio
-------
- descrizione dell'ambiente software (ROS-OROCOS)
- descrizione del sistema LEGO MindStorm
- dimostrazione dei concetti di base usando un simulatore
- realizzazione e analisi di un robot fisso
- realizzazione e analisi di un robot mobile
- presentazione ed esempi con il KUKA youBot
- la chirurgia minimamente invasiva
- la chirurgia robotica
- introduzione all'uso del robot Zeus
- esercitazioni pratiche sul robot chirurgico
L'esame di profitto del corso consiste in un progetto che affronti degli argomenti avanzati rispetto a quelli affrontati nel corso. In collaborazione con il docente, lo studente dovra':
- scegliere uno o piu' articoli scientifici relativi al materiale presentato nel corso,
- preparare una simulazione (o un esperimento) in grado di dimostrare gli argomenti trattati negli articoli,
- preparare una relazione dettagliata sul lavoro svolto
- fare una breve presentazione riassumendo i punti principali dello studio fatto.
© 2024 | Università degli studi di Verona
******** CSS e script comuni siti DOL - frase 9957 ********p>
