39475 - BIOINGEGNERIA ELETTRONICA APPLICATA ALLE PROTESI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del modulo lo studente possiede le conoscenze di base dei principi fisici e delle tecnologie utilizzate nei dispositivi elettronici presenti nel mondo protesico: i sensori, le architetture a microprocessore, la conoscenza per l'elaborazione e il filtraggio dei dati. Lo studente avrà le conoscenze sulle batterie, gli attuatori, i trasduttori presenti nei sistemi protesici e le basi dei protocolli di comunicazioni tra PC e Protesi. Lo studente acquisisce le conoscenze basilari di un sistema di controllo in catena chiusa ed in catena aperta e impara a realizzare semplici algoritmi di controllo implementadoli su sistemi a microprocessore.

Contenuti

TEORIA

Richiami di fisica matematica ed elettrotecnica

• Sistemi di numerazione, Grandezze costanti e variabili nel tempo
• Sviluppo in serie di Fourier
• Resistenza, resistività, serie, parallelo,codice colori
• Capacità, parallelo, serie
• Induttanza, serie, parallelo
• Componenti reali ed ideali
  
  

Richiami di elettronica

• Diodi, Led, BJT, MOS, Optoisolatori
• Amp.Op
  • Guadagno, Banda, Ring, Rout, CMRR
  • Configuraz.invert. non invert. Differenziale

Ausili tecnologici, Design for all, ICF

Attuatori:

• Motori elettrici
• Relais
• Servomotori
• Attuatori termici

Microcontrollore

• CU, RAM, FLASH, IO, ADC, DAC, PWM
• Teorema di Shannon
• Controllo di un motore e H-BRIDGE

Filtri

• Digitali
• Analogici

  Trasmissione dei segnali

• Seriale e Parallela
• BIT/BAUD RATE
• RS232, USB, Wi-Fi, Bluetooth, Zig-Bee

Sensori

• Forza e pressione
  • Estensimetri
  • Non estensimetrici
  • Capacitivi
• Inerziali
• Posizione
  • Inclinazione
  • Posizione angolare assoluti e relativi, encoder
• Temperatura: termoresistenze, termocoppie, termistori
• Cenni di controlli automatici e Controllo in catena aperta ed in catena chiusa
• Affidabilità di un sistema elettronico
• Batterie ed accumulatori

Richiami sull' EMG e Target Muscle ReInnervation

Protesica, Bionica, Robotica

Protesi Poliarticolate e Tecniche di controllo

Ritorno Sensoriale

Tecnologie Assistive e sistemi di valutazione

Fondamenti di Domotica

LABORATORIO

• Misure elettriche e di resistenza
• Prove con motori in velocità e coppia
• Utilizzo di un oscilloscopio e verifica dei segnali
• Prove con sensori (misura di una posizione angolare, di una pressione)
• Prove di polarizzazione di un led
• Prove di saldatura di compenti elettrici su basetta
• Utilizzo di Arduino: Lampeggio di un led - Led con pulsanti (and – or)
• Utilizzo di Arduino: Lettura valore di un potenziometro o FSR - Invio dati con seriale Controllo LED con PWM

Realizzazione di un controllo per una protesi mioelettrica

"L'insegnamento partecipa al progetto di sperimentazione didattica dell'Ateneo”

Testi/Bibliografia

Vengono fornite le slides delle lezioni e numerose pubblicazioni scientifiche. Il materiale viene consegnato agli studenti durante le lezioni

Metodi didattici

Lezioni frontali con utilizzo di video e modalità digitali interattive ed  esercitazioni in laboratorio. A seconda della disponibilità possono essere incluse visite presso enti /aziende esterne.

"L'insegnamento partecipa al progetto di sperimentazione didattica dell'Ateneo”

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame si articola in tre prove:

• Prova pratica individuale
• Tesina scritta individuale o Progetto individuale o di gruppo con discussione
• Una o due domande orali individuali

Nota: alla fine di ogni lezione verranno effettuati test rapidi di apprendimento degli argomenti trattati che contribuiranno a formare un bonus da 1 a 3 punti sulla valutazione finale.

Gradazione del voto finale:

Preparazione su un numero molto limitato di argomenti affrontati nel corso e capacità di analisi che emerge solo con l’aiuto del docente, tesina di livello sufficiente, espressione in linguaggio complessivamente corretto → 18-22;
Preparazione su un numero limitato di argomenti affrontati nel corso e capacità di analisi autonoma solo su questioni puramente esecutive, tesina di livello discreto o sviluppo progetto solo teorico, espressione in linguaggio corretto → 23-26;
Preparazione su un numero ampio di argomenti affrontati nel corso, capacità di compiere scelte autonome di analisi critica, tesina di livello ottima o progetto o sviluppo progetto teorico pratico, padronanza della terminologia specifica → 27-29;
Preparazione sostanzialmente esaustiva sugli argomenti affrontati nel corso, capacità di compiere scelte autonome di analisi critica e di collegamento, piena padronanza della terminologia specifica, sviluppo progetto teorico pratico con demo e capacità di argomentazione e autoriflessione → 30-30L.

Gli studenti con disturbi dell'apprendimento e disabilità temporanee o permanenti sono invitati a contattare l'ufficio dedicato (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it/per-studenti) il più presto possibile in modo da poter convenire sulle opportune misure compensative. La richiesta deve essere presentata in anticipo (15 giorni prima della data dell'esame) al docente, che valuterà l'adeguatezza delle misure tenendo conto degli obiettivi didattici.

Strumenti a supporto della didattica

Durante il corso si farà uso di dispositivi protesici commerciali e prototipi. Per la parte ausili tecnologici ci si avvarrà del laboratorio di ausili informatici e domotici del Centro Protesi INAIL.

Durante le lezioni verranno fatte proiezioni con Power Point e proiezioni di video didattici. I materiali didattici ritenuti utili ai fini della preparazione ed integrativi verranno messi in rete sulle piattaforme di Ateneo oppure sono disponibili presso il docente

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Angelo Davalli