Control Engineering - Ingegneria Automatica

I contenuti del corso variano su base annuale. L'elenco riportato di seguito comprende gli argomenti principali trattati durante il corso. Introduzione al corso Prospettiva storica e panoramica dei sistemi chirurgici Classificazione dei sistemi chirurgici supportati da robot Progettazione cinematica di robot medicali Controllo Modalità di controllo dei robot medicali rispetto al loro ambito di utilizzo Controllo dell'interazione fisica: principi di base e casi di studio Controllo condiviso e "virtual fixtures" Virtual fixtures: esempi di applicazione Manipolazione e targeting in presenza del vincolo di RCM (Remote Center of Motion). Teleoperazione 1: principi generali Teleoperazione 2: architettura di controllo a 4 canali, trasparenza e stabilità Asservimento visuale: concetto e formulazione matematica per telecamere monoculari Asservimento visuale per procedure mediche assistite da robot Principi di imaging medico (ecografia, TC, RM) Applicazioni dell'asservimento visuale recupero e posizionamento autonomo degli strumenti chirurgici Inserimento di aghi guidato da ultrasuoni 3D Ottimizzazione della qualità dell'immagine ecografica tramite asservimento visuale Tracciamento automatico di una sezione d'organo con gli ultrasuoni Aptica Introduzione all'aptica Rendering aprico Caso di studio: identificazione della forza di interazione ago-tessuto e rendering aptico nell'inserimento teleoperato dell'ago Registrazione robotica Introduzione e formulazione del problema Caso di studio: registrazione in un sistema di ipertermia superficiale robotizzato Esoscheletri e biomeccanica dell'andatura umana Esoscheletri: concetti introduttivi ed esempi Analisi dell'andatura umana Caso di studio: analisi comparativa dell'andatura su due gemelli (uno dei quali colpito da paralisi celebrale) Strumenti di simulazione il simulatore cinematico del da Vinci Research Kit (dVRK). il simulatore dinamico del dVRK interazione visuo-aptica con pazienti virtuali Sicurezza Concetti generali Descrizione sintetica della norma IEC 80601-2-77 (sicurezza delle apparecchiature e dei sistemi chirurgici assistiti da robot) Regolamento Europeo sui Dispositivi Medici L’IA act e le tecnologie sanitarie Integrazione di metodi di intelligenza artificiale Stima della temperatura di target interni del corpo da misurazioni superficiali Simulazione di strutture deformabili Sessioni pratiche decise annualmente

Controllo di sistemi dinamici lineari.

----Testi consigliati: Articoli scientifici e slides preparate dal docente

Lezioni frontali che illustrano le basi metodologiche delle tematiche del corso. L’applicazione delle metodologie viene illustrata attraverso casi di studio e l'analisi di sistemi in uso nella pratica clinica. Domande a scelta multipla vengono proposte periodicamente nell’ambiente di e-learning Sapienza per una rapida verifica delle conoscenze acquisite.

Non obbligatoria.

L'esame consiste nella preparazione di un progetto in gruppi di 3 studenti. In alternativa, si può sostenere una prova scritta e una discussione orale.

Lezioni frontali che illustrano le basi metodologiche delle tematiche del corso. L’applicazione delle metodologie viene illustrata attraverso casi di studio e l'analisi di sistemi in uso nella pratica clinica. Domande a scelta multipla vengono proposte periodicamente nell’ambiente di e-learning Sapienza per una rapida verifica delle conoscenze acquisite.

I contenuti del corso variano su base annuale. L'elenco riportato di seguito comprende gli argomenti principali trattati durante il corso. Introduzione al corso Prospettiva storica e panoramica dei sistemi chirurgici Classificazione dei sistemi chirurgici supportati da robot Progettazione cinematica di robot medicali Controllo Modalità di controllo dei robot medicali rispetto al loro ambito di utilizzo Controllo dell'interazione fisica: principi di base e casi di studio Controllo condiviso e "virtual fixtures" Virtual fixtures: esempi di applicazione Manipolazione e targeting in presenza del vincolo di RCM (Remote Center of Motion). Teleoperazione 1: principi generali Teleoperazione 2: architettura di controllo a 4 canali, trasparenza e stabilità Asservimento visuale: concetto e formulazione matematica per telecamere monoculari Asservimento visuale per procedure mediche assistite da robot Principi di imaging medico (ecografia, TC, RM) Applicazioni dell'asservimento visuale recupero e posizionamento autonomo degli strumenti chirurgici Inserimento di aghi guidato da ultrasuoni 3D Ottimizzazione della qualità dell'immagine ecografica tramite asservimento visuale Tracciamento automatico di una sezione d'organo con gli ultrasuoni Aptica Introduzione all'aptica Rendering aprico Caso di studio: identificazione della forza di interazione ago-tessuto e rendering aptico nell'inserimento teleoperato dell'ago Registrazione robotica Introduzione e formulazione del problema Caso di studio: registrazione in un sistema di ipertermia superficiale robotizzato Esoscheletri e biomeccanica dell'andatura umana Esoscheletri: concetti introduttivi ed esempi Analisi dell'andatura umana Caso di studio: analisi comparativa dell'andatura su due gemelli (uno dei quali colpito da paralisi celebrale) Strumenti di simulazione il simulatore cinematico del da Vinci Research Kit (dVRK). il simulatore dinamico del dVRK interazione visuo-aptica con pazienti virtuali Sicurezza Concetti generali Descrizione sintetica della norma IEC 80601-2-77 (sicurezza delle apparecchiature e dei sistemi chirurgici assistiti da robot) Regolamento Europeo sui Dispositivi Medici L’IA act e le tecnologie sanitarie Integrazione di metodi di intelligenza artificiale Stima della temperatura di target interni del corpo da misurazioni superficiali Simulazione di strutture deformabili Sessioni pratiche decise annualmente

Controllo di sistemi dinamici lineari.

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Lezioni frontali che illustrano le basi metodologiche delle tematiche del corso. L’applicazione delle metodologie viene illustrata attraverso casi di studio e l'analisi di sistemi in uso nella pratica clinica. Domande a scelta multipla vengono proposte periodicamente nell’ambiente di e-learning Sapienza per una rapida verifica delle conoscenze acquisite.

Non obbligatoria.

L'esame consiste nella preparazione di un progetto in gruppi di 3 studenti. In alternativa, si può sostenere una prova scritta e una discussione orale.

Lezioni frontali che illustrano le basi metodologiche delle tematiche del corso. L’applicazione delle metodologie viene illustrata attraverso casi di studio e l'analisi di sistemi in uso nella pratica clinica. Domande a scelta multipla vengono proposte periodicamente nell’ambiente di e-learning Sapienza per una rapida verifica delle conoscenze acquisite.