354-0520/01 – Biorobotika (BIOR)

Garantující katedraKatedra robotikyKredity4
Garant předmětudoc. Ing. Zdenko Bobovský, PhD.Garant verze předmětuIng. Ladislav Karník, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2004/2005Rok zrušení2010/2011
Určeno pro fakultyFSUrčeno pro typy studiamagisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KAR54 Ing. Ladislav Karník, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Klasifikovaný zápočet 2+2
kombinovaná Klasifikovaný zápočet 12+4

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Znalost problematiky navrhování a nasazování biorobotických zařízení, umět stanovit požadavky pro aplikace v nestrojírenských oblastech, umět navrhnout potřebné subsystémy mobilních robotů, syntéza mobilního robotu, stanovit kritéria pro praktické aplikace.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

Studenti se v tomto předmětu seznámí s problematikou navrhování různých druhů biorobotických zařízení jako jsou např. kráčející roboty, roboty s plazivým pohybem apod. Dále se seznámí s poznatky robotiky aplikovanými do oblasti zdravotnictví. Jedná se zejména o příklady biorobotiky zaměřenými do oblasti navrhování inteligentních protéz horní nebo dolní končetiny. Optimalizace mobilního robotu pro vytypované servisní úlohy. Seznam otázek 1. Klasifikace biorobotiky - členění. 2. Základní pojmy z biorobotiky, vznik a historický vývoj. 3. Členění a metodika bioniky. Modelování v bionice. 4. Biologie člověka, kostra člověka. 5. Struktura lidské kosti, spojení kostí. 6. Rozdělení kloubů, základní druhy pohybu. 7. Rozdělení a struktura svalu. 8. Definování základních pojmů biomechanismu jako je biokinematická dvojice apod. 9. Stanovení počtu stupňů volnosti horní končetiny člověka a její kinematický model. 10. Stanovení počtu stupňů volnosti ruky člověka a její kinematický model. 11. Stanovení počtu stupňů volnosti dolní končetiny člověka a její kinematický model. 12. Biomechanické (antropomorfní) efektory - historický vývoj, popsat alespoň dva typy. 13. Umělé svaly - definice, rozdělení a možnosti aplikací. 14. Bioprotézy horní končetiny člověka - základní charakteristika, typy použitých pohonů, současný stav této problematiky. 15. Bioprotézy dolní končetiny člověka - základní charakteristika, typy použitých pohonů, současný stav této problematiky. 16. Skákající a kráčející mechanismy. Rozdělení, klasifikace, výhody a nevýhody. 17. Definice a aplikace biomechanických robotů s plazivým pohybem. 18. Definice a aplikace biomechanických manipulátorů, ohybné ramena - definice, rozdělení a možnosti aplikací. 19. Aplikace biorobotických zařízení v oblasti zdravotnictví, požadavky na konstrukci. 20. Aplikace obslužných biorobotických zařízení, požadavky na konstrukci.

Povinná literatura:

Kárník, L., Marcinčin, J. N. Biorobotická zařízení. Opava: MÁRFY SLEZSKO, 1999. 184 s. ISBN 80-02746-0-9. Kárník, L. Robotizace v nestrojírenských oborech. VŠB-TUO, Ostrava, 2000, 66 s. ISBN 80-7078-739-2. MENZEL, P. - D’ALUISIO, F. Robo sapiens: evolution of a new species: USA, New York, 2000. 239 p. ISBN 0-262-13382-2. Schraft, R.F.,Volz, H. Serviceroboter. Springer – Verlag, Berlin, 1996. http://www.androidworld.com/prod01.htm

Doporučená literatura:

Kárník, L., Knoflíček, R., Marcinčin, J. N. Mobilní roboty. Opava: MÁRFY SLEZSKO, 2000. 210 s. ISBN 80-902746-2-5.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Náplň přednášek 1. Klasifikace biorobotiky, popis subsystémů. Úvod do bioniky, základní pojmy. 2. Členění a metodika bioniky, modelování v bionice, základní znalosti z biologie člověka. 3. Všeobecná nauka o kostech a svalech, všeobecná svalová mechanika. Náhrada organických končetin biomechanismy. 4. Kinematický model dolní končetiny člověka, kráčející mechanismy. 5. Kinematický model horní končetiny člověka, kloubová ramena. Kinematický model kostry člověka, androidní roboty. 6. Porovnání kinematiky průmyslových robotů s kinematickým modelem končetiny člověka. 7. Problematika dynamiky palce, antropomorfní chapadla. Ohybné ramena, charakteristika, konstrukce, praktické aplikace. 8. Protézy horní a dolní končetiny člověka. 9. Umělé svaly, definice, konstrukce apod. Praktické použití biomechanických robotů a biomechanismů. Náplň cvičení 1. První tematický úkol: Zpracování rešerše pro danou oblast robotů. 2. Práce na tematickém úkolu. 3. Zadání konkrétního úkolu – semestrální práce. 4. Práce na zadaném úkolu. 5. Práce na zadaném úkolu. 6. Průběžná kontrola zadaného úkolu. 7. Práce na zadaném úkolu – konzultace. 8. Práce na zadaném úkolu – konzultace. 9. Obhajoba semestrální práce. Zápočet.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Klasifikovaný zápočet Klasifikovaný zápočet 100 (100) 0
        Projekt Projekt 80  0
        Písemka Písemka 20  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (N2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (N2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (N2301) Strojní inženýrství (2301T013) Robotika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (N2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (N2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (N2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (N2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (N2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (N2301) Strojní inženýrství (2301T032) Výrobní systémy s průmyslovými roboty a manipulátory K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku