Scheda per attivazione e revisione di insegnamenti mono-disciplinari

e per moduli di corso integrato

Laboratorio di Tecnologie Elettroniche e Biosensori

5 CFU

SSD ING-INF/06

per il Corso di Laurea (o Laurea Magistrale) in Ingegneria Biomedica

Scuola di ingegneria industriale e dell’informazione

Programma sintetico (italiano)

Utilizzo di metodologie e tecnologie per lo sviluppo di sistemi attuati/sensorizzati dedicati a: a) acquisizione, condizionamento e elaborazione di segnali biomedici; b) monitoraggio umano e ambientale; c) integrazione di sistemi robotizzati per applicazioni di interazione uomo-robot. Il corso si sviluppa attraverso una fase iniziale di didattica frontale in cui il docente in collaborazione con i tutor presenta gli strumenti di laboratorio elettronico, le tecnologie per co-progettazione HW/SW (Design Spark/KiCad per progettazione circuitale, piattaforma PSOC Cypress per progettazione e sviluppo su microcontrollore FPGA, basi di robotica e integrazione sensori su piattaforma Kawasaki, piattaforma Processing per sviluppo interfacce SW in ambiente Java). La seconda fase del corsosi articola attraverso lo sviluppo di progetti didattici tematici definiti dal docente. Gli studenti si dividono in 3-4 gruppi e sono assistiti da un tutor per tutto il resto del corso. Gli studenti affrontano tutta la catena di attività richieste che si articolano attraverso la progettazione concettuale, la selezione dei componenti e l’acquisto, lo sviluppo e l’implementazione di una soluzione circuitale, la programmazione firmware del microcontrollore, la prototipazione della soluzione reale attraverso schede breadboard o kit integrati di sviluppo e la fase di testing. I progetti didattici possono essere considerati rilevanti anche ai fini di attività di tesi specialistica. Durante il corso sono previsti seminari tematici tenuti da figure professionali nel campo industriale. L’accesso al corso è a numero limitato. La procedura obbligatoria di richiesta accesso si trova al seguente indirizzo web: http://www.ccsbio.polimi.it/?page_id=27.

Programma sintetico (inglese)

Use of methodologies and technologies for the development of robotized/sensitized systems devoted to: a) acquisition, conditioning and processing of biomedical signals; b) human and environmental monitoring; c) integration of robotic systems for man-robot interaction applications. The course is developed through an initial stage of frontal teaching in which the teacher in collaboration with the tutors presents the electronic laboratory instruments, HW/SW (Design Spark/KiCad for circuit design, PSOC Cypress platform for design and development on FPGA microcontroller, robotics and sensor integration bases on Kawasaki platform, Processing platform for SW interface development in Java environment). The second phase of the curriculum articulates through the development of thematic didactic projects defined by the teacher. Students are divided into 3-4 groups and are assisted by a tutor for the rest of the course. Students face the entire chain of activities required through conceptual design, component selection and purchase, development and implementation of a circuit solution, microcontroller firmware programming, prototyping of the real solution via tabs Breadboard or integrated development kits and the testing phase. Teaching projects can also be considered relevant for the purposes of master theses. During the course, thematic seminars are held by professional figures in the industrial field. It should be noted that this is a limited number access course. The mandatory procedure for access request is here: http://www.ccsbio.polimi.it/?page_id=27

Mix Didattico

Ore di lezione: 10

Ore di esercitazione: 15

Ore di laboratorio progetto: 45

Programma completo (nella lingua di erogazione)

1)       Obiettivi e contenuti specifici del corso

a)       Il corso ha l’obbiettivo di rendere lo studente in grado di acquisire la capacità di impostare un progetto di sviluppo tecnologico (sensore, attuatore, integrazione sistemi) attraverso passi successivi quali: 1) Definizione requisiti dell’applicazione specifica (e.g. campo biomedicale); 2) definizione/Selezione componenti (custom/commerciali); 3) Progetto dell’architettura (acquisizione dati, front-end, elaborazione, …); 4) Implementazione HW/SW (utilizzo opportuno di strumenti di sviluppo); 5) Selezione di procedure opportune per la verifica funzionalità e valutazione delle prestazioni del prototipo sviluppato; 6) Scrittura di un report tecnico.

b)       Il corso si articola tramite la presentazione, la dimostrazione pratica e l’esercitazione di diversi strumenti. Si introducono strumenti di misura tipici di un laboratorio elettronico quali tester/multimetro, alimentatore e oscilloscopio, generatore di segnale e strumenti e tecniche per la saldatura a caldo quali il saldatore, stagno, basette sperimentali e supporti specifici. Viene presentato l’ambiente KiCad EDA (http://kicad-pcb.org/) per il design elettronico, l’ambiente PSOC Cypress (http://www.cypress.com/) per lo sviluppo firmware su microcontrollore in tecnologia FPGA, ambiente KRoset per robotica Kawasaki, e ambiente Processing (https://processing.org/) e AppInventor (ai2.appinventor.mit.edu/) per sviluppo SW interfacce, integrando la presentazione frontale con esempi pratici e attività di esercitazione. La seconda fase prevede lo sviluppo di progetti didattici tematici supervisionati da tutor. Gli studenti affrontano tutta la catena di attività richieste che si articolano attraverso la progettazione concettuale, la selezione dei componenti e l’acquisto, lo sviluppo e l’implementazione di una soluzione circuitale, la programmazione firmware del microcontrollore, la prototipazione della soluzione reale attraverso schede breadboard o kit integrati di sviluppo e la fase di testing.

2)       Organizzazione del corso e modalità di verifica

Il corso prevede una fase iniziale di didattica frontale che introduce strumenti base del laboratorio elettronico e regole sulla sicurezza, strumenti progettazione per sviluppo circuiti elettronici, strumenti progettazione per sviluppo sistemi mC, strumenti per sviluppo interfacce grafiche per PC e mobile MIT (open-source - ), strumenti per sviluppo applicazioni robotiche. La seconda fase prevede lo sviluppo di progetti didattici (sensori, attuatori, interfacce… ) per applicazioni in campo biomedico in cui gli studenti, divisi in gruppi e sotto la supervisione di un tutor, affrontano tutte le fasi di uno sviluppo HW/SW di un prototipo tecnologico. L’interazione tra docente e studente è supportata da piattaforma BEEP (slide del corso, documenti tutoriali e esempi di sviluppo, datasheet di interesse generale per componenti HS/SW) e Google drive (datasheet specifici per ciascun progetto, documenti di sviluppo HW/SW, lista componenti da acquisire per lo sviluppo del progetto, report progetti didattici presentazione finale). Sono previsti approfondimenti con seminari tematici (Robotica) e visite in azienda. La verifica la valutazione di un report di finale di progetto e una presentazione orale dopo il termine del corso. Alla costruzione del voto finale partecipano inoltre criteri aggiuntivi quali l’impegno, il livello di presenza in laboratorio, la capacità di lavorare in team e il grado di apprendimento.

La verifica la valutazione di un report di finale di progetto e una presentazione orale dopo il termine del corso. Alla costruzione del voto finale partecipano inoltre criteri aggiuntivi quali l’impegno, il livello di presenza in laboratorio, la capacità di lavorare in team e il grado di apprendimento.