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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2017/2018
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 051148 - TECHNOLOGIES FOR MOTOR BEHAVIOUR ANALYSIS AND VIRTUAL MODELLING (I.C.)
  • 051146 - TECHNOLOGIES FOR MOTOR BEHAVIOUR ANALYSIS AND VIRTUAL MODELLING 1
Docente Ferrigno Giancarlo
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Modulo Di Corso Strutturato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (471) BIOMEDICAL ENGINEERING - INGEGNERIA BIOMEDICA*AZZZZ099201 - TECNOLOGIE PER L'ANALISI E LA VIRTUALIZZAZIONE MOTORIA (C.I.)
051148 - TECHNOLOGIES FOR MOTOR BEHAVIOUR ANALYSIS AND VIRTUAL MODELLING (I.C.)

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

 

Obiettivi

L'insegnamento è indirizzato a fornire un quadro approfondito di natura tecnologica circa le più recenti strumentazioni e i metodi per la rilevazione e la simulazione del movimento umano. I contenuti dell'insegnamento sono quindi inseribili entro un percorso formativo di Tecnologie-Strumentazione - Ingegneria Clinica.

 

L'insegnamento descrive lo scenario tecnologico atto all'acquisizione e alla restituzione interattiva virtuale dell'atto motorio umano. I principali temi trattati sono: Tecnologie per misure mioelettriche, dalla generazione del segnale al dato restituito. Ruolo di posizionamento, geometria e natura degli elettrodi sui disturbi endogeni ed esogeni. Sistemi di amplificazione e relative sorgenti di rumore. Tecnologie per misure di interazione soggetto-ambiente: sensori e unità di condizionamento; amplificatori; diagrammi vettoriali; sorgenti di errore. Tecnologie per misure della cinematica motoria: specifiche di interfaccia; sensori e marcatori; riconoscimento ed estrazione dell'informazione; processori di segnale; identificazione e soppressione disturbi; inseguimento di traiettorie off-line e real time con e senza marcatori; calibrazione di localizzatori ottici e ricostruzione 3D.

Programma delle lezioni e delle esercitazioni

1. Tecnologie per la misura dell’attività mio-elettrica:  componenti del segnale mioelettrico, principio di formazione EMG, elettrodi di profondità e di superficie, disturbi biologici ed ambientali, preamplificatori, unità di amplificazione a singolo e doppio differenziale, configurazioni differenziali vettoriali, sorgenti di rumore, modelli continui e a parametri concentrati di attenuazione tissutale, parametri diagnostici;

2. Tecnologie per la misura delle forze di interazione con l’ambiente: caratteristiche di sensorizzazione, sensori piezoelettrici e strain gauge, unità di condizionamento dei segnali ed unità di amplificazione, sorgenti di rumore, unità sensorizzate.

3. Tecnologie per la detezione e ricostruzione 3D del movimento umano: specifiche di interfaccia sistema di misura-ambiente-soggetto, sensori indirizzabili e non indirizzabili, array mono-D e matrici 2-D, tecniche di identificazione ed estrazione dei cluster, processori di segnale, identificazione e soppressione disturbi, metodi di tracking off-line e in tempo reale, metodi di calibrazione, modelli stereo fotogrammetrici ideali e reali, metodi avanzati di ricostruzione 3D off-line ed in tempo reale.

4. Tecnologie per l'interazione 3D virtuale fra soggetti e ambienti: specifiche di rilevazione di mappe anatomiche e di ambiente. Metodi di ricostruzione di superficie. Tecnologie e metodi per la modellazione dell’interazione cinematica e dinamica in tempo reale.

5. Aspetti applicativi: riabilitazione e apprendimento in realtà virtuale. Animation e entertainment. Prototipazione virtuale ergonomica.

 

Attività di Laboratorio

A complemento delle  attività formative frontali, verranno svolte attività sperimentali in laboratorio.

 

Prerequisiti

L'insegnamento affronta avanzate  tematiche applicative connesse al settore delle tecnologie elettroniche e dei modelli matematici; è quindi consigliabile che gli Allievi, prima di affrontare questo insegnamento, abbiano già verificato in precedenza di gradire la formazione in tali settori. L’insegnamento è tuttavia strutturato in modo da permettere ad ogni studente, con buona preparazione triennale pregressa, di recepirne i contenuti di dettaglio anche grazie alle ampie finestre di richiamo teorico che precedono le parti più impegnative del programma. 

 

Altre informazioni

Al termine del programma sono previsti, dei seminari tecnico-scientifici.

  

Summary

The course describes in detail the core technologies for detection and interactive virtualization of human motor acts. The topics include: Technologies for measures of myoelectric activity: signal generation; electrodes; biological and environmental noise; amplifiers; sources of signal distortion. Technologies for measures of subject-environment forces: sensors and signal conditioning units; amplifiers; pressure maps; sources of signal distortions. Technologies for measures of motion kinematics: interfacing features; sensors; information recognition and extraction; signal processors; noise identification and suppression; off-line and real time tracking; calibration and 3D reconstruction. 


Note Sulla Modalità di valutazione

 

Evaluation will be carried out through a written test and an interview. The students can choose also to comment a scientific paper taken from a suggested pool as complement to the interview (optional).

 

In the central part of the course (lectures suspension) the students will be given the opportunity to take a mid term test (written test and iinterview) on the subjects of the first part of the course.

 

La valutazione dell'apprendimento verrà effettuata tramite un esame orale finale inerente gli argomenti trattati durante l'intero insegnamento. E' prevista una prova scritta preliminare. E' possibile svolgere parte dell'orale su un articolo scienitfico preventivamente concordato col docente.

Agli studenti verrà data la possibilità di sostenere una prova intermedia sui contenuti del primo emisemestre durante la sospensione delle lezioni (esame scritto e orale).

 

 

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaGiancarlo Ferrigno, Chart del corso https://beep.metid.polimi.it/
Note:

Disponibile su sito BEEP

Risorsa bibliografica obbligatoriaArticoli disponibili sulla risorsa web BEEP https://beep.metid.polimi.it/
Risorsa bibliografica facoltativaGiorgio C. Santambrogio et al., Analisi Motoria: Esercizi Svolti e Commentati, Editore: Societ  Editrice Esculapio - Bologna, Anno edizione: 1996 https://beep.metid.polimi.it/
Risorsa bibliografica facoltativaGiorgio C. Santambrogio et al., Tecnologie per l'Analisi e la Virtualizzazione Motoria , Anno edizione: 2010 https://beep.metid.polimi.it/
Note:

Fotocopie CUSL


Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
64.0
esercitazione
32.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
6.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Inglese
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
03/12/2020