Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[3I108] - BIOMECCANICA DEL MOVIMENTOBIOMECHANICS OF MOVEMENT
Sandro FIORETTI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT02] INGEGNERIA BIOMEDICA First Cycle Degree (3 years) - [IT02] BIOMEDICAL ENGINEERING
Anno di corsoDegree programme year : 3 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2016-2017
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/06 - BIOINGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Nozioni di Algebra, Geometria e Meccanica

Notions of Algebra, Geometry and Mechanics


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Corso 72 ore
Lezioni frontali: 72 ore

Course: 72 hours
Frontal lessons: 72 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

Il corso mira a fornire i concetti basilari della modellistica del sistema motorio e i principali metodi e tecniche per l’analisi del movimento umano.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Al termine di questo corso, obbligatorio per la formazione in Ingegneria Biomedica, lo studente saprà applicare le conoscenze della biomeccanica del movimento per la misura e la simulazione di atti motori in ambiti medicali e sportivi. Queste conoscenze vengono acquisite mediante lezioni frontali ed esercitazioni.


Competenze trasversali.

Il corso consentirà agli studenti di: sviluppare capacità di sintesi necessaria per integrare le nozioni del corso con quelle matematiche/tecniche/anatomiche di altri corsi precedenti; migliorare le capacità di linguaggio tecnico e biomedico


Knowledge and Understanding.

The course aims at giving the main concepts for the modelling of human motor system and the main methods and techniques for the analysis of human movement


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

At the end of this course, mandatory for the Biomedical Engineering sector, the student will know how to apply the knowledge of the biomechanics of human movement for the measurement and simulation of motor acts in the medical and sports fields. This knowledge is acquired through lectures and exercises.


Transversal Skills.

The course will allow the students to: develop capacity of synthesis necessary to integrate concepts given in the course with the mathematical/technical/ anatomical concepts of previous courses; ameliorate technical and biomedical terminology Stampato



PROGRAMMA PROGRAM

Nozioni introduttive sulla modellistica del sistema neuro-muscolo-scheletrico Elementi di cinematica di corpi rigidi; il problema delle trasformazioni cinematiche 3D; convenzioni angolari. Cinematica istantanea: Velocità angolare, IHA, pivot point Cinematica articolare: Moto relativo tra due corpi rigidi articolati; caratterizzazione della cinematica relativa mediante assi di rototraslazione per spostamenti rigidi di ampiezza finita; la scelta degli assi articolari; proposte di standardizzazione per la definizione dei Sistemi di Riferimento Anatomici e degli Assi Articolari; effetti delle varie sorgenti di errore sulla cinematica articolare; esempi di protocolli di analisi del movimento usati in clinica. Sterefotogrammetria Analitica: Direct Linear Transformation; problema di calibrazione e di intersezione; modello della camera a foro stenopeico: approccio mediante coordinate omogenee; il problema della corrispondenza nella visione stereoscopica; vincolo epipolare; matrice fondamentale e matrice essenziale. Digital signal processing: Teorema del campionamento, Aliasing, filtro di Butterworth, Filtro polinomiale di Lanshammar, Smoothing Splines. Metodo per stimare contemporaneamente frequenza di cut-off ottimale e varianza del rumore di osservazione Problema di dinamica inversa

Preliminary notions about modeling of the neuro-musculoskeletal system. Elements of kinematics of rigid bodies; the problem of 3D kinematic transformations; angular conventions. instantaneous kinematic: Angular velocity, IHA, pivot point Joint kinematics: Relative motion between two articulated rigid bodies; characterization of its kinematics by roto-translation axis for rigid displacements of finite amplitude; the choice of the joint axes; proposals for standardizing the definition of Anatomical Reference Systems and of Joint Axes; effects of various error sources on joint kinematics; Examples of movement analysis protocols used in clinics. Analytic Stereophotogrammetry: Direct Linear Transformation; calibration and intersection problems; model of a pinhole camera: use of homogeneous coordinates; the correspondence problem in stereo vision; epipolar constraint; fundamental and essential matrices. Digital signal processing: sampling theorem, aliasing, Butterworth filter, polynomial filter of Lanshammar, Smoothing Splines. Method for estimating simultaneously the optimum cut-off frequency and the variance of the observation noise Inverse dynamics problem


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

La valutazione del livello di apprendimento degli studenti consiste in due prove:
- una prova scritta, consistente nella soluzione di due o tre esercizi proposti su argomenti trattati nel corso, da completare in 90 o 120 minuti, secondo il tipo di esercizio;
- una prova orale, consistente nella discussione su uno o più temi trattati nel corso.
La prova scritta è propedeutica alla prova orale, per accedere alla quale lo studente deve avere ottenuto almeno la sufficienza nella prova scritta.
La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello della prova scritta. Nel caso di esito negativo per la prova orale, lo studente deve ripetere anche la prova scritta


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento, lo studente deve dimostrare, attraverso le prove descritte, di avere ben compreso i concetti esposti nel corso sulla modellistica del sistema motorio e deve dimostrare di avere ben chiare le nozioni di matematica e fisica applicate ai dati sperimentali tipici dell'analisi del movimento umano


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Ad ognuna delle prove prima indicate è assegnato un punteggio tra zero e trenta. Il voto complessivo,in trentesimi, è dato dalla media dei voti ottenuti nelle due prove,con arrotondamento all'intero per eccesso.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Affinché l'esito complessivo della valutazione sia positivo,lo studente deve conseguire almeno la sufficienza, pari a diciotto trentesimi,in ognuna delle prove descritte prima. La valutazione massima è raggiunta dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso nell'ambito delle prove. La lode è riservata agli studenti che, avendo svolto tutte le prove in modo corretto e completo,abbiano dimostrato una particolare brillantezza nella esposizione e nella redazione degli elaborati scritti.


Learning Evaluation Methods.

The assessment of student learning consists of two parts:
- A written test, consisting in the solution of two or three exercises on topics covered in the course, to be completed in 90 or 120 minutes, depending on the type of exercise;
- An oral, consisting in the discussion on one or more topics covered in the course.
The written test is in preparation for the oral exam, access to which the student must have obtained at least a pass in the written test.
The oral examination must be supported in the same appeal of the written test. In case of failure of the oral exam, the student must also repeat the written test.


Learning Evaluation Criteria.

To successfully pass the examination, the student must demonstrate, through the tests described, to have fully understood the concepts presented in the course and must demonstrate that he/she has very clear notions of mathematics and physics applied to experimental data typical of human movement


Learning Measurement Criteria.

For each of the tests specified before it is assigned a score between zero and thirty. The overall grade, is the average of the scores obtained in the two tests, with rounding to the entire excess.


Final Mark Allocation Criteria.

Because the overall outcome of the evaluation is positive, the student must achieve at least the sufficiency, equal to 18/30, in each of the tests described above. The highest rating is achieved by demonstrating a thorough understanding of the course content in the tests. Laudem is given to students who, having done all the tests so correctly, have demonstrated a particular brilliance in the exposition and in the preparation of written test.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

Cappello A., Cappozzo A., di Prampero P.E.: Bioingegneria della Postura e del Movimento, Pàtron editore, 2003.; Allard P., Cappozzo A., Lundberg A., Vaughan C.L. : Three-dimensional Analysis of Human Locomotion, Wiley, Chichester, England, 1997., Fioretti S.: Appunti delle lezioni disponibili su Moodle: https://lms.univpm.it/course/view.php?id=1218

Cappello A., Cappozzo A., di Prampero P.E.: Bioingegneria della Postura e del Movimento, Pàtron editore, 2003.
Allard P., Cappozzo A., Lundberg A., Vaughan C.L. : Three-dimensional Analysis of Human Locomotion, Wiley, Chichester, England, 1997.
Fioretti S.: Lesson notes available on Moodle: https://lms.univpm.it/course/view.php?id=1218


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2018-2019
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2018-2019

 


Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427