Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy XXIV Ciclo di Dottorato in Meccanica Applicata curriculum Biomeccanica S ISTEMI.

Presentazione sul tema: "Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy XXIV Ciclo di Dottorato in Meccanica Applicata curriculum Biomeccanica S ISTEMI."— Transcript della presentazione:

1 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy XXIV Ciclo di Dottorato in Meccanica Applicata curriculum Biomeccanica S ISTEMI E M ODELLI PER LA B IOMECCANICA DEL C ORPO U MANO Dottorando: Marco Ometto Tutor: Giovanni Legnani

2 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy C ICLOERGOMETRO PER H ANDBIKE 2

3 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy C ARATTERISTICHE E FUNZIONALITÀ velocità Potenza costante Coppia Iperbolica velocità Potenza Coppia tempo test incrementale (Potenza) Potenza Coppia Costante Latleta può scegliere la cadenza di pedalata che preferisce. 3

4 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy C ICLOERGOMETRO PER HANDBIKE : F IRMWARE 4 CAN bus Stop, Emergency NoOp Const Power Poly Torque User command Motore Brushless CONVERTITORE Il convertitore esegue uno script (simile a Matlab) per lesecuzione della Macchina a Stati. Il protocollo CAN permette di cambiare i valori di alcune variabili dello script; ricevere informazioni sullo stato del motore (corrente, velocità); gestire i parametri del controllo.

5 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy C ICLOERGOMETRO : M ANOPOLA S TRUMENTATA 5 Due celle a ponte intero, forza parallela e perpendicolare allasse verticale della manopola. Un encoder ottico per la misura dellangolo di manovella. Un potenziometro per langolo della manopola (risp. manov.). Incertezza per modello quadratico: cella orizzontale 2.7381 N -> 0.27912 kg cella verticale 1.0477 N -> 0.1068 kg

6 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy FT FR pushing pulling 90° 270° 180° Crank angle 0° La trazione prevale sulla spinta Seppur significativa, la componente radiale non produce coppia motrice trazione spinta FT Comp. Tangenziale FR comp. Radiale 6

7 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy Q INDEX valori alti di Q potrebbero indicare migliore coordinazione / maggiore destrezza. Qi subjectLoadHRSpine % [W][bpm]injury 59% B.S.60143 C7 52% S.M.60153 C7 53% C.M.80123 T10 57% B.M.100175 T8 61% S.L.110172 T4 60% C.A.160194 AMPUTEE 66% A.M..160183 T7 63% G.G.160168 T10 7 Potenze maggiori presentano indice Q più elevato: può essere correlato alla necessità di diminuire gli sprechi di energia

8 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy 90°270° 180° 0° 90°270° 180° 0° [N] FT forza tangenziale positiva FR forza radiale positiva FR forza radiale negativa atleta esperto, 60 anni, lesione T10 Q=63% Trazione D IAGRAMMI P OLARI DI F ORZE A PPLICATE E EMG Blu -> Muscolo Tricipite Arancio -> Muscolo Bicipite Spinta 8

9 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy S ISTEMI A UTOMATICI PER LA R IABILITAZIONE 9 S TEPPER ASSISTITO DA FES S ISTEMA M ECCATRONICO PER LA RIABILITAZIONE DELL ARTO SUPERIORE R EWALK

10 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy S ISTEMA M ECCATRONICO PER LA R IABILITAZIONE DELL A RTO S UPERIORE 10 CAN bus Motore CONVERTITORE P RIMA V ERSIONE (B ANCO P ROVA ) SCOPO: verificare la fattibilità dei controlli piramidale con cella di carico in autoapprendimento LOGICA E CALCOLI A CARICO DEL CONVERTITORE memoria limitata funzioni - numero stati controlli - sicurezze record valori e posizioni due soli ingressi analogici amplificatore esterno per cella di carico I CONTROLLI POSSONO FUNZIONARE E NON ORIGINANO INSTABILITÀ

11 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy 11 S ECONDA V ERSIONE CAN bus Motore CONVERTITORE SCOPO: ripensare il layout del controllo per ottenere maggiori prestazioni e una interfaccia più user friendly. LOGICA E CALCOLI SVOLTI DAL PC memoria illimitata sdoppiamento controlli – sicurezze record valori e posizioni ingressi analogici espandibili (NI-DAQ) convertitore sfruttato per le caratteristiche avanzate di motion control (tabella PVT) ottimizzazione comunicazione bus CAN INTERFACCIA UTENTE MIGLIORATA MIGLIORATI CONTROLLI CON FEEDBACK DI FORZA AGGIUNTO CONTROLLO EMG S ISTEMA M ECCATRONICO PER LA R IABILITAZIONE DELL A RTO S UPERIORE

12 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy P UBBLICAZIONI, C ONVEGNI, C ORSI 12 PUBBLICAZIONI Development of a F.E.S. assisted stepper for lower limb rehabilitation, in XI° Congress of the European Federation for Research in Rehabilitation Proc., Riva del Garda, May 2011. Control strategies for a mechatronic device for elbow rehabilitation, in XI° Congress of the European Federation for Research in Rehabilitation Proc., Riva del Garda, May 2011. Multi-parameters wireless shirt for physiological monitoring, in VI° IEEE International Symposium on Medical Measurements and Application Proc., Bari, May 2011 Measurements of exerted forces during handcycling. preliminary results in XXIII° Congress of the International Society of Biomechanics Proc., Brussels, B, July 2011 Exerted forces during handcycling. Experimental results accepted in XX° AIMETA Congress, Bologna, September 2011. CONVEGNI - CORSI Sicurezza dei dispositivi medici: efficacia delle norme vigenti e nuove tecnologie, Milano, Dicembre 2010. XX° Congresso AIMETA, Bologna, Settembre 2011

13 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy GRAZIE

14 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy 14

15 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy C ONTROLLO EMG 15

16 Brescia University Mechanical and Industrial Engineering Department Italy C ONTROLLO CON C ELLA DI C ARICO 16

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