Basic information
- Field of study
- Biomedical Engineering
- Major
- -
- Organisational unit
- Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
- Study level
- First-cycle (engineer) programme
- Form of study
- Full-time studies
- Profile
- General academic
- Didactic cycle
- 2025/2026
- Course code
- EIBMS.Ii10.01549.25
- Lecture languages
- Polish
- Mandatoriness
- Obligatory
- Block
- General Modules
- Course related to scientific research
- Yes
|
Period
Semester 5
|
Method of verification of the learning outcomes
Exam
Activities and hours
Lectures:
28
Laboratory classes: 14 |
Number of ECTS credits
4
|
Course's learning outcomes
| Code | Outcomes in terms of | Learning outcomes prescribed to a field of study | Methods of verification |
| Knowledge – Student knows and understands: | |||
| W1 | ma wiedzę dotyczącą modelowania i analizy ruchu oraz oddziaływań w układach biomechanicznych, sprzęcie rehabilitacyjnym i medycznym. | IBM1A_W01, IBM1A_W04 | Completion of laboratory classes |
| W2 | Ma wiedzę dotyczącą wybranych metod modelowania i analizy układów biomechanicznych i innych o złożonej naturze np. elektromechanicznych, akustomechanicznych itp | IBM1A_W01, IBM1A_W03, IBM1A_W04 | Completion of laboratory classes |
| W3 | Ma podstawową wiedzą z zakresu technik informacyjnych i pomiarowych w biomechanice, | IBM1A_W03, IBM1A_W04, IBM1A_W07 | Completion of laboratory classes |
| W4 | Ma podstawową wiedzę w zakresie inżynierii systemów rehabilitacji ruchowej | IBM1A_W04, IBM1A_W06, IBM1A_W11 | Completion of laboratory classes |
| Skills – Student can: | |||
| U1 | potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje,dokonywać ich interpretacji i krytycznej oceny, a także wyciągać wnioski oraz formułować i wyczerpująco uzasadniać opinie | IBM1A_U01 | Completion of laboratory classes |
| U2 | potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne — w razie potrzeby odpowiednio je modyfikując — do modelowania i weryfikacji systemów biologicznych i technicznych | IBM1A_U03, IBM1A_U05, IBM1A_U07 | Completion of laboratory classes |
| U3 | potrafi posługiwać się metodami i narzędziami inżynierii biomedycznej, w tym: projektować mechanizmy, konstrukcje, metody i urządzenia, wykorzystywać wzorce projektowe, wybierać narzędzia wspomagające projektowanie, oraz dobierać metody prototypowania i testowania | IBM1A_U07 | Completion of laboratory classes |
| U4 | potrafi przeanalizować sposób działania i poddać krytycznej ocenie metody i rozwiązania techniczne zastosowane w wybranych aparatach i urządzeniach medycznych a także wskazać sposoby ich ulepszenia | IBM1A_U08 | Completion of laboratory classes |
| U5 | potrafi porównać rozwiązania istniejących systemów aparatury medycznej i rehabiltacyjnej ze względu na zadane kryteria użytkowe i ekonomiczne oraz wskazać możliwości ich ulepszenia | IBM1A_U08 | Completion of laboratory classes |
| Social competences – Student is ready to: | |||
| K1 | potrafi opracowywać modele oraz nowe urządzenia w sposób kreatywny i innowacyjny dostrzegając problemy i zapotrzebowanie społeczne | IBM1A_K01, IBM1A_K02 | Completion of laboratory classes |
| K2 | Umie rozwiązywać specjalistyczne problemy z zakresu mechaniki umiejętnie współpracując i w zespole interdyscyplinarnym | IBM1A_K03 | Completion of laboratory classes |
Student workload
| Activity form | Average amount of hours* needed to complete each activity form | |
| Lectures | 28 | |
| Laboratory classes | 14 | |
| Preparation for classes | 20 | |
| Realization of independently performed tasks | 27 | |
| Examination or final test/colloquium | 2 | |
| Preparation of project, presentation, essay, report | 15 | |
| Student workload |
Hours
106
|
|
| Workload involving teacher |
Hours
42
|
|
* hour means 45 minutes
Program content
| No. | Program content | Course's learning outcomes | Activities |
| 1. |
Obserwacje zjawisk mechanicznych i biomechanicznych wokół nas: Seria prostych eksperymentów: Badanie siły tarcia, wyznaczanie stożka tarcia. Obserwacja efektu Magnusa w wodzie i powietrzu, Wahadło i wahadło podwójne. Powstawanie siły Coriolisa. Badanie ruchu obrotowego. Siła bezwładności, siła oporu aerodynamicznego, siła nośna. |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5 | Laboratory classes |
| 2. |
1. Biomechanika - rys historyczny. Dziedzina i metody badań.: Przedstawienie rozwoju historycznego biomechaniki. Przedstawienie rozwoju metod badawczych, podstawowych pojęć modeli, odniesienie do innych działów nauki: mechaniki, fizyki, materiałoznawstwa, anatomii, wytrzymałości materiałów itd. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 3. |
2. Kinematyka punktu. Metody badania ruchu w biomechanice: Wektory i działania na wektorach. Tor, prędkość i przyspieszenie. Eksperymentalne metody badania ruchu w biomechanice. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 4. |
Statyka i kinetostatyka układów mechanicznych i biomechanicznych: Przykłady zastosowań równań statyki i kinetostatyki w analizie konstrukcji sprzętu medycznego. |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5 | Laboratory classes |
| 5. |
Struktura różnorodnych układów biomechanicznych.: Rodzaje więzów, pary kinematyczne, łańcuchy kinematyczne, manipulatory medyczne jako przykład mechanizmów przestrzennych. obliczenia ruchliwości mechanizmów. |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5 | Laboratory classes |
| 6. |
3. Statyka i kinetostatyka układów mechanicznych. Przykłady zastosowania w analizie konstrukcji sprzętu medycznego.: Warunki równowagi płaskich i przestrzennych modeli układów biomechanicznych. Metoda kinetostatyki. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 7. |
Ruch w układach biomechanicznych.: Analiza kinematyczna mechanizmów i układów biomechanicznych. Analityczne metody wyznaczania trajektorii ruchu, prędkości i przyspieszeń. |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5 | Laboratory classes |
| 8. |
4. Struktura i klasyfikacja różnorodnych układów biomechanicznych: Rodzaje więzów, pary kinematyczne, łańcuchy kinematyczne, manipulatory medyczne jako przykład mechanizmów precyzyjnych. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 9. |
5. Kinematyka ciała sztywnego: Tor, prędkość i przyspieszenie punktów bryły w ruchu postępowym, obrotowym, płaskim i dowolnym. Przykłady zastosowania w analizie konstrukcji sprzętu medycznego. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 10. |
Analiza kinematyczna mechanizmów płaskich.: Grafoanalityczna metoda wyznaczania prędkości i przyspieszeń. Plany prędkości i przyspieszeń |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5 | Laboratory classes |
| 11. |
6. Ruch złożony: Układ unoszenia.Ruch wzgledny ruch unoszenia. Położenie, prędkość i przyspieszenie punktu w ruchu złożonym. Dynamika ruchu wzglednego punktu materialnego. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 12. |
Grafoanalityczna metoda wyznaczania reakcji dynamicznych w parach kinematycznych mechanizmów płaskich |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5 | Laboratory classes |
| 13. |
7. Analiza kinematyczna mechanizmów i układów biomechanicznych: Analiza kinematyczna mechanizmów i układów biomechanicznych. Wykreślne i analityczne metody wyznaczania trajektorii ruchu, prędkości i przyspieszeń. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 14. |
Ruch złożony: Badanie ruchu kończyny dolnej. Badanie ruchu egzoszkieletu kończyny dolnej. Pomiary wielkości kinematycznych za pomocą czujników przyspieszenia oraz systemem wizyjnym. |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5 | Laboratory classes |
| 15. |
8. Dynamika punktu i układu punktów materialnych.: Dynamika swobodnego i nieswobodnego punktu matrialnego. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 16. |
9. Współrzędne uogólnione. Zasada prac wirtualnych: Więzy i wspólrzędne uogólnione układu punktów materialnych. Przemieszczenia wirtualne. Zasada prac wirtualnych. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 17. |
10. Równania Lagrangea II rodzaju: Energia kinetyczna i potencjalna. Siły i potencjał dyssypacji. Budowa równań ruchu złożonych układów mechanicznych i elektromechanicznych. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 18. |
11. Modele reologiczne. Modele i badania własności tkanek: kości mięśni, ścięgien: Modele reologczne: Kevina-Voigta, Maxwella i standardowy. Zjawisko relaksacji. Podporowa i ruchowa funkcja szkieletu. Biomechaniczne właściwości kości, mięśni, powięzi i ścięgien. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 19. |
Badanie właściwości mechanicznych tkanek i mięsni: Badanie charakterystyki siły mieśni i ich technicznych odpowiedników. Badanie zmęczenia mięsni. Wyznaczanie charakterystyki generowanej siły technicznych „zamienników mieśni”. Wyznaczanie charakterystyki współczynnika sprężystości różnych materiałów metodą dwuakcelerometryczną. Badanie egzoszkieletu kończyny górnej. |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5 | Lectures |
| 20. |
Badanie i modelowanie zderzenia: Analiza oddziaływań dynamicznych w trakcie skoku. Zastosowanie bezdotykowych metod pomiarowych wielkości kinematycznych do badania zjawiska zderzenia. |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5 | Lectures |
| 21. |
12 Elementarna teoria zderzenia. Zastosowania modeli zderzenia w biomechanice: Siły zderzeniowe. Zderzenie dwoch punktów materialnych zderzenie dwóch brył. Działanie impulsu siły. Testy zderzeniowe. Mody fałdowania. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 22. |
Praca kontrolna |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5, K1, K2 | Laboratory classes |
| 23. |
14 Modelowanie geometryczne (powierzchniowe i bryłowe) rzeczywistych układów biomechanicznych z wykorzystaniem wyników obrazowania medycznego i MES: Modelowanie geometryczne (powierzchniowe i bryłowe) rzeczywistych układów biomechanicznych z wykorzystaniem wyników obrazowania medycznego przy użyciu różnych metod: triangulacji, tesalacji, B-Spline. Dyskretyzacja. MES |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 24. |
15 Analiza statyczna i dynamiczna złożonych układów. Modelowanie strefy kontaktu podukładów biomechanicznych. Modelowanie układów o zmiennej strukturz: Przykłady tworzenia zaawansowanych modeli układów biomechanicznych. |
W1, W2, W4 | Lectures |
| 25. |
Modele bryłowe ciała człowieka.: Modele bryłowe ciała człowieka. Wyznaczanie położenia środka ciężkości ciała człowieka. Pomiary goniometryczne. Wyznaczanie położenia środka masy brył. Obliczenia momentów bezwładności. |
W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, U4, U5 | Lectures |
Extended information/Additional elements
Teaching methods and techniques :
Lectures
| Activities | Methods of verification | Credit conditions |
|---|---|---|
| Lectures | Completion of laboratory classes | Aktywność na zajęciach, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Rozwiązanie testu |
| Lab. classes | Completion of laboratory classes | Aktywność na zajęciach, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Praca kontrolna |
Rules of participation in given classes, indicating whether student presence at the lecture is obligatory
Lectures: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego. Laboratory classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Literature
Obligatory- 1. Będziński R.: Biomechanika Inżynierska. Zagadnienia wybrane. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1997
- 2. Felis J. Jaworowski H. Teoria Mechanizmów i maszyn. Przykłady i zadania. AGH. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków, 2004
- 3. Nizioł J.: Metodyka rozwiązywania zadań z mechaniki. WNT, 2006
- 4. Zagrobelny Z., Woźniewski M.: Biomechanika Kliniczna. Część Ogólna. Wydawnictwo AWF, Wrocław, 2007
- 5. Leyko J., Mechanika ogólna, t.2, PWN, Warszawa
- 6. Zawadzki, J.Siuta W.: Mechanika ogólna t1 i t2., PWN, Warszawa
Scientific research and publications
Publications- Publikacje naukowe osoby prowadzącej projekt dostępne są w Bibliografii Publikacji Pracowników AGH (https://bpp.agh.edu.pl/)