Informacje podstawowe
- Kierunek studiów
- Inżynieria Biomedyczna
- Specjalność
- Biomechanika i robotyka
- Jednostka organizacyjna
- Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
- Poziom kształcenia
- Studia magisterskie inżynierskie II stopnia
- Forma studiów
- Stacjonarne
- Profil studiów
- Ogólnoakademicki
- Cykl dydaktyczny
- 2025/2026
- Kod przedmiotu
- EIBMBRS.IIi1.01565.25
- Języki wykładowe
- polski
- Obligatoryjność
- Obowiązkowy
- Blok zajęciowy
- Przedmioty ogólne
- Przedmiot powiązany z badaniami naukowymi
- Tak
|
Okres
Semestr 1
|
Forma zaliczenia
Zaliczenie
Forma prowadzenia i godziny zajęć
Wykład:
14
Ćwiczenia audytoryjne: 14 Ćwiczenia laboratoryjne: 14 |
Liczba punktów ECTS
4
|
Cele kształcenia dla przedmiotu
| C1 | Celem modułu jest poznanie budowy typowych biomedycznych konstrukcji mechatronicznych oraz nabycie umiejętności projektowania i symulacji urządzeń biomedycznych w środowisku programów CAD i FEM. Celem modułu jest integracja wiedzy medycznej z metodami projektowania i prototypowania w celu budowy innowacyjnego sprzętu medycznego |
Efekty uczenia się dla przedmiotu
| Kod | Efekty w zakresie | Kierunkowe efekty uczenia się | Metody weryfikacji |
| Wiedzy – Student zna i rozumie: | |||
| W1 | Ma podstawową wiedzę z zakresu modelowania układów biologicznych i technicznych oraz inżynierskich metod obliczeniowych | IBM2A_W01, IBM2A_W09 | Aktywność na zajęciach, Wykonanie ćwiczeń, Wykonanie projektu, Sprawozdanie, Wynik testu zaliczeniowego, Odpowiedź ustna |
| W2 | Ma wiedzę dotyczącą projektowania podstawowych zespołow urządzeń medycznych i rehabilitacyjnych i ich bezpiecznego użytkowania | IBM2A_W01, IBM2A_W08 | Aktywność na zajęciach, Wykonanie ćwiczeń, Wykonanie projektu, Sprawozdanie, Wynik testu zaliczeniowego, Odpowiedź ustna |
| Umiejętności – Student potrafi: | |||
| U1 | Ma umiejętności twórczego powiązania wiedzy medycznej z metodami projektowania i prototypowania w celu budowy innowacyjnego sprzętu medycznego | IBM2A_U05, IBM2A_U06 | Aktywność na zajęciach, Wykonanie ćwiczeń, Wykonanie projektu, Sprawozdanie, Zaangażowanie w pracę zespołu, Wynik testu zaliczeniowego, Odpowiedź ustna |
| Kompetencji społecznych – Student jest gotów do: | |||
| K1 | Ma umiejętność poszukiwania nowych rozwiązań pomagających rozwiązywać problemy pacjenta i personelu medycznego | IBM2A_K01, IBM2A_K04 | Aktywność na zajęciach, Wykonanie ćwiczeń, Wykonanie projektu, Sprawozdanie, Zaangażowanie w pracę zespołu, Odpowiedź ustna |
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć
Celem modułu jest zapoznanie studentów z wiedzą na temat konstrukcji biomechanicznych
Nakład pracy studenta
| Rodzaje zajęć studenta | Średnia liczba godzin* przeznaczonych na zrealizowane aktywności | |
| Wykład | 14 | |
| Ćwiczenia audytoryjne | 14 | |
| Ćwiczenia laboratoryjne | 14 | |
| Samodzielne studiowanie tematyki zajęć | 32 | |
| Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe | 2 | |
| Przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania | 25 | |
| Łączny nakład pracy studenta |
Liczba godzin
101
|
|
| Liczba godzin kontaktowych |
Liczba godzin
42
|
|
* godzina (lekcyjna) oznacza 45 minut
Treści programowe
| Lp. | Treści programowe | Efekty uczenia się dla przedmiotu | Formy prowadzenia zajęć |
| 1. |
1. Cel, metody analizy oraz projektowania konstrukcji biomechanicznych i biomechatronicznych. 2. Modelowanie mechatroniczne na przykładzie ortez. 3. Pomiarowe systemy rozproszone i wbudowane w konstrukcjach sprzętu medycznego. 4. Typowe podukłady spotykane w konstrukcjach bioinżynieryjnych. Połączenia komponentów mechanicznych. 5. Modele dynamiczne układów biomechanicznych. 6. Analiza układów biomechanicznych z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Stan naprężenia i stan odkształcenia.: Siły zewnętrzne i wewnętrzne. Naprężenia. Materiał rzeczywisty i jego idealizacja. Ciała izotropowe i anizotropowe. Płaski stan naprężenia. Koło Mora. Kierunki główne i naprężenia główne. Maksymalne naprężenia styczne. Zmiana objętości i kształtu. 7. Wybrane technologie wytwarzania konstrukcji biomechanicznych, metody szybkiego prototypowania, wybrane przykłady technologii na przykładzie wykonywania indywidualnych implantów medycznych. |
W1, W2, U1, K1 | Wykład |
| 2. |
1. Tworzenie koncepcji i prostych modeli sprzętu rehabilitacyjnego 2. Kryteria oceny i synteza struktury układu 3. Synteza struktury układu biomedycznego z wykorzystaniem baz elementów znormalizowanych i komercyjnych podukładów. 4. Analiza i symulacja ruchu układów biomechanicznych: kinematyka i dynamika ruchu 5. Analiza stanu naprężenia i odkształcenia układów biomechanicznych z wykorzystaniem modeli MES. 6. Parametryzacje elementu. Optymalizacja jedno i wielokryterialna 7. Tworzenie dokumentacji 2D i 3D konstrukcji sprzętu rehabilitacyjnego |
W1, W2, K1 | Ćwiczenia audytoryjne |
| 3. |
W ramach zajęć laboratoryjnych zrealizowany zostanie projekt urządzenia wspomagającego układ mięśniowo-szkieletowy człowieka. Projekt obejmuje przegląd artykułów, propozycję koncepcji urządzenia, modelowanie bryłowe elementów mechanicznych, wybór podukładów elektronicznych, analizę działania prototypu i optymalizację konstrukcji. |
W1, W2 | Ćwiczenia laboratoryjne |
Informacje rozszerzone
Metody i techniki kształcenia :
Symulacja (np. scenariusze wydarzeń, VR/ AR), Demonstracja, instruktaż, Metoda problemowa (ang. Problem Based Learning), Mini wykład, Dyskusja, Kształcenie zdalne, Studium przypadku (ang. case study), Praca grupowa, Design thinking, Metoda projektowa (ang. Project Based Learning)
| Rodzaj zajęć | Metody zaliczenia | Warunki zaliczenia przedmiotu |
|---|---|---|
| Wykład | Aktywność na zajęciach, Wynik testu zaliczeniowego | zgodnie z regulaminem studiów |
| Ćwiczenia audytoryjne | Aktywność na zajęciach, Wykonanie ćwiczeń, Sprawozdanie, Odpowiedź ustna | zgodnie z regulaminem studiów |
| Ćwiczenia laboratoryjne | Aktywność na zajęciach, Wykonanie projektu, Zaangażowanie w pracę zespołu, Odpowiedź ustna | zgodnie z regulaminem studiów |
Dodatkowy opis
Praca nad mini-projektami realizowanymi na ćwiczeniach laboratoryjnych odbywa się w małych zespołach utworzonych w trakcie pierwszych zajęć. Grupy realizują tematy z listy dostarczonej przez prowadzącego z możliwością wykonania samodzielnie zapronowanego modelu po uzyskaniu akceptacji tematu przez prowadzącego.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu
Uczestnictwo w wykładach jest nieobowiązkowe. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest uzyskanie oceny wyższej niż niedostateczna ze wszystkich ćwiczeń wchodzących w skład programu laboratorium. Na tą ocenę skłąda sie aktywnośc na zajęciach, odpowiedzi ustne, a także oddanie sprawozdania lub innych materiałów w zakresie i formie wymaganej przez osobę prowadzącą. W szczególności w przypadku projektów polegających na wytworzeniu oprogramowania wymagane jest przekazanie osobie prowadzącej kodu źródłowego - będącego własnością AGH. Studentom przysługują trzy terminy egzaminów zgodnie z regulaminem studiów. Do egzaminu w terminie poprawkowym wymagane jest zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej
Średnia ważona ćwiczeń audytoryjnych, oceny z projektu oraz testu zaliczeniowego materiału wykładu.
Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach
Nieobecność na zajęciach obowiązkowych wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie i terminie wyznaczonym przez prowadzącego, nie później niż w ostatnim tygodniu trwania zajęć. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa obowiązkowe zajęcia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne nie zalicza zajęć obowiązkowych. Student, który beż usprawiedliwienia opuścił więcej niż trzy zajęcia nie zalicza przedmiotu.
Wymagania wstępne i dodatkowe
Student posiada wiedzę dotyczącą metod zapisu konstrukcji oraz komputerowego wspomagania prac inżynierskich. Zna podstawy programowania, analizy sygnałow, mechaniki i wytrzymałości materiałów. Ma umiejętność posługiwania się literaturą techniczną i medyczną w zakresie podstawowym, umiejętność pisania raportów i sprawozdań oraz prezentacji wykonanych zadań.
Zasady udziału w poszczególnych zajęciach, ze wskazaniem, czy obecność studenta na zajęciach jest obowiązkowa
Wykład: 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. Ćwiczenia audytoryjne: Studenci wykonują zadania projektowe zgodnie z materiałami i instrukcjami udostępnionymi przez prowadzącego rozwiązując przedstawione problemy i zadania korzystając z pomocy prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane przez kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Ocenie podlega sposób wykonania zadania oraz efekt końcowy. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych i wykonaniu mini-projektu.
Literatura
Obowiązkowa- Osiński Z.: Podstawy konstrukcji maszyn
- Dokumentacja on line; Fusion 360, Inventor, Ansys, Strand7
- Dobrzański T.: Rysunek techniczny maszynowy.
- M. Niezgodziński T. Niezgodziński: Wytrzymałość materiałów - WNT - Warszawa
- Nizioł J.: Mechanika techniczna, Warszawa, 2005.
- Uhl T.: Projektowanie mechatroniczne. Zagadnienia wybrane. Katedra Robotyki i Dynamiki Maszyn, Akademia Górniczo – Hutnicza w Krakowie, Kraków 2002.
- Wojnarowski J., Nowak A.: Mechanika manipulatorów – robotów. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2007.
- Maciej Paszyński.: Klasyczna i izogeometryczna metoda elementów skończonych 2022 skrytp AGH on-line
Badania i publikacje
Publikacje- Publikacje naukowe osoby prowadzącej projekt dostępne są w Bibliografii Publikacji Pracowników AGH (https://bpp.agh.edu.pl/)