Métodos de Ensino
As aulas são organizadas em teóricas, onde são apresentados e discutidos os conceitos e teoria relevante e aulas laboratoriais, onde os alunos têm a oportunidade de trabalhar em grupos na aplicação desses conceitos de forma prática, em contexto experimental ou de simulação. Os alunos terão oportunidade de usar, programar e desenvolver o modelo virtual de um manipulador, aplicar diversas estratégias de controlo em ambiente simulado e real, explorar aplicações em reabilitação dos membros superiores e inferiores, bem como usar sistemas hápticos em simulações de Teleoperação com Telepresença. Vão conhecer e usar sistemas abertos para desenvolvimento de software para cirurgia robótica (tais como 3D Slicer, ROS Med ou similares).
Resultados de Aprendizagem
A Unidade Curricular (UC) de Robótica Médica pretende proporcionar aos estudantes uma compreensão abrangente dos princípios, tecnologias e aplicações da robótica no domínio médico. No final da UC, o estudante deverá ser capaz de: compreender os fundamentos da cinemática, dinâmica e controlo de robôs; analisar e implementar estratégias de controlo de posição, força e impedância; conhecer e compreender os desafios e soluções nas diferentes vertentes de robótica médica, incluindo cirurgia robótica, robótica de reabilitação, próteses robóticas e robótica de assistência.
Programa
1. Introdução à Robótica Médica
2. Movimentação de Corpos Rígidos
-Rotações, transformações homogéneas e representação de poses
3. Manipuladores Robóticos
-Cinemática direta e inversa
-Jacobiano: velocidades e forças
-Força e binário
4. Planeamento de Trajetórias
-Trajetórias de posição, velocidade e força
5. Cinemática e Cinética do Passo Humano
-Modelação e aplicação
6. Sistemas Robóticos Móveis
-Tipos de locomoção e tração
-Cinemática, perceção e localização
7. Controladores e Arquiteturas de Controlo
-Controladores clássicos, modernos e avançados
-Estratégias e arquiteturas de controlo
8. Cirurgia Robótica
-Integração com sistemas de imagem médica
-Realidade aumentada
-Modelação da interação e controlo de força
-Telemanipulação e feedback háptico
9. Próteses Robóticas
– Interface homem-robô
– Estimulação neuronal e feedback sensorial
– Próteses dos membros superiores e inferiores
10. Robótica de Reabilitação e Assistência
Docente(s) responsável(eis)
Fernanda Madureira CoutinhoMétodos de Avaliação
- - Exame - 60.0%
- - Trabalho Individual e/ou de Grupo - 40.0%
Estágio(s)
NAO
Bibliografia
Iqbal, F., Gupta, P., Kumar, V., et al. (2024). Biomedical Robots and Devices in Healthcare: Opportunities and Challenges for Future Applications. ISBN:?9780443222078
Coutinho, F. (2022). Contact Stiffness Estimation Techniques for Robotic Manipulation. LAP Lambert Academic Publishing. ISBN: 6137421295
Zequi, S. de C. & Ren, H. (Eds.). (2024). Handbook of Robotic Surgery. Academic Press. ISBN 978-0-443-13271-1
Abedin-Nasab, M. H. (Ed.). (2019). Handbook of Robotic and Image-Guided Surgery. Elsevier. ISBN: 978-0-12-814245-5
Zequi, S. de C., & Ren, H. (Eds.). (2024). Handbook of Robotic Surgery. Academic Press. ISBN: 978-0-443-13271-1. DOI: 10.1016/C2022-0-02001-8
Cardona, M., & Serrano, F. E. (2025). Rehabilitation Robotics: Kinematics, Dynamics, and Control Techniques. Springer, Cham. DOI:10.1007/978-3-031-83655-8
Troccaz, J. (2013). Medical Robotics. Wiley-ISTE. ISBN-13: 9781848213340
Craig, J. (1989). Introdution to Robotics Mechanics and Control. Addison-Wesley