Universitat Internacional de Catalunya
Computación, Robótica y Biónica 2
Otras lenguas de impartición: catalán, castellano,
Profesorado
Hay que convenir una cita con el profesor mediante correo electrónico institucional.
Presentación
La primera parte de la asignatura se presenta el potencial del microcontrolador Arduino, y funcionamiento de los sensores y actuadores más utilidades en la robótica médica para dotar al estudiante de los conocimientos básicos para el diseño e implementación de prótesis activas e interfaces humano-máqina-humano ( HMI). También se realiza un breve introducción a la ingeniería de control moderna para resolver problemas de medida y control automático en el ámbito de la Ingeniería Biomédica.
La segunda parte del curso se centrará en la neuroingeniería de la función motora y sensorial, que aporta métodos del a neurociencia y la ingeniería para diseñar soluciones a problemas asociados a limitaciones y disfunciones motoras y sensoriales. En particular, se estudiará la rehabilitación o recuperación de las funciones motrices y sensoriales mediante el uso de neuroprótesis. Dado el carácter multidisciplinar de las prótesis neuronales, este campo ha adoptado múltiples terminologías que se utilizan sinònimament, tales como: dispositivos biónicos, neuroprótesis o prótesis neuronales.
Requisitos previos
Para acceder al curso es requisito haber cursado las siguientes asignaturas:
Asignaturas de primer curso
Cálculo
Asignaturas de segundo curso
Informática*
Fundamentos y sistemas electrónicos
Teoría de señales y sistemas
Asignaturas de tercer curso
Computación, Robótica y biónica 1
Neurociencias Aplicadas a la Ortoprótesis (Recomendable, pero no obligatoria)
* Se requiere haber alcanzado un buen nivel de programación y pensamiento computacional.
Objetivos
- Describir que es la Neuroingeniería y sus principales áreas de aplicación.
- Conocer las diferentes neuroprótesis presentes en la Neuroingeniería y su principio de funcionamiento.
- Comprender la diferencia entre un sensor y un actuador.
- Diferenciar entre una prótesis activa y pasiva y conocer sus ventajas y limitaciones.
Competencias/Resultados de aprendizaje de la titulación
- CN01 - Describir los aspectos relacionados con la bioingeniería basándose en libros específicos de la materia juntamente con publicaciones científicas en la frontera del conocimiento.
- CN06 - Definir los principios fundamentales de las tecnologías que se emplean en el diseño y la fabricación de micro y nanosensores en áreas biotecnológicas.
- CP01 - Interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
- CP04 - Producir estructuras fijas y removibles en las aplicaciones de dispositivos médicos.
- CP08 - Aplicar las metodologías y herramientas biotecnológicas para la investigación, desarrollo y producción de productos y servicios.
- HB01 - Comunicar de manera oral o escrita ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
- HB04 - Evaluar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas a través del análisis y la aplicación de los principios y métodos de calidad.
- HB05 - Integrar una tercera lengua, habitualmente el inglés, en un ambiente multilingüe y multidisciplinario, con un nivel oral y escrito adecuado y aplicando la terminología propia de la bioingeniería.
- HB07 - Relacionar el bienestar con la globalización y la sostenibilidad, y lograr habilidades para el uso de la técnica, la tecnología, la economía y la sostenibilidad de forma equilibrada y compatible entre ellas.
- HB12 - Evaluar los sistemas y procesos de fabricación, metrología y control de calidad.
- HB14 - Discriminar los conceptos de la ingeniería que se pueden aplicar en el campo de la biología y de la salud.
Resultados de aprendizaje de la asignatura
Al finalizar esta materia los alumnos serán capaces de:
● Distinguir los fundamentos conceptuales y metodológicos de las diferentes plataformas que forman la bioingeniería: biotecnología, nanotecnología, farmacología, inmunología, microbiología, modelización, proteómica y genómica, drug delivery, project management...
● Aplicar los fundamentos de la bioingeniería en campos como la ingeniería de tejidos, las órtesis, las prótesis dentales, la creación de una start-up, la sostenibilidad y el diseño, la fabricación y la caracterización de nuevos dispositivos médicos.
● Definir las características de los implantes, prótesis dentales, férulas radiológicas y quirúrgicas, relacionándolos con la osteointegración, la rehabilitación protésica y la prescripción facultativa.
● Definir los materiales y los procesos utilizados en la fabricación de los implantes, prótesis dentales, férulas radiológicas y quirúrgicas.
Contenidos
Bloque 1. Computación y robótica.
1. La plataforma Arduino.
1.1 La familia Arduino.
1.2 La placa Arduino UNO.
1.2 La placa Arduino MKR1001.
1.3 El entorno de desarrollo integrado, IDE.
1.4 Puertos de entrada y salida. Entradas y salidas digitales. Entradas analógicas. Salidas analógicas. puertos PWM
1.5 El lenguaje de programación Arduino.
1.6 Extensiones para Arduino (Shields).
2. Sensores y actuadores
2.1 Actuadores: motor de corriente continua, servomotores, LEDs, LCDs.
2.1.1 Conexión de Arduino con actuadores.
2.2. Sensores: potenciómetros, fuerza, temperatura.
2.2.1 Conexión de Arduino con sensores.
2.3 Las bibliotecas Arduino para el control de sensores y actuadores.
3. Protocolos de comunicación
3.1 Protocolo UART.
3.2 Protocolo SPI.
3.3 Protocolo I2C.
3.4 Protocolo Wi-Fi.
3.5 Ethernet.
3.6 Bluetooth.
4 Conexión de Arduino con software externo
4.1 Conexión de Arduino con Matlab
4.2 Conexión de Arduino con Simulink.
Actividades experimentales: adquirir datos de sensores, control de la velocidad y posición de los motores de corriente continua, control de la posición de los servomotores.
Bloque 2. biónica. Función motora y sensorial. (Proyecto Practico)
1. La señal muscular (EMG)
1.1 Origen de la señal muscular.
1.2. Registro y procesamiento de la actividad muscular.
1.2.1 Electromiografía (EMG).
1.2.2 Interfaces neuronales PNS.
Metodología y actividades formativas
Modalidad totalmente presencial en el aula
| ACTIVIDAD FORMATIVA | METODOLOGÍA | COMPETENCIAS |
| El aprendizaje orientado a proyectos es un método basado en el aprendizaje experiencial y reflexivo en el que tienen una gran importancia el proceso investigador alrededor de un tema, con la finalidad de resolver problemas complejos a partir de soluciones abiertas o abordar temas difíciles que permitan la generación de conocimiento nuevo y desarrollo de nuevas habilidades por parte de los estudiantes. La clase magistral, será el escenario para: Aprender y utilizar la terminología y estructuras lingüísticas relacionadas con el ámbito científico. Practicar y desarrollar destrezas de comunicación oral y escrita. Y para aprender como analizar bibliografía y literatura sobre temas de Bioingeniería. Practicar pautas para identificar y entender las ideas principales en durante la clase magistral. Esta actividad formativa es una herramienta esencial en la formación desde su origen y debe tener una presencia muy importante en esta estructura de grado. Lectura de textos dirigidos con el objeto de acceder al pensamiento crítico, el cual cumple un papel fundamental en la formación de ciudadanos conscientes y responsables Actividad no presencial, en esta actividad el estudiante realiza una labor de sedimentación y reposo del conocimiento, necesario siempre antes realizar una tarea nueva. El planteamiento de ejercicios y problemas por parte del profesor, ayuda al alumno a avanzar en el proceso ingenieril del diseño, guiado por el profesor se van consiguiendo metas parciales que facilitan la integración del conocimiento teórico adquirido. Actividad no presencial, en esta actividad el estudiante realiza ejercicios de forma autónoma, sin la presencia del profesor. En esta fase aparecen siempre más dudas, pero al no tener la opción de preguntar inmediatamente se produce un esfuerzo adicional por parte del alumno. | Las clases prácticas permiten al alumno interactuar en primera persona con las herramientas de trabajo, en pequeños grupos o de forma individual se realizan pequeñas demostraciones prácticas de los conocimientos teóricos adquiridos durante las clases teóricas. En las clases teóricas se debe establecer el saber fundamental y científico que asientan las bases del conocimiento y rigor que exige el estudio de la ingeniería La metodología docente basada en la reflexión, pueden proporcionar al alumno en un menor espacio de tiempo, conocimientos y habilidades útiles para abordar problemas de una forma eficaz El trabajo en grupo es una herramienta esencial en la sociedad actual. En el campo de la bioingeniería donde los procesos de diseño y productivos no los realiza una única persona es esencial aprender a trabajar de forma mancomunada. El trabajo individual, a través del estudio, la búsqueda de información, el procesamiento de datos y la interiorización de los conocimientos permiten al alumno consolidar su aprendizaje. | CB1 CB2 CB3 CB4 CB5 CE1 CE10 CE12 CE13 CE15 CE16 CE17 CE21 CE3 CE5 CE7 CE8 CG1 CG10 CG2 CG3 CG4 CG5 CG6 CG7 CG8 CG9 CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7 |
Sistemas y criterios de evaluación
Modalidad totalmente presencial en el aula
La calificación final de la asignatura se obtendrá como;
Nota= 0,3·Npar + 0,3·Nlab + 0,4·Nproj
donde
Npar : Nota examen parcial
Nlab : Nota prácticas laboratorio
Nproj : Nota proyecto final de la asignatura
No hay examen parcial. No hay examen final.
Para optar al apto es imprescindible realizar las prácticas de laboratorio de la asignatura.
Consideraciones importantes:
- Plagio, copiar o cualquier otra acción que se pueda considerar trampa supondrá un cero en ese apartado de evaluación. Realizarlo en los exámenes supondrá el suspenso inmediato de la asignatura.
- En segunda convocatoria no se podrá obtener la calificación de "Matrícula de Honor", por lo que la calificación máxima será de "Excelente".
- No se aceptarán cambios en el calendario, fechas de exámenes o en el sistema de evaluación.
- Los estudiantes de intercambio (Erasmus y otros) o repetidores estarán sometidos a las mismas condiciones que el resto del alumnado.
Bibliografía y recursos
[1] Farina et al. Introduction to Neural Engineering for Motor Rehabilitation. IEEE Press Series on Biomedical Engineering Book.
[2] Tojeiro Calaza, Germán. 2014. Taller de Arduino: un enfoque práctico para principiantes. Barcelona, Marcombo.
[3] Wilcher, Don. 2012. Learn electronics with Arduino. New York, Apress.
Periodo de evaluación
- E1 18/05/2026 A08 15:00h