Robótica Médica

Conhecimentos de Base Recomendados

Robótica, Sistemas de Controlo.

Métodos de Ensino

Aulas teóricas com exposição detalhada, recorrendo a meios audiovisuais, dos conceitos, princípios e teorias fundamentais e com a resolução de exercícios práticos elementares que concretizem o interesse prático da matéria e exemplifiquem a sua aplicação a situações reais. Aulas laboratoriais consistem na realização de um mini-projecto abordando o controlo robótico para aplicações médicas. A avaliação consiste num exame final (40%) e num relatório com demonstração experimental dos resultados do mini-projecto (60%).

Resultados de Aprendizagem

Os objetivos centrais incluem o projeto e desenvolvimento de arquiteturas de controlo robustas para sistemas robóticos minimamente invasivos, garantindo precisão e segurança. Adicionalmente, o projeto de sistemas de tele-medicina robótica, abordando desafios de latência e comunicação são também um objetivo. Por fim, a disciplina visa a avaliação rigorosa e quantitativa da performance e da usabilidade dos robôs em cenários clínicos simulados. A principal competência a desenvolver é a capacidade de projetar, implementar e controlar sistemas robóticos para aplicações médicas.

Estágio(s)

Não

Programa

Capítulo 1: Introdução à Robótica Médica. Tecnologias assistidas. Robótica de reabilitação. Robótica cirúrgica. Robótica não cirúrgica. Perspectiva histórica.

Capítulo 2: Projecto de Manipuladores Cirúrgicos. Níveis de segurança. Manipuladores com configuração em série e paralelo. Directivas Europeias. Cirurgia micro-invasiva. Juntas passivas e activas. Centro de rotação remoto. Sistemas mecatrónicos Master-Slave. Sistema Da Vinci.

Capítulo 3: Controlo de Movimento e Controlo de Força. Controlo de Movimento: Controlo no espaço das juntas e controlo no espaço operacional. Controlo de Força: Controlo indirecto de força (controlo complacente, controlo de impedância) e controlo directo de força (controlo híbrido posição/força, controlo com malha exterior de força). Observador de Kalman Activo. Projecto de controladores para cirurgia micro-invasiva.

Capítulo 4: Telemanipulação Haptica. Análise de Telepresença, Estabilidade e Robustez. Estimação de parâmetros de contacto.

Docente(s) responsável(eis)

Rui Pedro Duarte Cortesão

Métodos de Avaliação

Avaliação
Exame: 40.0%
Projecto: 60.0%

Bibliografia

• Guo, Y., Dagnino, G., Yang, G-Z. (2023), Medical Robotics: History, Challenges, and Future Directions, Springer.

• Van-Wynsberghe, A. (2021), Healthcare Robots: Ethics, Design and Implementation, Taylor and Francis Group.

• Cortesão, R. (2025) - Medical Robotics Course, DEEC-FCTUC.

• Gupta, P. (2024), Biomedical Robots and Devices in Healthcare: Opportunities and Challenges for Future Applications, Elsevier Science & Technology.

• Siciliano, B., Sciavicco, L., Villani L., Oriolo, G.(2010), Robotics: Modeling, planning and Control, Springer.

• Khalil, W, Dombre E. (2002), Modeling, Identification and Control of Robots, HPS.