Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

ATTENZIONE: a causa dell'emergenza COVID le modalità di svolgimento delle lezioni e le modalità d'esame potranno essere differenti da quanto originariamente programmato.
Si suggerisce agli studenti di verificare sulla piattaforma moodle, su Uniweb o presso le segreterie didattiche le modalità di esame della prima sessione A.A. 2020/21.

Prerequisiti:	Conoscenze di meccanica applicata, meccanica dei materiali e costruzioni meccaniche sono raccomandate, come pure elementi di calcolo differenziale e matriciale.
Conoscenze e abilita' da acquisire:	Competenze da sviluppare durante il corso 1.Capacità di identificare i requisiti di prestazione, comfort e sicurezza delle attrezzature per lo sport - riabilitazione e correlarli con i parametri quantitativi ingegneristici. 2. Capacità di descrivere quantitativamente la postura di un soggetto nei piani fondamentali per mezzo di matrici di angoli assoluti di segmento e di angoli relativi articolari. 3. Capacità di descrivere i movimenti sportivi / riabilitativi riconoscendo fasi diverse, separate da eventi fondamentali, in modo da descrivere analiticamente il movimento di segmenti corporei e articolazioni nonché l'attivazione di gruppi muscolari. 4.Capacità di rappresentare un'attività sportiva / riabilitativa mediante diagrammi temporali di grandezze cinematiche, cinetiche e fisiologiche e di eseguirne l'analisi previa normalizzazione nel dominio del tempo o della frequenza. 5. Capacità di adottare un modello biomeccanico adeguato delle articolazioni del corpo e risolvere l'equilibrio muscolo-articolare, compresa la soluzione del problema di indeterminazione muscolare. 6.Capacità di sviluppare un progetto di ricerca in Ingegneria dello Sport e della Riabilitazione dopo aver identificato variabili indipendenti e dipendenti e formulato un Questito della Ricerca. 7. Capacità di definire la strumentazione e le metodologie più appropriate per la raccolta e l'analisi dei dati utili per lo sviluppo del progetto di ricerca e per rispondere al Quesito di Ricerca. 8.Capacità di progettare un sistema di misura per la quantificazione del comportamento strutturale / dinamico dei dispositivi sportivi / riabilitativi durante l'uso reale. 9. Possibilità di determinare la significatività statistica dei dati raccolti mediante t-test, correlazione su misurazioni ripetute o misurazioni indipendenti, al fine di rispondere al Quesito di Ricerca iniziale. 10. Capacità di pianificare e condurre un progetto di ricerca assegnato previa identificazione della strumentazione e dei metodi sperimentali, esecuzione delle prove e analisi dei risultati. 11. Capacità di preparare una relazione finale e una presentazione powerpoint del progetto e di discuterne con gli altri studenti, il professore e alcuni rappresentanti del settore coinvolti nell'argomento del progetto.
Modalita' di esame:	L'esame consisterà in una prova scritta, relativa a tutti gli argomenti delle lezioni e delle esperienze di laboratorio. Seguirà una discussione orale al fine di integrare i risultati dello scritto con domande riguardanti l'anatomia, fisiologia e biomeccanica del sistema muscolo-scheletrico. Il voto finale terrà conto anche della valutazione della conduzione e presentazione del progetto di gruppo (volontario)e dei compiti assegnati settimanalmente.
Criteri di valutazione:	Il voto finale sarà la media dei due voti: il voto dello scritto (aumentato del punteggio medio dei compiti assegnati settimanalmente, 0..+3), e la discussione orale. Il voto assegnato alla conduzione e presentazione del progetto di gruppo (concordato con i rappresentanti industriali, (0..+4) sarà aggiunto alla media dei due voti precedenti.
Contenuti:	CONTENUTO DEL CORSO: Fondamenti: 1.Conoscenza di base dell'anatomia e della fisiologia del sistema muscolo-scheletrico. 2. Antropometria quantitativa. 3.Modellare l'equilibrio e il movimento dei segmenti del corpo umano. 4. Analisi della camminata e della corsa. Metodologie: 5.Sensori e sistemi per la valutazione dei parametri cinematici, cinetici e fisiologici durante l'esercizio sportivo: sistemi di motion capture, sensori e sistemi inerziali, piattaforme di forza, solette e matrici di pressione, elettromiografia, analisi dei dati. 6.Progettazione e calibrazione di celle di carico multicomponente estensimetriche per la raccolta di carichi funzionali sul corpo umano - interfacce strumentate. 7. Codici di simulazione muscolo-scheletrica. 8. Progettazione di un progetto di ricerca per la valutazione statistica dei dispositivi sportivi e riabilitativi. Applicazioni: 9.Classificazione delle attrezzature sportive e dei dispositivi di riabilitazione. 10.Identificazione dei parametri di prestazione, comfort e sicurezza degli attrezzi sportivi - riabilitativi. 11. Conoscenza degli standard di sicurezza, implementazione di metodi di test standard. 12.Valutazione funzionale delle attrezzature sportive e delle tecnologie assistive come ortesi, protesi e macchine per l'allenamento o la riabilitazione. 13.Sensori intelligenti e applicazioni software per prestazioni sportive e riabilitazione.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	Il corso sarà composto da un set principale di lezioni in lingua inglese, date dal docente con l'uso della lavagna e di presentazioni per PC. Due sessioni sperimentali saranno anche proposte: una nel laboratorio di Biomeccanica dello Sport (motion capture) ed una seconda nel Laboratorio di Sports Engineering Lab. (componenti estensimetrati ). Una sessione di laboratorio di informatica utilizzando software di modellazione muskoloskeletal completerà le sessioni di insegnamento pratico. Gli studenti saranno poi divisi in gruppi di 3-5 persone e sarà chiesto di eseguire i test necessari per rispondere al quesito di ricerca concordato: i test saranno supervisionati dal docente e dai suoi collaboratori in qualità di tutor. STRUMENTAZIONI E DISPOSITIVI DI LABORATORIO A DISPOSIZIONE Motion Capture Smart BTS®, Inertial Motion Suite Xsens_Suit, Humotion ed Exel IMU, piattaforma dinamometrica Bertec® e BTS®, Pressure Insoles Novel®, sensori di forza Tekscan, Electromyography FREE EMG e Pocket BTS®, macchina per prove di trazione Minibionix MTS, MFL / banco prova di torsione, data logger portatili Somat® e IMC®, manichino per crash test Hybrid III, biciclette da corsa e MTB con manubrio strumentato, sella, pedali, telaio, attacchi dinamometrici per snowboard e sci, attrezzature sportive strumentate, pendolo d'urto, ergometro per sedie a rotelle, esoscheletri per riabilitazione, manichini strumentati per prove su dispositivi di protezione individuale.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	Materiale didattico: -Diapositive dalle lezioni -Appunti delle lezioni -Dispense di Anatomia e Fisiologia del sistema muscolo-scheletrico -Pubblicazioni scientifiche riguardanti attrezzature sportive, ortesi e dispositivi di riabilitazione. - Registrazione video delle lezioni -Registrazione video delle sessioni di laboratorio
Testi di riferimento:	J. Richards, Biomechanics in Clinic and Research. --: Elsevier, 2008.