BI3BS1：生物力学与软技术

模块代码: BI3BS1

模块供应商: 生物科学学院

学分: 20

水平: 三级（荣誉）

当你被教导： 学期1

模块召集人: 林义胜博士，电子邮件：y.hayashi@reading.ac.uk

模块co-convenor: William Harwin教授，邮箱：w.s.harwin@reading.ac.uk

必须的模块(s):

Co-requisite模块(s):

先决条件或辅助条件模块：

模块(s)排除:

位置信息: NA

学年: 2024/5

访问学生： 没有

塔利班书单： 是的

最后更新: 2024年5月21日

概述

模块目标和目的

本模块向学生介绍生物力学、软机器人和利用材料科学最新进展的技术的基本知识。 基于对人体生物力学和身体控制的理解，该模块将探索用于植入物的柔性电极、用于仿生学和辅助机器人的软机器人技术的最新进展等技术。  

在生物力学中，我们的目标是给学生一个牢固的力和扭矩分析的物理和数学概念，这些力和扭矩分析与人类和动物的结构和运动单元有关，并应用于自动化。 因此，这些概念应该允许学生将技能转移到其他工程学科，特别是机电一体化和机械工程。 

软技术的目的是向学生介绍设计原理和技术的知识，利用软材料科学和软机器人的最新进展。 将NBA投注[手机]俱乐部研究两个主要领域：用作植入物的柔软和柔性电极，用于辅助目的的软机器人。 

学生将能够分析简单的工程和生物结构，从细胞骨架到悬臂桥。 他们将能够估计行走时的力量，并将这些力量与动物、人类和机器人的控制结构联系起来。  他们应该能够解释从肌肉和关节到环境的力和扭矩链，并理解身体是如何反应的，无论是身体上还是认知上。 

学生应该能够理解基于运动学的机器人设计原理，并批判性地评估软电极和基于活性材料的软机器人的不同方案。 学生需要识别和使用文献来评估哪些技术最适合仿生学和辅助机器人。 在模块完成后，学生将对软技术有一个功能和实用的理解。 

模块学习成果

本单元结束时，学生将能够： 

1. 了解机器人和人体的基本运动学，为患者的运动恢复开发软模块的概念和物理原型。 
2. Understand how soft materials can function when used for both internal and external prosthetics.  
3. 了解内植体的生物相容性和外植体的力转移问题 
4. 分析关键文献，并使用这些文献来证明他们的方法是正确的。 

模块内容

1. 生物力学 

力和扭矩耦合，螺旋理论，齐次变换。 面积力矩和转动惯量。 微分方程，稳定性分析（如Liapanov），序列与平行链的性质。 生物系统的应用 

2. 软技术 

柔性电子学是一个活跃的新兴NBA投注[手机]俱乐部研究领域，在医学上有着广泛的应用。 我们将NBA投注[手机]俱乐部研究基于软弹性体（硅胶），导电聚合物（PEDOT:PSS）和水凝胶的制造方案。 将介绍植入的案例NBA投注[手机]俱乐部研究，并检查神经系统记录和刺激。 

Soft robotics is currently an active area of research as soft actuators are relatively inexpensive to manufacture. 软机器人领域起源于模仿生物原理以及生命系统的“软”和适应性。 在其应用中，柔性机器人的柔性结构可以实现刚性部件难以实现的新颖运动和抓取任务。 这些机器人被认为是柔软的，因为它们的内在特性：制造它们的材料是柔顺的和有弹性的。 

结构

教学方法

该模块包括讲座、实践课程和一门主要课程。 讲座介绍生物力学和软技术的基本概念、方法和工具。 在实践环节，学生们将进行软技术的实践活动。 

学习时间

At least 30 hours of scheduled teaching and learning activities will be delivered in person, with the remaining hours for scheduled and self-scheduled teaching and learning activities delivered either in person or online. 在课程开始前，您将收到有关这些课时如何交付的进一步详细信息。

请注意 以上独立学习时数为名义学时； 每个学生都会以不同的方式学习。 我们建议你反思一下你的学习和你分配给这些任务的时间。

学期1 本栏目的工作时间可能包括圣诞假期期间的工作时间。

学期2 本栏目的工作时间可能包括复活节假期期间的工作时间。

夏天 本专栏中的时间将在暑假期间进行，可能在模块的开始和/或结束。

评估

通行证的要求

学生需要达到整个模块的40%的分数才能通过这个模块。

总结性评估

迟交总结性评估的处罚

支助中心将对逾期提交的工作实行下列处罚：

分数评估

• 在原定截止日期（或任何正式同意的延期截止日期）之后提交的作业：截止日期后的每个工作日（或其中的一部分），将从该作业的总分数中扣除10%的分数，最多不超过三个工作日；
• 扣分不得低于及格分数线，即4-6级模块（即第1-3部分的本科模块）的分数为40%，而作为综合硕士或nba投注型nba投注学位课程的第7级模块的分数为50%；
• 如果在处罚之前，该作品的评分低于合格分值，并在原截止日期（或正式同意的任何延期截止日期）后三个工作日内提交，则不受处罚；
• 如果在原定截止日期（或任何正式同意的延长截止日期）后超过三个工作日提交的作品：将记录零分。

评估被标记为及格/不及格

• 在截止日期（或任何正式同意的延期截止日期）后三个工作日内提交的作品：不受处罚；
• 在原定截止日期（或任何正式同意的延长截止日期）后超过三个工作日提交的作业：将被评为不及格。

大学有关迟交资料的处罚政策声明载于： /cqsd/-/media/project/functions/cqsd/documents/qap/penaltiesforlatesubmission.pdf

我们强烈建议您确保在相关截止日期之前提交课程作业。 您应该注意，建议在未完成状态下提交作业，而不是没有提交任何作业。

形成性评价

形成性评估是为你的学习提供反馈（或前馈）的任何任务或活动，但它不会影响你的整体模块分数。

我们鼓励学生在提交最终报告之前提交报告大纲和报告草稿。 课堂上有练习。 

对于软技术，学生将被要求对他们的开发做一个演示。 

重新评估

额外的成本