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Academic Year: 2023/24

633 - Master's Degree in Biomedical Engineering

69709 - Motion capture and characterisation


Teaching Plan Information

Academic year:
2023/24
Subject:
69709 - Motion capture and characterisation
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
633 - Master's Degree in Biomedical Engineering
ECTS:
3.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

This is an elective subject within the specialty of Biomechanics and Advanced Biomaterials. Together with the subjects "Biomechanics of the joints" and "Evaluation of functional capacity", it enables the student to design, develop and use systems for diagnosis, treatment follow-up, as well as therapies and rehabilitation of the musculoskeletal system.
These approaches and objectives are aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations Agenda 2030(https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) and certain specific targets, such that the acquisition of the learning results of the subject will contribute to some extent to the achievement of Objectives 3.6, of Goal 3, and Objective 9.5 of Goal 9.

2. Learning results

  • To know the different techniques and systems for motion capture in the biomedical field.
  • To be able to propose and solve cases of capture and characterization of human movement by means of reconstruction processes on a pre-established biomechanical model.
  • To be able to apply the techniques of rigid solid mechanics and direct and inverse dynamics to perform biomechanical analysis and obtain the corresponding kinematic variables and forces, which are useful for different applications.

3. Syllabus

Topic 0. MoCap technologies and virtual reality environments.
Topic 1. Introduction to human motion capture.
Topic 2. Mechanical fundamentals.
Topic 3. Capture systems.
Topic 4. Marker-based systems. Motive program (Optitrack)
Topic 5. Biomechanics. Skeletal model. Joint angles.
Topic 6. Reference systems for optical systems
Topic 7. Capture protocol. Anatomical calibration.
Topic 8. Gait analysis. Moments of the march cycle.
Topic 9. Individualized gait analysis. DCM Fundamentals.
Topic 10. Human models. Anthropometry.
Topic 11. MH-Vizar environment review

4. Academic activities

  • Participative master class(21h.). Presentation of the main contents.
  • Laboratory practices(7h.). Practices will be performed with specific hardware and software for motion capture. Motion capture systems based on optical and/or inertial units will be used.
  • Practical application or research work(14.5h.). Team work in which the student has to show their ability to assimilate the concepts introduced in the other activities, through the resolution and critical analysis of a specific case related to the biomedical field. The resulting work must be submitted to the teacher and presented and defended orally.
  • Personal study (30h.).
  • Assessment (2.5h.).

5. Assessment system

  • E1: Final exam(35%).

Written subject exam. The test will consist of a minimum test, multiple choice (multiple choice, four answers) or short questions. Estimated duration 1 h.

  • E2: Tutored practical work (40%).

A work of analysis and motion capture study will be performed on the data captured regarding a proposed case that is related to the biomedical field. The student will show the degree of acquisition of the competences corresponding to the subject: they will have to write a bibliographic list related to that case and interpret the results obtained from the capture of the movement according to a specific protocol in accordance with the purpose of the study.

  • E3: Oral presentation(25%).

The student must present and defend the practical work orally.

In order to pass the subject the student must have obtained a grade equal to or higher than 4.5 in the final exam and 5.0 in the rest of the exams. If this condition is not met, the final grade will be a failing grade of 4.0, unless the result of the average of all parts is less than 4.0, in which case the final grade will correspond to that value.

In case a student fails or does not show up for the first evaluation, the criteria for the second evaluation are the same. If the student has undergone the first evaluation and has failed any of the tests, the grade of the tests they have passed during the corresponding academic year will be kept.

In addition, there will be a global test in each of the calls established throughout the term, on the dates and times determined by the School.


Curso Académico: 2023/24

633 - Máster Universitario en Ingeniería Biomédica

69709 - Captura y caracterización del movimiento


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
69709 - Captura y caracterización del movimiento
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
633 - Máster Universitario en Ingeniería Biomédica
Créditos:
3.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

Esta es una asignatura optativa enmarcada en la especialidad en Biomecánica y Biomateriales Avanzados. Junto con las asignaturas de "Biomecánica de las articulaciones" y "Evaluación de capacidad funcional", permite que el estudiante sea capaz de diseñar, desarrollar y utilizar sistemas para diagnóstico, seguimiento de un tratamiento, así como terapias y rehabilitación del sistema músculo-esquelético.
Estos planteamientos y objetivos están alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura contribuirá, en cierta medida, al logro de la meta 3.6 del Objetivo 3 y de la meta 9.5 del Objetivo 9.

2. Resultados de aprendizaje

  • Conocer las diversas técnicas y sistemas de captura de movimiento en el ámbito biomédico.
  • Ser capaz de plantear y resolver casos de captura y caracterización del movimiento humano mediante procesos de reconstrucción del mismo sobre un modelo biomecánico preestablecido.
  • Ser capaz de aplicar las técnicas de mecánica del sólido rígido y dinámica directa e inversa para la realización de análisis biomecánicos y obtención de las correspondientes variables cinemáticas y fuerzas, útiles para distintas aplicaciones.

3. Programa de la asignatura

Tema 0. Tecnologías MoCap y entornos de realidad virtual.
Tema 1. Introducción a la captura de movimiento humano.
Tema 2. Fundamentos mecánicos.
Tema 3. Sistemas de captura.
Tema 4. Sistemas basados en marcadores. Programa Motive (Optitrack)
Tema 5. Biomecánica. Modelo esqueletal. Ángulos articulares.
Tema 6. Sistemas de referencia para sistemas ópticos
Tema 7. Protocolo captura. Calibración anatómica.
Tema 8. Análisis de la marcha. Instantes del ciclo de la marcha.
Tema 9. Análisis individualizado de la marcha. Fundamentos MCD.
Tema 10. Modelos humanos. Antropometría.
Tema 11. Revisión de entorno MH-Vizar

4. Actividades académicas

  • Clase magistral participativa (21h.). Exposición de los principales contenidos.
  • Prácticas de laboratorio (7h.). Se realizarán prácticas con un hardware y software específico para captura de movimiento. Se utilizarán sistemas de captura de movimiento basados en unidades ópticas y/o inerciales.
  • Realización de trabajos prácticos de aplicación o investigación (14.5h.). Trabajo en equipo en el que el estudiante ha de mostrar su capacidad de asimilación de los conceptos introducidos en las otras actividades, mediante la resolución y el análisis crítico de un caso concreto relativo al ámbito biomédico. El trabajo resultante ha de entregarse al profesor y presentarlo y defenderlo de forma oral.
  • Estudio personal (30h.).
  • Evaluación (2.5h.).

5. Sistema de evaluación

  • E1: Examen final (35%).

Examen de asignatura escrito. La prueba consistirá en una prueba de mínimos, tipo test (opción múltiple, cuatro respuestas) o preguntas cortas. Duración estimada 1 h.

  • E2: Trabajos prácticos tutorizados (40%).

Se realizará un trabajo de análisis y estudio de captura del movimiento sobre los datos capturados en relación a un caso que se le proponga relativo al ámbito biomédico. El estudiante mostrará el grado de adquisición de las competencias correspondientes a la asignatura: deberá hacer una relación bibliográfica relativa a ese caso y a partir de la captura del movimiento según un protocolo específico acorde al propósito del estudio, interpretar los resultados obtenidos.

  • E3: Presentación oral (25%).

El alumno deberá presentar y defender el trabajo práctico de forma oral.

Para superar la asignatura es necesario que el estudiante haya obtenido una nota igual o superior a 4.5 en el examen final y 5.0 en el resto. En caso de no reunir esa condición, la nota final será la de suspenso 4.0, salvo que el resultado de la media entre todas las partes sea inferior a 4.0, en cuyo caso la nota final corresponderá a ese valor.

En caso de que un alumno suspenda o no se presente a la primera evaluación, los criterios para la segunda evaluación son los mismos. Si se ha presentado a la primera evaluación y ha suspendido alguna de las pruebas, se le guarda la nota de las que ha aprobado durante el curso académico correspondiente.

Adicionalmente, se dispondrá de una prueba global en cada una de las convocatorias establecidas a lo largo del curso, en las fechas y horarios determinados por la Escuela.