Bakalářská práce se zabývá návrhem vizuální kontroly rehabilitace dolních končetin. V teoretické části je probrána anatomie dolní končetiny včetně svalových skupin, fyziologie lidské chůze a je provedena rešerše rehabilitačních systémů pro pohybovou terapii dolních končetin. Výzkumná část práce je nejprve věnována kinematické analýze chůze, poté realizaci systému vizuální kontroly určeného pro konkrétní rehabilitační přístroj. Díky kinematické analýze byly nalezeny trajektorie markerů připevněných na vybraných bodech dolní končetiny a byla stanovena samotná metoda detekce markerů v obraze. Obdobným způsobem byla provedena vizuální kontrola rehabilitačního cvičení. Závěrem je možnost realizace vizuální kontroly za pomoci kamerového systému a vhodného vyhodnocovacího algoritmu. Předpokladem je možná implementace systému v praxi, avšak zatím se jednalo pouze o pilotní šetření v raném stádiu vývoje rehabilitačního přístroje.
Anotace v angličtině
The bachelor thesis deals with design of visual inspection of lower limb rehabilitation. The theoretical part discusses the anatomy of the lower limb, including muscle groups, and physiology of human gait. The research of rehabilitation systems for movement therapy for the lower extremities is also performed. The research part of the bachelor thesis is firstly dedicated to the kinematic analysis of human gait, then to the implementation of a visual inspection system designed for a specific rehabilitation device. On the basis of kinematic analysis, the trajectories of markers attached to the selected points on the lower limb were found and the method of marker detection in the image was determined. The visual inspection of the rehabilitation excercise was implemented in a similar way. The conclusion is the feasibility of an implementation of a visual inspection using camera system and the right algorithm. The prerequisite is the possible implementation of the system in practice. However, it has been only a pilot survey which was performed in the early stage of the development of the rehabilitation device.
Klíčová slova
robotická rehabilitace, vizuální kontrola, marker, zpracování obrazu, detekce
Bakalářská práce se zabývá návrhem vizuální kontroly rehabilitace dolních končetin. V teoretické části je probrána anatomie dolní končetiny včetně svalových skupin, fyziologie lidské chůze a je provedena rešerše rehabilitačních systémů pro pohybovou terapii dolních končetin. Výzkumná část práce je nejprve věnována kinematické analýze chůze, poté realizaci systému vizuální kontroly určeného pro konkrétní rehabilitační přístroj. Díky kinematické analýze byly nalezeny trajektorie markerů připevněných na vybraných bodech dolní končetiny a byla stanovena samotná metoda detekce markerů v obraze. Obdobným způsobem byla provedena vizuální kontrola rehabilitačního cvičení. Závěrem je možnost realizace vizuální kontroly za pomoci kamerového systému a vhodného vyhodnocovacího algoritmu. Předpokladem je možná implementace systému v praxi, avšak zatím se jednalo pouze o pilotní šetření v raném stádiu vývoje rehabilitačního přístroje.
Anotace v angličtině
The bachelor thesis deals with design of visual inspection of lower limb rehabilitation. The theoretical part discusses the anatomy of the lower limb, including muscle groups, and physiology of human gait. The research of rehabilitation systems for movement therapy for the lower extremities is also performed. The research part of the bachelor thesis is firstly dedicated to the kinematic analysis of human gait, then to the implementation of a visual inspection system designed for a specific rehabilitation device. On the basis of kinematic analysis, the trajectories of markers attached to the selected points on the lower limb were found and the method of marker detection in the image was determined. The visual inspection of the rehabilitation excercise was implemented in a similar way. The conclusion is the feasibility of an implementation of a visual inspection using camera system and the right algorithm. The prerequisite is the possible implementation of the system in practice. However, it has been only a pilot survey which was performed in the early stage of the development of the rehabilitation device.
Klíčová slova
robotická rehabilitace, vizuální kontrola, marker, zpracování obrazu, detekce
Seznámit se s anatomií dolní končetiny a s funkcí jednotlivých svalových skupin.
Provést rešerši rehabilitačních systémů pro pohybovou terapii dolních končetin.
Provést rešerši fyziologie lidské chůze a za využití chodícího pásu zaznamenat křivky vybraných bodů na dolní končetině.
Navrhnout vizuální kontrolu vybraných poloh dolní končetiny při rehabilitaci za pomoci kamerového systému.
Zhodnotit využitelnost navržené vizuální kontroly a možná omezení při její implementaci ve zdravotnictví.
Teoretická východiska (včetně výstupu z kvalifikační práce):
Cílem robotických asistovaných systémů je usnadnění léčebné rehabilitace pacientů poškozených nemocí nebo úrazem a jejich návrat do aktivního společenského života. V rámci projektu je na TUL vyvíjen robotický rehabilitační přístroj, který se zaměřuje na střídavý pohyb dolních končetin vedený v jejich fyziologické ose u ležícího pacienta.
Práce se jednak zabývá automatickou kontrolou rehabilitačního cvičení a jednak má za úkol seznámit studenta s anatomií dolní končetiny a funkcí jednotlivých svalových skupin. Správnost provedených cviků bude porovnána se zaznamenanými křivkami vybraných bodů dolní končetiny při chůzi na chodícím pásu.
Výstupem bakalářské práce bude článek připravený k publikaci v odborném periodiku.
Výzkumné předpoklady / výzkumné otázky:
1) Předpokládáme, že pro vybrané body na dolní končetině budou nalezeny parametry křivky pro kontrolu simulované chůze.
2) Předpokládáme, že bude navržen optimální systém vizuální kontroly pro monitoring správnosti prováděného rehabilitačního cvičení.
3) Předpokládáme, že návrh vizuální kontroly společně s rehabilitačním systémem bude dále využitelný v rehabilitační praxi.
Metoda:
Kvalitativní.
Technika práce, vyhodnocení dat:
Technika práce: Měření, strukturované pozorování. Obrazová data budou získávána pomocí kamery průmyslového standardu a zpracována pomocí standardního PC. Kamera bude specifikována na základě provedené rešerše a prostorové dispozice laboratoře s umístěným zařízením.
Vyhodnocení dat: Vyhodnocení dat bude prováněno ve vybraném programovém prostředí (MATLAB, LabView, s použitím Vision Tool boxů).
Rozsah bakalářské práce činí 50-70 stran (tzn. 1/3 teoretická část, 2/3 výzkumná část).
Forma zpracování kvalifikační práce:
Tištěná a elektronická.
Zásady pro vypracování
Cíle práce:
Seznámit se s anatomií dolní končetiny a s funkcí jednotlivých svalových skupin.
Provést rešerši rehabilitačních systémů pro pohybovou terapii dolních končetin.
Provést rešerši fyziologie lidské chůze a za využití chodícího pásu zaznamenat křivky vybraných bodů na dolní končetině.
Navrhnout vizuální kontrolu vybraných poloh dolní končetiny při rehabilitaci za pomoci kamerového systému.
Zhodnotit využitelnost navržené vizuální kontroly a možná omezení při její implementaci ve zdravotnictví.
Teoretická východiska (včetně výstupu z kvalifikační práce):
Cílem robotických asistovaných systémů je usnadnění léčebné rehabilitace pacientů poškozených nemocí nebo úrazem a jejich návrat do aktivního společenského života. V rámci projektu je na TUL vyvíjen robotický rehabilitační přístroj, který se zaměřuje na střídavý pohyb dolních končetin vedený v jejich fyziologické ose u ležícího pacienta.
Práce se jednak zabývá automatickou kontrolou rehabilitačního cvičení a jednak má za úkol seznámit studenta s anatomií dolní končetiny a funkcí jednotlivých svalových skupin. Správnost provedených cviků bude porovnána se zaznamenanými křivkami vybraných bodů dolní končetiny při chůzi na chodícím pásu.
Výstupem bakalářské práce bude článek připravený k publikaci v odborném periodiku.
Výzkumné předpoklady / výzkumné otázky:
1) Předpokládáme, že pro vybrané body na dolní končetině budou nalezeny parametry křivky pro kontrolu simulované chůze.
2) Předpokládáme, že bude navržen optimální systém vizuální kontroly pro monitoring správnosti prováděného rehabilitačního cvičení.
3) Předpokládáme, že návrh vizuální kontroly společně s rehabilitačním systémem bude dále využitelný v rehabilitační praxi.
Metoda:
Kvalitativní.
Technika práce, vyhodnocení dat:
Technika práce: Měření, strukturované pozorování. Obrazová data budou získávána pomocí kamery průmyslového standardu a zpracována pomocí standardního PC. Kamera bude specifikována na základě provedené rešerše a prostorové dispozice laboratoře s umístěným zařízením.
Vyhodnocení dat: Vyhodnocení dat bude prováněno ve vybraném programovém prostředí (MATLAB, LabView, s použitím Vision Tool boxů).
Rozsah bakalářské práce činí 50-70 stran (tzn. 1/3 teoretická část, 2/3 výzkumná část).
Forma zpracování kvalifikační práce:
Tištěná a elektronická.
Seznam doporučené literatury
ALAMDARI, Ali a Venka KROVI. 2015. Design and analysis of a cable-driven articulated rehabilitation system for gait training. Journal of Mechanisms and Robotics. 8(5), 1-15. DOI 10.1115/1.4032274.
ČIHÁK, Radomír. 2016. Anatomie 3. 3. vyd. Praha: Grada. ISBN 978-80-247-3817-8.
JUNG, Chanyul et al. 2018. Development of gait rehabilitation system capable of assisting pelvic movement of normal walking. Acta Medica Okayama. 72(4), 407-417. DOI 10.18926/AMO/56180.
KUJAWIŃSKA, Agnieszka a Katarzyna VOGT. 2015. Human Factors in Visual Quality Control. Management and Production Engineering Review. 6(2), 25-31. DOI 10.1515/mper-2015-0013.
LEE, Huei-Huang. 2016. Programming with MATLAB 2016. Mission: SDC Publications. ISBN 978-1-63057-013-2.
NAVRÁTIL, Leoš et al. 2019. Fyzikální léčebné metody pro praxi. Praha: Grada. ISBN 978-80-271-0478-9.
ROCHA, Ana Patrícia et al. 2019. System for automatic gait analysis based on a single RGB-D camera. PLOS ONE. 13(8), 1-24. DOI 10.1371/journal.pone.0201728.
ŠVESTKOVÁ, Olga et al. 2017. Rehabilitace motoriky člověka: fyziologie a léčebné postupy. Praha: Grada. ISBN 978-80-271-0084-2.
VAŘEKA, I., M. BEDNÁŘ a R. VAŘEKOVÁ. 2016. Robotická rehabilitace chůze. Česká a slovenská neurologie a neurochirurgie. 79/112(2), 168-172. ISSN 1803-6597.
YU, CH., X. CHEN a J. XI. 2018. Determination of optimal measurement configurations for self-calibrating a robotic visual inspection system with multiple point constraints. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 96(9-12), 3365-3375. DOI 10.1007/s00170-018-1739-x.
ZOU, Yupeng et al. 2018. Force control of wire driving lower limb rehabilitation robot. Technology and Health Care. 26(S1), 399-408. DOI 10.3233/THC-174714.
Seznam doporučené literatury
ALAMDARI, Ali a Venka KROVI. 2015. Design and analysis of a cable-driven articulated rehabilitation system for gait training. Journal of Mechanisms and Robotics. 8(5), 1-15. DOI 10.1115/1.4032274.
ČIHÁK, Radomír. 2016. Anatomie 3. 3. vyd. Praha: Grada. ISBN 978-80-247-3817-8.
JUNG, Chanyul et al. 2018. Development of gait rehabilitation system capable of assisting pelvic movement of normal walking. Acta Medica Okayama. 72(4), 407-417. DOI 10.18926/AMO/56180.
KUJAWIŃSKA, Agnieszka a Katarzyna VOGT. 2015. Human Factors in Visual Quality Control. Management and Production Engineering Review. 6(2), 25-31. DOI 10.1515/mper-2015-0013.
LEE, Huei-Huang. 2016. Programming with MATLAB 2016. Mission: SDC Publications. ISBN 978-1-63057-013-2.
NAVRÁTIL, Leoš et al. 2019. Fyzikální léčebné metody pro praxi. Praha: Grada. ISBN 978-80-271-0478-9.
ROCHA, Ana Patrícia et al. 2019. System for automatic gait analysis based on a single RGB-D camera. PLOS ONE. 13(8), 1-24. DOI 10.1371/journal.pone.0201728.
ŠVESTKOVÁ, Olga et al. 2017. Rehabilitace motoriky člověka: fyziologie a léčebné postupy. Praha: Grada. ISBN 978-80-271-0084-2.
VAŘEKA, I., M. BEDNÁŘ a R. VAŘEKOVÁ. 2016. Robotická rehabilitace chůze. Česká a slovenská neurologie a neurochirurgie. 79/112(2), 168-172. ISSN 1803-6597.
YU, CH., X. CHEN a J. XI. 2018. Determination of optimal measurement configurations for self-calibrating a robotic visual inspection system with multiple point constraints. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 96(9-12), 3365-3375. DOI 10.1007/s00170-018-1739-x.
ZOU, Yupeng et al. 2018. Force control of wire driving lower limb rehabilitation robot. Technology and Health Care. 26(S1), 399-408. DOI 10.3233/THC-174714.
Přílohy volně vložené
CD
Přílohy vázané v práci
ilustrace
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.