آزمایشگاه پژوهشی بیومکاترونیک و مهندسی شناختی

به وبسایت آزمایشگاه پژوهشی بیومکاترونیک و مهندسی شناختی خوش آمدید. هدف ما در اینجا مطالعه انسان و توانایی‌های ذاتی اوست. البته دیدگاه ما بیشتر دیدگاهی فلسفی است که بر اساس آن تمام شئون انسان را صرفاً فیزیکی نمی‌بینیم. مشاهده بیشتر

در آزمایشگاه بیومکاترونیک و مهندسی شناختی، به مطالعه عمیق و چندبعدی انسان و توانایی‌های ذاتی او می‌پردازیم. رویکرد ما در این پژوهش‌ها، ترکیبی منحصربفرد از علوم مهندسی، علوم اعصاب و فلسفه ذهن است که به ما امکان می‌دهد پدیده‌های انسانی را هم از منظر فیزیکی و هم از جنبه‌های شناختی مورد بررسی قرار دهیم. هدف اصلی ما در این آزمایشگاه، کشف ارتباطات پیچیده بین عملکردهای فیزیکی بدن و ابعاد شناختی و ذهنی انسان است. برای دستیابی به این هدف، از پیشرفته‌ترین روش‌های مهندسی و تحلیلی بهره می‌گیریم. در حوزه علوم شناختی، تمرکز ویژه‌ای بر درک مکانیسم‌های عصبی و پردازش اطلاعات در مغز داریم. این تحقیقات شامل بررسی نحوه پردازش محرک‌های حسی، مساله یکپارچگی ادراکی (بایندینگ ویژگیهای محرکها) و همچنین مطالعه اختلالات عصبی-تکاملی مانند اوتیسم و لکنت زبان می‌شود. یکی از زمینه‌های تخصصی ما در مهندسی شناختی، توسعه سیستم‌های رابط مغز-کامپیوتر است که می‌تواند افق‌های جدیدی در توانبخشی عصبی و بهبود کیفیت زندگی افراد با محدودیت‌های حرکتی یا ارتباطی بگشاید. این تحقیقات با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته پردازش سیگنال‌های مغزی و یادگیری ماشین انجام می‌شود.

در حوزه بیومکاترونیک و رباتیک، تحقیقات ما بر طراحی و کنترل سیستم‌های رباتیک زیست‌الهام‌گرفته متمرکز است. این شامل توسعه ربات‌های انسان‌نمای دوپا، اسکلت‌های بیرونی توانبخشی و سیستم‌های جراحی رباتیک می‌شود. ما با مطالعه دقیق دینامیک حرکت انسان و مدلسازی ریاضی آن، به دنبال ایجاد راهکارهای نوین برای کمک به افراد با نقیصه‌های حرکتی هستیم. بخشی از این تحقیقات نیز به بهینه‌سازی سیستم‌های کنترل از راه دور و تحت شبکه برای کاربردهای پزشکی اختصاص دارد.

یکی دیگر از زمینه‌های پژوهشی مهم در آزمایشگاه ما، توسعه سیستم‌های هوشمند دارورسانی است. در این راستا، بر روی هدایت ذرات دارویی توسط میدان‌های مغناطیسی تمرکز کرده‌ایم. این تحقیقات شامل مدلسازی رفتار نانوذرات در محیط‌های بیولوژیک و طراحی سیستم‌های کنترل دقیق برای هدف‌گیری درمانی است که می‌تواند تحولی در درمان بیماری‌هایی مانند سرطان ایجاد کند.

آنچه تحقیقات ما را متمایز می‌کند، نگاه جامع و بین‌رشته‌ای به مسائل پیچیده مرتبط با انسان است. ما معتقدیم که تنها با ترکیب دیدگاه‌های مهندسی، علوم اعصاب و فلسفه می‌توان به درک کاملی از ماهیت انسان دست یافت. این آزمایشگاه به عنوان محیطی پویا و خلاق، همواره پذیرای همکاری با پژوهشگران و متخصصان علاقه‌مند به این حوزه‌های نوین پژوهشی است.

برای آگاهی بیشتر درباره فعالیت‌های پژوهشی ما، امکان همکاری یا بازدید از آزمایشگاه، می‌توانید با ما در ارتباط باشید.

برهان بیگ‌زاده، مدیر آزمایشگاه
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران

پروژه‌های پژوهشی آزمایشگاه

توانبخشی رباتیک و رباتیک یاریگر

سیستم‌های رباتیک می‌توانند به عنوان سیستم‌های توانبخشی و یاری‌کننده به افراد معلول مورد استفاده قرار گیرند. اگر هرگونه جراحتی باعث از دست رفتن عملکرد قسمتی از بدن انسان شود، پای این حوزه از رباتیک به زندگی انسان گشوده خواهد شد. در آزمایشگاه رباتیک، تحقیقات اولیه‌ای برای توسعه برخی سیستم‌های رباتیک توانبخشی صورت گرفته است. در این زمینه ربات پوشیدنی ساده‌ای با یک درجه آزادی برای بالاتنه و برای دست طراحی شده است که برای عملکرد خود از فیدبک مکانی و نیز فیدبک سیگنال‌های EMG استفاده می‌کند. پژوهش در این زمنیه همچنان در حال انجام است. همچنین نمونه‌هایی از زانوهای مصنوعی و نیز زانوهای کمک‌حرکتی در حال طراحی و ساخت و آزمون است.

تشخیص تمایل حرکت با استفاده از سیگنال‌های عضلانی

کنترل مبتنی بر سیگنال‌های عضلانی نقشی اساسی در ارتباطات انسان-ماشین دارند. از این رویکرد در تله‌آپریشن و کنترل رباتهای پوشیدنی و کمک‌حرکتی می‌توان استفاده کرد. سیگنال‌های عضلانی سیگنال‌های حیاتی‌ای هستند که از روی پوست قابل اخذ و ثبت هستند و اطلاعات بسیار مفیدی در مورد تمایل شخص به انجام حرکتی در اختیار قرار می‌دهند. در این حوزه پژوهشی، برآنیم که روشی برای این امر پیشنهاد دهیم که برای کاربردهای موردنظر ما در دیگر زمینه‌های پژوهشی در آزمایشگاه بیومکاترونیک قابل استفاده باشد. در این بین استفاده از روش‌های هوشمند نقش ویژه‌ای ایفا خواهد کرد. آزمایشات عملی، باید موید روش پیشنهادی ما باشد.

اعضای آزمایشگاه بیومکاترونیک

دکتر برهان بیگ‌زاده

مدیریت آزمایشگاه

دکتر محمد کمالی‌نژاد

همکار

دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشت

امکانات و تجهیزات آزمایشگاه

پروتوتایپ مقیاس 1/2 دستگاه تصویربرداری سه بعدی O-Arm

از این دستگاه با چهار درجه آزادی، برای انجام پژوهشهای مربوط به توسعه روشها و الگوریتمهای مربوط به تصویربرداری حین جراحی در اتاق عمل برای حذف آرتیفکتهای حرکت اندامها استفاده می شود.

پرینتر سه بعدی با مکانیزم دلتا

از این پرینتر برای تولید و نمونه سازی سریع قطعات بزرگ استفاده می شود. این دستگاه توسط اعضای آزمایشگاه طراحی و ساخته شده است و قابلیت پرینت قطعات با مواد مختلفی را دارد.

پرینتر سه بعدی کارتزین

از این پرینتر برای تولید و نمونه سازی سریع قطعات معمولی از نایلون یا PLA استفاده می شود. همچنین امکان استفاده از چند هد/نازل برای این دستگاه در نظر گرفته شده است.

سیستم تله آپریشن رباتیک اسلیو-مستر

از این سیستم که توسط اعضای آزمایشگاه توسعه داده شده است، برای تست روشهای کنترل و بررسی پایداری فرآیند و روشهای تله آپریشن استفاده می شود.

دستگاه وایرلس 14 کاناله اخذ سیگنال EEG- Emotive EPOC

دستگاه اخذ سیگنال EEG با نرخ نمونه برداری 256 هرتز که با داشتن 14 کانال، ولی بصورت وایرلس کمک شایانی در انجام تسکهای شناختی می کند. 

دستگاه 16 کاناله اخذ سیگنال EEG (1 کیلوهرتز)

دستگاه اخذ سیگنالهای بیولوژیک با نرخ نمونه برداری 1 کیلوهرتز که با داشتن 16 کانال توانایی اخذ سیگنالهایی الکتروانسفالوگرافی و دیگر سیگنالها نظیر سیگنالهای EMG را با نویز کم دارد، یکی از ابزارهای مهم ما در انجام پژوهشها است. 

دستگاه کالیبراسیون رنگ مانیتور X-rite Colormunki

این دستگاه به همراه نرم افزار مربوطه برای تنظیم دقیق رنگ و شدت نور مانیتور به کار می رود تا مطمئن شویم که محرکهای بصری به صورت درستی به سابجکتها نشان داده می شوند.

اتاق تاریک و ایزوله آکوستیکی

برای اخذ سیگنالهای EEG و یا انجام برخی تسکهای شناختی، نیازمند آنیم که محیطی با حداقل ورودی های ناخواسته شامل نور و صدا داشته باشیم. بدین منظور، اتاق تاریکی با ایزولاسیون آکوستیکی طراحی کرده و ساخته ایم تا شرایط مورد نیاز ما را فراهم کند.

ارتباط با آزمایشگاه پژوهشی بیومکاترونیک و مهندسی شناختی

77240541-77240550 (98-21+)، داخلی: 2981
b_beigzadeh@iust.ac.ir
 تهران، نارمک، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی مکانیک، آزمایشگاه بیومکاترونیک و مهندسی شناختی
فهرست