Бионавигация и биомехатроника
Название спецкурса на английском языке
Bionavigation and biomechatronics
Пререквизиты
Отсутствуют
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
Подразделение
[Кафедра прикладной механики и управления]
Семестр
Весна
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2025/26
Список тем
Введение. Биомехатроника – наука об информационном взаимодействии биологической и мехатронной систем. Пример – пилот и динамический имитатор управляемого полета. Сенсорная система в свете теории информации. Анатомия сенсорной системы человека – вестибулярной системы
Физиология вестибулярного аппарата. Принципы, лежащие в основе любого сенсорного восприятия. Роль вестибулярного аппарата как системообразующего фактора в формировании статокинетической функции организма. Ретикулярная формация: связи и функции. Информационные процессы в вестибулярной системе. Методика эксперимента по клеточной физиологии. Изучение экспериментов типа Volt-clamp и current-clamp.
Краткое описание инерциальных механорецепторовбионавигационной системы. Функциональная схема периферического отдела вестибулярного анализатора. Модифицированные уравнения Ходжкина-Хаксли для клеток ВА (для волосковой клетки, клеток первичного нейрона). Методика идентификации параметров системы. Математическая модель первичного афферентного нейрона вестибулярного механорецептора – негрубой (non-rough) системы по классификации Андронова-Понтрягина
Модель вестибулярной функции. Афферентные и эфферентные пути. Функциональные параметры системы. Задачи упрощения системы для эффективной реализации. Упрощенные математические модели информационных процессов в инерциальных механорецепторах вестибулярного аппарата.
Характеристики афферентных сигналов от вестибулярных датчиков, взаимодействие правосторонних и левосторонних механорецепторов, чувствительность, адаптация
Краткое описание динамических имитаторов для тренировок пилотов и робастная устойчивость при наличии постояннодействующих воздействий
Кинематическое управление динамической системой
Динамическая имитация траекторной перегрузки на стенде типа центрифуги с кардановым подвесом и на стенде опорного типа – платформе Стюарта.
Пространственная дезориентация пилота и ее имитация. Часть 1. Вестибуло-сенсорный конфликт в орбитальном полете и его имитация на центрифуге с кардановым подвесом
Безусловный вестибуло-окулярный рефлекс и его гальваническая имитация при наличии визуальной имитации и отсутствии динамической имитации
Антагонистические игры и гарантированное максиминное тестирование качества условного рефлекса полуавтоматической стабилизации программного полета на динамическом тренажере
Алгоритм формирования позиционных стратегий в задаче тестирования качества управления в экстремальных ситуациях
Уравнения Ходжкина – Хаксли для нейрона (аксона беспозвоночных). Уравнения Колмогорова для марковских процессов с дискретным состоянием. Переход от эмпирических уравнений к уравнениям теории вероятности
Синтез биомехатронных систем на базе МЭМС: автоматический корректор стабилизации взора в орбитальном полете
Физиология вестибулярного аппарата. Принципы, лежащие в основе любого сенсорного восприятия. Роль вестибулярного аппарата как системообразующего фактора в формировании статокинетической функции организма. Ретикулярная формация: связи и функции. Информационные процессы в вестибулярной системе. Методика эксперимента по клеточной физиологии. Изучение экспериментов типа Volt-clamp и current-clamp.
Краткое описание инерциальных механорецепторовбионавигационной системы. Функциональная схема периферического отдела вестибулярного анализатора. Модифицированные уравнения Ходжкина-Хаксли для клеток ВА (для волосковой клетки, клеток первичного нейрона). Методика идентификации параметров системы. Математическая модель первичного афферентного нейрона вестибулярного механорецептора – негрубой (non-rough) системы по классификации Андронова-Понтрягина
Модель вестибулярной функции. Афферентные и эфферентные пути. Функциональные параметры системы. Задачи упрощения системы для эффективной реализации. Упрощенные математические модели информационных процессов в инерциальных механорецепторах вестибулярного аппарата.
Характеристики афферентных сигналов от вестибулярных датчиков, взаимодействие правосторонних и левосторонних механорецепторов, чувствительность, адаптация
Краткое описание динамических имитаторов для тренировок пилотов и робастная устойчивость при наличии постояннодействующих воздействий
Кинематическое управление динамической системой
Динамическая имитация траекторной перегрузки на стенде типа центрифуги с кардановым подвесом и на стенде опорного типа – платформе Стюарта.
Пространственная дезориентация пилота и ее имитация. Часть 1. Вестибуло-сенсорный конфликт в орбитальном полете и его имитация на центрифуге с кардановым подвесом
Безусловный вестибуло-окулярный рефлекс и его гальваническая имитация при наличии визуальной имитации и отсутствии динамической имитации
Антагонистические игры и гарантированное максиминное тестирование качества условного рефлекса полуавтоматической стабилизации программного полета на динамическом тренажере
Алгоритм формирования позиционных стратегий в задаче тестирования качества управления в экстремальных ситуациях
Уравнения Ходжкина – Хаксли для нейрона (аксона беспозвоночных). Уравнения Колмогорова для марковских процессов с дискретным состоянием. Переход от эмпирических уравнений к уравнениям теории вероятности
Синтез биомехатронных систем на базе МЭМС: автоматический корректор стабилизации взора в орбитальном полете
Список источников
В.В.Александров, Л.И.Воронин, Ю.Н.Глазков, А.Ю.Ишлинский,В.А.Садовничий. Математические задачи динамической имитации аэрокосмических полетов. Из-во Моск.ун-та, 1995г. ISBN 52011033361
А.А.Каменский, М.А.Каменская Основы нейробиологии. 2014
Патент РФ. Устройство автоматической коррекции установки взора человека при визуальном управлении движением в условиях микрогравитации. №2500375, 10 декабря 2013
United States Patent. Vestibular Prosthesis. 8,855,774. October 7, 2014 Current International Class:A61N 1/372 (20060101). Field of Search 607/45,137/
V.Aleksandrov, M.Reyes Romero, T.Alexandrova, E.SotoEguibar. Diseno de unaProtesis Vestibular. 1r CongresoIberoamericano de neurorehabilitacion. Puebla.Mexico. 2015. ISBN 9786079636814, p.27-39.
Л.Н.Корнилова, В.В.Темникова, С.В.Сагалович, В.В.Александров, А.Г.Якушев Влияние отолитовой функции на функцию полукружных каналов после длительного пребывания в условиях микрогравитации. Росс.Физиологический журнал. Т.93, №2, 2007
R.Vega, V.V.Alexandrov, T.B.Alexandrova, E.Soto. Mathematical Model of the Cupula-Endolymph System with Morphological Parameters for the Axolotl (Ambystomatigrinum) Semicircular Canals. The Open Medical Informatics Journal 2008, 2.
В.В.Александров, А.В.Лебедев, С.С.Лемак. Смешанные стратегии тестирования в задачах проверки качества работы алгоритмов стабилизации. Вестн.Моск.ун-та. Сер.1.Математика.Механика.2009 №3
V.A.Sadovnichii, V.V.Alexandrov, T.B.Alexandrova, R.Vega, E.Soto. Information Process in the Lateral Semicircular Canals. Published in DocladyAkademiiNauk (in Russian), 2011, Vol.436, No 1, pp.129-132
S.T.Moore, V.Dilda, H.G.MacDougal. Galvanic Vestibular Stimulation as an Analogue of Spatial Disorientation After Spaceflight. Aviation, Space and Environmental Medicine. Vol.82, No. 5, Section 1, May 2011.
В.В.Александров, О.В.Александрова, М.А.Буднинский, Г.Ю.Сидоренко. Об экстремалях кинематического управления движением. Вестн.Моск.ун-та. Сер.1.Математика.Механика 2013, №3
А.А.Каменский, М.А.Каменская Основы нейробиологии. 2014
Патент РФ. Устройство автоматической коррекции установки взора человека при визуальном управлении движением в условиях микрогравитации. №2500375, 10 декабря 2013
United States Patent. Vestibular Prosthesis. 8,855,774. October 7, 2014 Current International Class:A61N 1/372 (20060101). Field of Search 607/45,137/
V.Aleksandrov, M.Reyes Romero, T.Alexandrova, E.SotoEguibar. Diseno de unaProtesis Vestibular. 1r CongresoIberoamericano de neurorehabilitacion. Puebla.Mexico. 2015. ISBN 9786079636814, p.27-39.
Л.Н.Корнилова, В.В.Темникова, С.В.Сагалович, В.В.Александров, А.Г.Якушев Влияние отолитовой функции на функцию полукружных каналов после длительного пребывания в условиях микрогравитации. Росс.Физиологический журнал. Т.93, №2, 2007
R.Vega, V.V.Alexandrov, T.B.Alexandrova, E.Soto. Mathematical Model of the Cupula-Endolymph System with Morphological Parameters for the Axolotl (Ambystomatigrinum) Semicircular Canals. The Open Medical Informatics Journal 2008, 2.
В.В.Александров, А.В.Лебедев, С.С.Лемак. Смешанные стратегии тестирования в задачах проверки качества работы алгоритмов стабилизации. Вестн.Моск.ун-та. Сер.1.Математика.Механика.2009 №3
V.A.Sadovnichii, V.V.Alexandrov, T.B.Alexandrova, R.Vega, E.Soto. Information Process in the Lateral Semicircular Canals. Published in DocladyAkademiiNauk (in Russian), 2011, Vol.436, No 1, pp.129-132
S.T.Moore, V.Dilda, H.G.MacDougal. Galvanic Vestibular Stimulation as an Analogue of Spatial Disorientation After Spaceflight. Aviation, Space and Environmental Medicine. Vol.82, No. 5, Section 1, May 2011.
В.В.Александров, О.В.Александрова, М.А.Буднинский, Г.Ю.Сидоренко. Об экстремалях кинематического управления движением. Вестн.Моск.ун-та. Сер.1.Математика.Механика 2013, №3
День недели
по согласованию
Время
по согласованию
Аудитория
Ещё не назначена
Аудитория первого занятия
Ещё не назначена
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.