Dissertação

{en_GB=Modeling, simulation, analytic linearization and optimal control of a 6 tendon-driven biomimetic eye: a tool for studying human oculomotor control} {} EVALUATED

{pt= O objectivo deste trabalho passa por estudar as propriedades do movimento ocular quando alteramos a nossa linha de visão. Foi desenvolvido um simulador e estratégias de controlo óptimo de forma a imitar o sacadas humanas (rápida deslocação ocular). No sistema real os músculos apenas podem exercer força numa direcção, ou seja, apenas podem puxar o olho. Pode-se ver esta situação, analogamente, como um elástico: se não estiver esticado, estará relaxado (slack). No entanto, até agora, o sistema não incorporou esta limitação, e como tal, tentou-se eliminar este fenómeno. A cinemática do olho é restrita a dois graus de liberdade orientacional (Lei de Listing). Sabendo que o olho é controlado por seis músculos independentes, esta restrição de dois graus de liberdade faz deste um problema extremamente interessante de investigar. Apesar de vários estudos terem modelado o sistema oculomotor, a maioria apenas o faz numa única dimensão e frequentemente apenas estudam a cinemática ou a dinâmica do sistema. Utiliza-se a relação entre a velocidade máxima, duração e amplitude conhecida como Main Sequence como métrica, a fim de avaliar a semelhança do modelo desenvolvido com o sistema real. Para completar, trabalhou-se a fim de alcançar resultados precisos acerca da cinemática e da dinâmica deste sistema, considerando todos os graus de liberdade do sistema. Sendo assim, todos os aspectos relacionados com a mudança da nossa linha de visão serão analisados: orientações do olho, perfis de velocidades, torção, e comandos de controlo óptimo. , en= This project's goal is to study the properties of eye movement when redirecting our line of sight. The existing simulator and optimal control strategies were expanded, in order to mimic human saccades (rapid eye movements). In the real system, muscles can only exert force in one direction, meaning they only pull the eye. One can see this as a rubber band: if it is not stretched, it goes slack. The previously developed system did not incorporate this limitation, and, therefore, here, it is attempted to eliminate this phenomenon. Eye kinematics are known to be determined by two degrees of orientational freedom (Listing's Law). Given that the eye is controlled by six independent muscles, this constraint to two degrees of freedom makes it an interesting problem to investigate. Although many studies have modeled the oculomotor system, most of them only do it on one dimension, and often only study either the kinematics or dynamics. The relation between peak velocity, duration, and amplitude, known as the Main Sequence, is used as a metric for evaluating the system's emulation of the human eye. In conclusion, the work done here aimed to have accurate results regarding the kinematics and dynamics of this system, considering all degrees of freedom. So, all aspects of shifting our gaze (eye orientation with respect to the world) will be analysed: eye orientations, velocity profiles, torsion, and optimal motor commands.}
{pt=Linha de visão, Lei de Listing, Movimento sacádico, Main Sequence, Slack, en=Gaze, Listing's law, Saccadic movement, Main Sequence, Slack}

Janeiro 14, 2021, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

Adrianus Johannes Van Opstal

Radbound University Nijmegen

Professor Catedratico

ORIENTADOR

Alexandre José Malheiro Bernardino

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado