Introducció a la Robòtica

• Professorat
• Hores setmanals
• Competències
• Objectius
• Continguts
• Activitats
• Metodologia docent
• Mètode d'avaluació
• Bibliografia
• Capacitats prèvies

Professorat

Responsable

• Anais Garrell Zulueta ( )

Altres

• Isiah Zaplana Agut ( )
• Josep Fernàndez Ruzafa ( )

Hores setmanals

Competències

Competències Transversals

Transversals

• CT1 [Avaluable] - Emprenedoria i innovació. Conèixer i comprendre l'organització d'una empresa i les ciències que regeixen la seva activitat; tenir capacitat per entendre les normes laborals i les relacions entre la planificació, les estratègies industrials i comercials, la qualitat i el benefici.
• CT2 [Avaluable] - Sostenibilitat i Compromís Social. Conèixer i comprendre la complexitat dels fenòmens econòmics i socials típics de la societat del benestar; tenir capacitat per relacionar el benestar amb la globalització i la sostenibilitat; obtenir habilitats per utilitzar de forma equilibrada i compatible la tècnica, la tecnologia, l'economia i la sostenibilitat.
• CT8 [Avaluable] - Perspectiva de gènere. Conèixer i comprendre, des de l'àmbit de la titulació mateixa, les desigualtats per raó de sexe i gènere en la societat, i integrar les diverses necessitats i preferències per raó de sexe i gènere en el disseny de solucions i la resolució de problemes.

Competències Tècniques

Específiques

• CE15 - Adquirir, formalitzar i representar el coneixement humà en una forma computable per a la resolució de problemes mitjançant un sistema informàtic en qualsevol àmbit d'aplicació, particularment els relacionats amb aspectes de computació, percepció i actuació en ambients o entorns intel·ligents.
• CE17 - Desenvolupar i avaluar sistemes interactius i de presentació d'informació complexa i la seva aplicació a la resolució de problemes de disseny d'interacció persona-ordinador i persona-robot.
• CE24 - Concebir, dissenyar i construir sistemes robòtics intel·ligents amb aplicació en entorns de producció i serveis, capaços d'interactuar amb persones, col·laboratius i socials.
• CE25 - Concebir, dissenyar i integrar robots mòbils amb capacitat de navegació autònoma, formació de flotes i interacció amb humans.
• CE28 - Planificar, concebre, desplegar i dirigir projectes, serveis i sistemes en l'àmbit de la intel·ligència artificial, liderant la seva puesta en marxa i la seva millora contínua i valorant el seu impacte econòmic i social.

Competències Tècniques Generals

Genèriques

• CG3 - Definir, avaluar i seleccionar plataformes maquinari i programari per al desenvolupament i l'execució de sistemes, serveis i aplicacions informàtiques en l'àmbit de la intel·ligència artificial.
• CG4 - Raonar, analitzant la realitat i dissenyant algoritmes i formulacions que la modelin. Identificar problemes i construir solucions algorísmiques o matemàtiques vàlides, eventualment noves, integrant el coneixement multidisciplinari necessari, valorant diferents alternatives amb esperit crític, justificant les decisions preses, interpretant i sintetitzant els resultats en el context de l'domini d'aplicació i establint generalitzacions metodològiques a partir de aplicacions concretes.
• CG5 - Treballar en equips i projectes multidisciplinaris relacionats amb la intel·ligència artificial i la robòtica, interactuant fluidament amb enginyers/es i professionals d'altres disciplines.
• CG6 - Identificar oportunitats per a aplicacions innovadores de la intel·ligència artificial i la robòtica en entorns tecnològics en contínua evolució.
• CG7 - Interpretar i aplicar la legislació vigent, així com especificacions, reglaments i normes en l'àmbit de la intel·ligència artificial.
• CG8 - Observar un exercici ètic de la professió en totes les seves facetes, aplicant criteris ètics en el disseny de sistemes, algoritmes, experiments, utilització de dades, d'acord amb els sistemes ètics recomanats pels organismes nacionals i internacionals, amb especial èmfasi en seguretat, robustesa , privacitat, transparència, traçabilitat, prevenció de biaixos (de raça, gènere, religió, territori, etc.) i respecte als drets humans.
• CG9 - Afrontar nous reptes amb una visió àmplia de les possibilitats de la carrera professional en l'àmbit de la Intel·ligència Artificial. Desenvolupar l'activitat aplicant criteris de qualitat i millora contínua, i actuar amb rigor en el desenvolupament professional. Adaptar-se als canvis organitzatius o tecnològics. Treballar en situacions de carència d'informació i/o amb restriccions temporals i/o de recursos.

Objectius

1. Conèixer els components d'un robot i què el diferencia d'altres màquines automàtiques.
   Competències relacionades: CG3, CG5, CT2,
2. Conèixer els diferents tipus de robots presents en el mercat i les seves característiques. Entendre els seus manuals i especificacions, així com reglaments i normes segons la legislació vigent.
   Competències relacionades: CG3, CG5, CG7, CT2,
3. Conèixer les diferents fonts d'informació sensorial i les seves característiques.
   Competències relacionades: CG3, CG5,
4. Ser capaç de fusionar diferents fonts d'informació per obtenir, formalitzar i representar l'entorn físic d'una forma computable per a la resolució de problemes.
   Competències relacionades: CG4, CG5, CG6, CG8, CT2, CE15,
5. Aprendre a coordinar accions entre robots.
   Competències relacionades: CE24, CE25, CG4, CG6, CG9, CT1, CE15,
6. Ser capaç d'emetre judicis que incloguin una reflexió sobre temes rellevants d'índole social, científica o ètica, relacionats amb la robòtica actual i els seus potencials aplicacions.
   Competències relacionades: CE28, CG5, CG6, CG7, CG8, CT2, CT8,
7. Aprendre a programar robots i a dissenyar aplicacions robòtiques.
   Competències relacionades: CE24, CE25, CG4, CG6, CG8, CG9, CT1, CT2, CE15, CE17,

Continguts

1. Introducció
   Història robòtica, tipus de robots i robo-ètica
2. Percepció
   Incertesa, percepció sensors, posició soroll i distribució normal
3. Localització I
   Prob. condicional i teorema de bayes, localització, filtre bayesià, filtre de kalman
4. Localització II
   Exemple FIltre de Kalman, filtre de kalman extès, filtre de partícules
5. Mapping
   Mapes, Slam, moviment, rodes
6. CInemàtica directe, cinemàtica inversa
   Càlcul de la cinemàtica directa i indirecte, exemple de vehicles amb rodes
7. Planificació
   Planificació, exploració, fronteres, replanificació, exploració vs. explotació
8. Introducció als robots manipuladors.
   Definició d'un robot manipulador. Tipus and components. Posició i orientació d'un solido rígid. Representacions de les orientacions.
9. Cinemàtica directa del robot manipulador.
   Sistemes de referència i sistemes de coordenades. Sistemes de coordenades articulars. Paràmetres DH i matrius de transformació homogènies. Cinemàtica directa.
10. Cinemàtica diferencial del robot manipulador.
    Velocitat lineal i angular d'un sòlid rígid. Propagació de velocitats. Jacobià geomètric i analític d'un robot manipulador. Singularitats d'un robot.
11. Cinemàtica inversa del robot manipulador I
    Cinemàtica inversa analítica de robots senzills. Teorema i mètode de Pieper per la cinemàtica inversa analítica de robots manipuladors amb canell esfèric.
12. Cinemàtica inversa del robot manipulador II
    Mètodes numèrics basats en la matriu Jacobiana per la cinemàtica inversa d'un robot manipulador (pseudoinverse, transposada, etc.).

Activitats

Activitat Acte avaluatiu

Metodologia docent

Mètode d'avaluació

Bibliografia

Bàsica:

• Robotics, vision and control : fundamental algorithms in MATLAB - Corke, Peter I, Springer, [2017]. ISBN: 9783319544120
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991004155909706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Introduction to autonomous mobile robots - Siegwart, Roland; Nourbakhsh, Illah Reza; Scaramuzza, Davide, MIT Press, cop. 2011. ISBN: 9780262015356
  
• Fundamentos de robótica - Barrientos, Antonio, McGraw-Hill, cop. 2007. ISBN: 9788448156367
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991003225419706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Springer handbook of robotics - Siciliano, Bruno; Khatib, Oussama, Springer International Publishing, 2016. ISBN: 9783319325521
  
• Introduction to AI robotics - Murphy, R.R, The MIT Press, 2019. ISBN: 9780262348157
  

Capacitats prèvies