Animació Realista de Cossos Articulats

Crèdits
3
Tipus
Optativa
Requisits
Aquesta assignatura no té requisits , però té capacitats prèvies
Departament
FIS
Web
www-fen.upc.es/~arca
L'objectiu de l'assignatura és proporcionar a l'estudiant els coneixements de Física que li permetran construir models matemàtics físicament realistes de sistemes articulats (robots, vehicles, organismes animats amb esquelet, etc).

S'introduiran mètodes d'integració numèrica i d'optimització per a la obtenció del moviment resultant, en forma d'animació físicament realista, a partir de les equacions dinàmiques dels sistemes físics estudiats.

Professorat

Responsable

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
1
Laboratori
1
Aprenentatge dirigit
0
Aprenentatge autònom
7

Objectius

  1. Saber desenvolupar models matemàtics de sistemes d'elements rígids articulats.
    Competències relacionades: CTR6,
  2. Dominar el formalisme de Denavit-Hartenberg.
    Competències relacionades: CTR6, CG4, CG8,
  3. Saber extendre i adaptar el formalisme D-H per a descriure les propietats físiques i de distribució de massa d'un cos articulat.
    Competències relacionades: CTR6, CG8,
  4. Coneixer, entendre i saber utilitzar les lleis de la dinàmica de sistemes articulats.
    Competències relacionades: CTR6, CG4,
  5. Coneixer i saber utilitzar el formalisme de Lagrange per a determinar equacions estàtiques i dinàmiques.
    Competències relacionades: CG8,
  6. Ser capaç d'identificar i determinar les magnituds físiques rellevants (coordenades i moments generalitzats) de la dinàmica en la formulació de Lagrange.
    Competències relacionades: CTR6,
  7. Saber identificar les variables rellevants en sistemes que es troben sota condicions dinàmiques restringides.
    Competències relacionades: CTR6,
  8. Saber tractar en el formalisme de Lagrange la dinàmica sota condicions restingides.
    Competències relacionades: CG8,
  9. Conèixer i utilitzar mètodes matemàtics per computador per a la integració de les equacions dinàmiques.
    Competències relacionades:
  10. Ser capaç d'establir les forces generalitzades a partir d'un problema d'optimització de la funció de cost.
    Competències relacionades: CG8,
  11. Ser capaç d'establir una funció de cost basada en les coordenades i moments generalitzats que permeti discriminar, entre les solucions físicament vàlides, aquelles que s'adaptin millor al moviment predeterminat.
    Competències relacionades: CTR6,
  12. Ser capaç de construir un animació físicament realista, a partir d'un procés d'optimització sota les condicions dictades per les equacions dinàmiques.
    Competències relacionades: CTE7, CTE10, CTE12, CTR6, CG4, CG8,

Continguts

  1. Sistemes d'elements rígids articulats. Formalisme Denavit-Hartenberg.
  2. Dinàmica de Lagrange. Coordenades y moments generalitzats. Equacions dinàmiques.
  3. Condicions de constrenyiment. Equacions del moviment constrenyides.
  4. Optimització. Funció objectiu. Generació de l'evolució òptima físicament realista.

Activitats

Activitat Acte avaluatiu


Desenvolupament del tema 1 de l'assignatura


  • Aprenentatge autònom: Estudi i realització d'exercicis
Objectius: 2
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
1h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
2h

Desenvolupament del tema 2 de l'assignatura


Objectius: 8
Continguts:
Teoria
3h
Problemes
1h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
2h

Desenvolupament del tema 3 de l'assignatura.


Objectius: 8 7
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
2h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
2h

Desenvolupament del tema 4 de l'assignatura.


Objectius: 12
Continguts:
Teoria
3h
Problemes
2h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
2h

Exàmen Final

Realització d'un exercici escrit.
Objectius: 2 8 12 1 3 4 5 7 6 9 10 11
Setmana: 7
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
0h

Avaluació continuada.

S'avaluarà la realització d'exercicis plantejats a classe.
Objectius: 2 1 3 4
Setmana: 4
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
0h

Avaluació continuada.

S'avaluarà la realització d'exercicis plantejats a classe.
Objectius: 2 8 12 1 3 4 5 7 6 9 10 11
Setmana: 7
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
0h

Realització d'una pràctica.

Desenvolupament d'una pràctica al laboratori
Objectius: 2 8 12 1 3 4 5 7 6 9 10 11
Setmana: 7
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
0h


Estudi i treball preparatori de pràctiques.

L'alumne haurà d'estudiar el materia proporcionat, i a partir de les eines teòriques explicades a classe, preparar el treball de pràctiques que es realitzarà després al laboratori.
Objectius: 2 8 12 1 3 4 5 7 6 9 10 11
Continguts:
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
10h


Metodologia docent

La metodologia docent que se seguirà estarà basada en classes de teoria i problemes, i exercicis pràctics, juntament amb la realització d'una pràctica d'animació per computador basada en els coneixements assolits, tot recolzant-se en el càlcul numèric elemental per computador.

Mètode d'avaluació

L'avaluació tindrà en compte tres aspectes:
- Avaluació continuada del treball fet durant el curs, en la resolució d'exercicis proposats a classe.
- Avaluació d'una pràctica de laboratori.
- Finalment, realització d'un exàmen de teoria i problemes.

La nota del curs es calcularà segons la mitjana ponderada següent:

Avaluació curs = 0.2 treball curs + 0.4 nota pràctica + 0.4 nota exàmen

L'avaluació de la competència transversal CTR6 es fàra mitjançant la mitjana aritmètica de les notes assignades a aquesta competència en l'exàmen final i en l'avaluació continuada del treball del curs.

Bibliografia

Bàsic

  • Apunts de teoria de Animació Realista de Cossos Articulats - Casulleras, J,

Complementari

  • Col.lecció d'exercicis i problemes en Animació Realista de Cossos Articulats - Casulleras, J,

Capacitats prèvies

Coneixements d'anàlisi matemàtic. Formalisme vectorial i matricial. Nocions de càlcul diferencial.