Introducción a la Robótica

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Créditos
6
Tipos
Obligatoria
Requisitos
Esta asignatura no tiene requisitos, pero tiene capacidades previas
Departamento
ESAII
Dado que la robótica puede ser definida como la conexión inteligente entre la percepción y la acción, la Inteligencia Artificial debe jugar un papel central en esta conexión. La robótica desafía a la IA al obligarla a lidiar con objetos reales en el mundo real. Esto incluye temas como el razonamiento sobre el espacio, la planificación de rutas, la gestión de la incertidumbre y la acomodación entre objetos, entre otros.
En esta asignatura se exponen los conocimientos básicos sobre los robots manipuladores y móviles existentes en el mercado que permiten su funcionamiento, control y programación, con especial énfasis en los aspectos de percepción, planificación y actuación. Se dan a conocer las principales áreas de aplicación de la robótica y sus demandas, tanto en el ámbito industrial como de servicios.

Profesorado

Responsable

  • Anais Garrell Zulueta ( )

Otros

  • Joan Aranda López ( )

Horas semanales

Teoría
2
Problemas
0
Laboratorio
2
Aprendizaje dirigido
0
Aprendizaje autónomo
6

Competencias

Competencias Transversales

Transversales

  • CT1 [Avaluable] - Emprendimiento e innovación. Conocer y entender la organización de una empresa y las ciencias que rigen su actividad; tener capacidad para entender las normas laborales y las relaciones entre la planificación, las estrategias industriales y comerciales, la calidad y el beneficio.
  • CT2 [Avaluable] - Sostenibilidad y Compromiso Social. Conocer y comprender la complejidad de los fenómenos económicos y sociales típicos de la sociedad del bienestar; tener capacidad para relacionar el bienestar con la globalización y la sostenibilidad; lograr habilidades para utilizar de forma equilibrada y compatible la técnica, la tecnología, la economía y la sostenibilidad.
  • CT8 [Avaluable] - Perspectiva de género. Conocer y comprender, desde el propio ámbito de la titulación, las desigualdades por razón de sexo y género en la sociedad; integrar las diferentes necesidades y preferencias por razón de sexo y de género en el diseño de soluciones y resolución de problemas.

Competencias Técnicas

Específicas

  • CE15 - Adquirir, formalizar y representar el conocimiento humano en una forma computable para la resolución de problemas mediante un sistema informático en cualquier ámbito de aplicación, particularmente los relacionados con aspectos de computación,percepción y actuación en ambientes o entornos inteligentes.
  • CE17 - Desarrollar y evaluar sistemas interactivos y de presentación de información compleja y su aplicación a la resolución de problemas de diseño de interacción persona-computadora y persona-robot.
  • CE24 - Concebir, diseñar y construir sistemas robóticos inteligentes con aplicación en entornos de producción y de servicios, capaces de interactuar con personas, colaborativos y sociales.
  • CE25 - Concebir, diseñar e integrar robots móviles con capacidad de navegación autónoma, formación de flotas e interacción con humanos.
  • CE28 - Planificar, concebir, desplegar y dirigir proyectos, servicios y sistemas en el ámbito de la inteligencia artificial, liderando su puesta en marcha y su mejora continua y valorando su impacto económico y social.

Competencias Técnicas Genéricas

Genéricas

  • CG3 - Definir, evaluar y seleccionar plataformas hardware y software para el desarrollo y la ejecución de sistemas, servicios y aplicaciones informáticas en el ámbito de la inteligencia artificial.
  • CG4 - Razonar, analizando la realidad y diseñando algoritmos y formulaciones que la modelen. Identificar problemas y construir soluciones algorítmicas o matemáticas válidas, eventualmente nuevas, integrando el conocimiento multidisciplinar necesario, valorando distintas alternativas con espíritu crítico, justificando las decisiones tomadas, interpretando y sintetizando los resultados en el contexto del dominio de aplicación y estableciendo generalizaciones metodológicas a partir de aplicaciones concretas.
  • CG5 - Trabajar en equipos y proyectos multidisciplinares relacionados con la inteligencia artificial y la robótica, interactuando fluidamente con ingenieros/as y profesionales de otras disciplinas.
  • CG6 - Identificar oportunidades para aplicaciones innovadoras de la inteligencia artificial y la robótica en entornos tecnológicos en continua evolución.
  • CG7 - Interpretar y aplicar la legislación vigente, así como especificaciones, reglamentos y normas en el ámbito de la inteligencia artificial.
  • CG8 - Observar un ejercicio ético de la profesión en todas sus facetas, aplicando criterios éticos en el diseño de sistemas,algoritmos, experimentos, utilización de datos, de acuerdo con los sistemas éticos recomendados por los organismos nacionales e internacionales, con especial énfasis en seguridad, robustez, privacidad, transparencia, trazabilidad, prevención de sesgos (de raza, género, religión, territorio, etc.) y respeto a los derechos humanos.
  • CG9 - Afrontar nuevos retos con una visión amplia de las posibilidades de la carrera profesional en el ámbito de la Inteligencia Artificial. Desarrollar la actividad aplicando criterios de calidad y mejora continua, y actuar con rigor en el desarrollo profesional. Adaptarse a los cambios organizativos o tecnológicos. Trabajar en situaciones de carencia de información y/o con restricciones temporales y/o de recursos.

Objetivos

  1. Conocer los componentes del robot y que lo diferencia de otras máquinas automáticas
    Competencias relacionadas: CG3, CG5, CT2,
  2. Conocer los diferentes tipos de robots presentes en el mercado y sus caracteristicas. Entender sus manuales y especificaciones, así como reglamentos y normas segun la legislación vigente.
    Competencias relacionadas: CT2, CG3, CG5, CG7,
  3. Conocer las distintas fuentes de información sensorial y sus características.
    Competencias relacionadas: CG3, CG5,
  4. Ser capaz de fusionar distintas fuentes de información para obtener, formalizar y representar el entorno físico de forma computable para la resolución de problemas.
    Competencias relacionadas: CT2, CE15, CG4, CG5, CG6, CG8,
  5. Aprender a programar robots y diseñar aplicaciones robóticas.
    Competencias relacionadas: CT1, CT2, CE15, CE17, CE24, CE25, CG4, CG6, CG8, CG9,
  6. Aprender a coordinar acciones entre robots.
    Competencias relacionadas: CT1, CE15, CE24, CE25, CG4, CG6, CG9,
  7. Ser capaz de emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética, relacionados con la robótica actual y sus aplicaciones potenciales.
    Competencias relacionadas: CT8, CE28, CG5, CG6, CT2, CG7, CG8,

Contenidos

  1. Introducción
    Robots y Robótica. Evolución de los robots. Incidencia de la robótica en la sociedad actual.
  2. Morfologia del robot.
    Componentes. Estructuras y características de los robots.
  3. Robots móviles
    Mecanismos de locomoción. Tipo de robot móviles. Cinemática directa e inversa. Maniobrabilidad.
  4. Percepción del entorno
    Clasificación de los sensores. Características. Sensores de profundidad. Sensores de orientación.
  5. Navegación de robots móviles
    Navegación reactiva. Evasión de obstáculos. Planificación basada en mapas.
  6. Localización del robot móvil
    Sistemas de localización (GPS, US, IR, rutas fijas). Navegación basada en puntos de referencia.
  7. Robots manipuladores
    Arquitecturas y características
  8. Kinematics of manipulator robots.
    Transformaciones geométricas. Cinemática directa e Inversa. Redundancia. Singularidades.
  9. Generación de trayectorias
    Caminos y trayectorias. Trayectorias en el espacio de articulaciones. Trayectorias en el espacio cartesiano.
  10. Programación y Control del robot
    Control en el espacio de articulaciones. Arquitectura de control de un manipulador. Entornos y lenguajes de programación de robots.
  11. Aplicaciones de la robótica
    Robótica Industrial. Robótica de servicios. Robótica de exploración. Robótica médica y asistencial.

Actividades

Actividad Acto evaluativo


What is a robot?

Robots i Robòtica. Evolució dels robots. Incidència de la robòtica en la societat actual.
Objetivos: 1 7
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Morfologia del robot.

Componentes. Estructuras y características de los robots.
Objetivos: 1 2
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
0h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
4h

Robots móviles

Mecanismos de locomoción. Tipo de robot móviles. Cinemática directa e inversa. Maniobrabilidad.
Objetivos: 2 5
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
0h
Laboratorio
4h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
8h

Percepción del entorno

Clasificación de los sensores. Características. Sensores de profundidad. Sensores de orientación.
Objetivos: 3 4
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
0h
Laboratorio
4h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
8h

Navegación de robots móviles

Navegación reactiva. Evasión de obstáculos. Planificación basada en mapas.
Objetivos: 4 5
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
0h
Laboratorio
4h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
8h

Localización del robot móvil

Sistemas de localización (GPS, US, IR, rutas fijas). Navegación basada en puntos de referencia
Objetivos: 4 5 6
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
0h
Laboratorio
4h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
8h

Robots manipuladores

Arquitecturas y características
Objetivos: 2 3
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
0h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
4h

Cinemática de los robots manipuladores

Transformaciones geométricas. Cinemática directa e Inversa. Redundancia. Singularidades. Generación de trayectorias
Objetivos: 2 5
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
0h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
4h

Generación de trayectorias

Caminos y trayectorias. Trayectorias en el espacio de articulaciones. Trayectorias en el espacio cartesiano.
Objetivos: 5 6
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
0h
Laboratorio
2h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
4h

Programación y Control del robot

Control en el espacio de articulaciones. Arquitectura de control de un manipulador. Entornos y lenguajes de programación de robots
Objetivos: 4 5 6
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
0h
Laboratorio
6h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
12h

Applications of robotics

Robótica Industrial. Robótica de servicios. Robótica de exploración. Robótica médica y asistencial
Objetivos: 5 7
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Resolución de ejercicios

Resolución de ejercicios (entre 3 y 6) evaluables realizados como trabajo personal o en pareja
Objetivos: 1 2 3 4 5 6 7
Semana: 1 (Fuera de horario lectivo)
Tipo: entrega
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
30h

Metodología docente

La metodología docente será de forma general de carácter deductivo. Se intentará huir del método expositivo/ Lección magistral. El planteamiento será siempre el mismo:
¿ Proponer un problema
¿ intentar resolverlo
¿ añadir las piezas de teoría necesarias para poder solucionar el problema de forma adecuada.

No se distinguirá entre clases de teoría y problemas, ya que en las sesiones de aula se intercala la presentación de conceptos y la resolución de problemas de aplicación. Las clases de laboratorio son el complemento en el que los estudiantes ponen en práctica los conceptos con la utilización de simuladores y/o sistemas robóticos reales.

Además de las actividades en el aula y en el laboratorio, los estudiantes deben resolver y entregar al profesorado para su evaluación un conjunto de ejercicios, que permiten consolidar los conocimientos adquiridos, ser un mecanismo de autoevaluación y de trabajo en equipo.

Método de evaluación

La asignatura se evaluará de forma continuada. No se realizará examen final.
A lo largo del curso, se pedirán una serie de ejercicios que servirán al profesor para evaluar al alumno al final de curso. Estos ejercicios podrán ser tanto presenciales como no presenciales y pueden consistir en la presentación de los resultados de prácticas desarrolladas en el laboratorio (NL), como la resolución teórica/práctica de problemas propuestos por el profesor en clase (NT).

La nota final de la asignatura se calculará de la forma: NF=0'6NL+0'4NT

Bibliografía

Básica:

Capacidades previas

Área de Matemáticas

* Conocer y saber aplicar el concepto de derivada y derivada parcial.
* Conocer los métodos elementales de representación gráfica de funciones (asíntotas, máximos, mínimos, ...).
* Conocer las propiedades elementales de las funciones trigonométricas.
* Conocer los conceptos básicos de manipulación y operación con matrices.

Área de Programación y Estructura de Datos

* Saber especificar, diseñar e implementar algoritmos sencillos con un lenguaje de programación imperativo.
* Saber construir programas correctos, eficientes y estructurados.
* Conocer los conceptos de lenguajes interpretados y lenguajes compilados.
* Conocer los algoritmos de búsqueda en estructuras de datos (tablas, listas, árboles, ...).

Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

* Conocer a nivel funcional las diferentes puertas lógicas.
* Saber analizar e implementar sistemas lógicos combinacionales y secuenciales simples.
* Conocer la estructura básica de un computador.
* Conocer el subsistema de entrada/salida e interrupciones del computador.