Introducción a la Robótica

• Profesorado
• Horas semanales
• Competencias
• Objetivos
• Contenidos
• Actividades
• Metodología docente
• Método de evaluación
• Bibliografía
• Capacidades previas

Profesorado

Responsable

• Anais Garrell Zulueta ( )

Otros

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

Horas semanales

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: CG3, CG5, CG7, CT2,
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: CG4, CG5, CG6, CG8, CT2, CE15,
5. Aprender a coordinar acciones entre robots.
   Competencias relacionadas: CE24, CE25, CG4, CG6, CG9, CT1, CE15,
6. 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: CE28, CG5, CG6, CG7, CG8, CT2, CT8,
7. Aprender a programar robots y diseñar aplicaciones robóticas.
   Competencias relacionadas: CE24, CE25, CG4, CG6, CG8, CG9, CT1, CT2, CE15, CE17,

Contenidos

1. Introducción
   Historia robótica, tipos de robots y robo-ética
2. Percepción
   Incertidumbre, percepción sensores, posición ruido y distribución normal
3. Localización I
   Conditional probability and Bayes theorem, localization, Bayesian filter, Kalman filter
4. Localitzación II
   Example Kalman filter, extended kalman filter, particle filter
5. Mapping
   Maps, Slam, movement, wheels
6. Cinemática directa, cinemática inversa
   Cálculo de la cinemática directa e indirecto, ejemplo de vehículos con ruedas
7. Planificación
   Planificación, exploración, fronteras, replanificación, exploración vs. explotación
8. Introducción a los robots manipuladores.
   Definición de un robot manipulador. Tipos and componentes. Posición y orientación de un solido rígido. Representaciones de las orientaciones.
9. Cinemática directa del robot manipulador.
   Sistemas de referencia y sistemas de coordenadas. Sistemas de coordenadas articulares. Parámetros DH y matrices de transformación homogéneas. Cinemática directa.
10. Cinemática diferencial del robot manipulador.
    Velocidad lineal y angular de un sólido rígido. Propagación de velocidades. Jacobiano geométrico y analítico de un robot manipulador. Singularidades de un robot.
11. Cinemàtica inversa del robot manipulador I
    Cinemática inversa analítica de robots sencillos. Teorema y método de Pieper para la cinemática inversa analítica de robots manipuladores con muñeca esférica. Métodos numéricos basados ¿¿en la matriz Jacobiana por la cinemática inversa de un robot manipulador (pseudoinverse, transpuesta, etc.).
12. Cinemática inversa del robot manipulador II
    Métodos numéricos basados ¿¿en la matriz Jacobiana por la cinemática inversa de un robot manipulador (pseudoinverse, transpuesta, etc.).

Actividades

Actividad Acto evaluativo

Metodología docente

Método de evaluación

Bibliografía

Básica:

• 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
  

Capacidades previas