Animación Realista de Cuerpos Articulados

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Créditos
3
Tipos
Optativa
Requisitos
Esta asignatura no tiene requisitos, pero tiene capacidades previas
Departamento
FIS
Web
www-fen.upc.es/~arca
El objectivo de la asignatura es proporcionar al estudiante los conocimientos de Física que permitirán construir modelos matemáticos físicamente realistas de sistemas articulados (robots, vehiculos, organismos animados dotados de esqueleto, etc).

Se introduciran métodos de integración numérica i de optimitzación para la obtención del movimiento resultante, en forma de animación físicamente realista, a partir de les ecuaciones dinàmicas de los sistemas físicos estudiados.

Profesorado

Responsable

  • Joaquim Casulleras Ambros ( )

Horas semanales

Teoría
2
Problemas
1
Laboratorio
1
Aprendizaje dirigido
0
Aprendizaje autónomo
7

Competencias

Competencias Técnicas de cada especialidad

Específicas

  • CTE7 - Capacidad para comprender y poder aplicar conocimientos avanzados de computación de altas prestaciones y métodos numéricos o computacionales a problemas de ingeniería.
  • CTE10 - Capacidad para utilizar y desarrollar metodologías, métodos, técnicas, programas de uso específico, normas y estándares de computación gráfica.
  • CTE12 - Capacidad para la creación y explotación de entornos virtuales, y para la creación, gestión y distribución de contenidos multimedia.

Competencias Técnicas Genéricas

Genéricas

  • CG4 - Capacidad para el modelado matemático, cálculo y simulación en centros tecnológicos y de ingeniería de empresa, particularmente en tareas de investigación, desarrollo e innovación en todos los ámbitos relacionados con la Ingeniería en Informática.
  • CG8 - Capacidad para la aplicación de los conocimientos adquiridos y de resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios y mulitidisciplinares, siendo capaces de integrar estos conocimientos.

Competencias Transversales

Razonamiento

  • CTR6 - Capacidad de razonamiento crítico, lógico y matemático. Capacidad para resolver problemas dentro de su área de estudio. Capacidad de abstracción: capacidad de crear y utilizar modelos que reflejen situaciones reales. Capacidad de diseñar y realizar experimentos sencillos, y analizar e interpretar sus resultados. Capacidad de análisis, síntesis y evaluación.

Objetivos

  1. Saber desarrollar modelos matemáticos de sistemas de elementos rígidos articulados.
    Competencias relacionadas: CTR6,
  2. Dominar el formalismo de Denavit-Hartenberg.
    Competencias relacionadas: CTR6, CG4, CG8,
  3. Saber extender y adaptar el formalismo DH para describir las propiedades físicas y de distribución de masa de un cuerpo articulado.
    Competencias relacionadas: CTR6, CG8,
  4. Conocer, entender y saber utilizar las leyes de la dinámica de sistemas articulados.
    Competencias relacionadas: CTR6, CG4,
  5. Conocer y saber utilizar el formalismo de Lagrange para determinar ecuaciones estáticas y dinámicas.
    Competencias relacionadas: CG8,
  6. Ser capaz de identificar y determinar las magnitudes físicas relevantes (coordenadas y momentos generalizados) de la dinámica en la formulación de Lagrange.
    Competencias relacionadas: CTR6,
  7. Saber identificar las variables relevantes en sistemas que se encuentran bajo condiciones dinámicas restringidas.
    Competencias relacionadas: CTR6,
  8. Saber tratar en el formalismo de Lagrange la dinámica bajo condiciones restingidas.
    Competencias relacionadas: CG8,
  9. Conocer y utilizar métodos matemáticos para computador para la integración de las ecuaciones dinámicas.
    Competencias relacionadas:
  10. Ser capaz de establecer las fuerzas generalizadas a partir de un problema de optimización de la función de coste.
    Competencias relacionadas: CG8,
  11. Ser capaz de establecer una función de coste basada en las coordenadas y momentos generalizados que permita discriminar, entre las soluciones físicamente válidas, aquellas que se adapten mejor al movimiento predeterminado.
    Competencias relacionadas: CTR6,
  12. Ser capaz de construir un animación físicamente realista, a partir de un proceso de optimización bajo las condiciones dictadas por las ecuaciones dinámicas.
    Competencias relacionadas: CTR6, CTE10, CTE12, CTE7, CG4, CG8,

Contenidos

  1. Sistemas de elementos rígidos articulados. Formalismo Denavit-Hartenberg.
  2. Dinàmica de Lagrange. Coordenades y moments generalitzats. Equacions dinàmiques.
  3. Condiciones de ligadura. Ecuaciones del movimiento restringido.
  4. Optimitzación. Función objetivo. Generación de la evolución òptima físicamentw realista.

Actividades

Actividad Acto evaluativo


Desarrollo del tema 1 de la asignatura


Objetivos: 2
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
1h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
2h

Desarrollo del tema 2 de la asignatura


Objetivos: 8
Contenidos:
Teoría
3h
Problemas
1h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
2h

Desarrollo del tema 3 de la asignatura


Objetivos: 8 7
Contenidos:
Teoría
4h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
2h

Desarrollo del tema 4 de la asignatura


Objetivos: 12
Contenidos:
Teoría
3h
Problemas
2h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
2h

Exámen Final

Realización de un ejercicio escrito.
Objetivos: 2 8 12 1 3 4 5 7 6 9 10 11
Semana: 7
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
6h

Evaluación continuada

Se evaluará la realización de ejercicios planteados en clase.
Objetivos: 2 1 3 4
Semana: 4
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
4h

Evaluación continuada.

Evaluation of exercises presented in class.
Objetivos: 2 8 12 1 3 4 5 7 6 9 10 11
Semana: 7
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
4h

Realización de una práctica.

Desarrollo de una práctica en el laboratorio.
Objetivos: 2 8 12 1 3 4 5 7 6 9 10 11
Semana: 7
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
2h
Aprendizaje autónomo
8h


Estudio y trabajo preparatorio de prácticas.

El alumno deberá estudiar el material proporcionado, y a partir de las herramientas teóricas explicadas en clase, preparar el trabajo de prácticas que se realizará posteriormente en el laboratorio.
Objetivos: 2 8 12 1 3 4 5 7 6 9 10 11
Contenidos:
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
10h


Metodología docente

La metodología docente que se seguirà estarà basada en clases de teoria y problemas y exercicios prácticos, junto con la realización de una pràctica de animación por computador basada en los conocimientos adquiridos, haciendo uso del cálculo numèrico elemental por computador.

Método de evaluación

La evaluación tendrá en cuenta tres aspectos:
- Evaluación continuada del trabajo realizado durante el curso, en la resolución de ejercicios propuestos en clase.
- Evaluación de una práctica de laboratorio.
- Finalmente, realización de un examen de teoría y problemas.

La nota del curso se calculará según la media ponderada siguiente:

Evaluación curso = 0.2 trabajo curso + 0.4 nota práctica + 0.4 nota examen


La evaluación de la competencia transversal CTR6 se hará mediante la media aritmética de las notas asignadas a esta competencia en el examen final y en la evaluación continuada del trabajo del curso.

Bibliografía

Básica:

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

Complementaria:

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

Capacidades previas

Conocimientos de análisis matemático. Formalismo vectorial y matricial. Nociones de cálculo diferencial.