Créditos
6
Tipos
- GEI: Optativa
- GCED: Optativa
Requisitos
Esta asignatura no tiene requisitos
, pero tiene capacidades previas
Departamento
ESAII
Profesorado
Responsable
- Josep Fernàndez Ruzafa (josep.fernandez@upc.edu)
Horas semanales
Teoría
2
Problemas
0
Laboratorio
2
Aprendizaje dirigido
0
Aprendizaje autónomo
6
Competencias
Trabajo en equipo
- G5.1 - Capacidad de colaborar en un entorno unidisciplinar. Identificar los objetivos del grupo y colaborar en el diseño de la estrategia a seguir y un plan de trabajo para conseguirlos. Identificar las responsabilidades de cada componente del grupo y asumir el compromiso personal de la tarea asignada. Evaluar y presentar los resultados propios. Identificar el valor de la cooperación e intercambiar información con los otros componentes del grupo. Intercambiar información sobre el progreso del grupo y proponer estrategias para mejorar su funcionamiento.
Actitud frente al trabajo
- G8.3 - Tener motivación para el desarrollo profesional y para afrontar nuevos retos. Tener motivación para la mejora continua. Disponer de capacidad de trabajo en situaciones de falta de información.
Competencias técnicas comunes
- CT1.1A - Demostrar conocimiento y comprensión de los conceptos fundamentales de la programación y de la estructura básica de un computador. CEFB4. Conocimiento de los fundamentos del uso y programación de los computadores, los sistemas operativos, las bases de datos y, en general, los programas informáticos con aplicación en ingeniería.
- CT1.1B - Interpretar, seleccionar y valorar conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática y su aplicación a partir de los fundamentos matemáticos, estadísticos y físicos necesarios. CEFB2. Capacidad para comprender y dominar los fundamentos físicos y tecnológicos de la informática: electromagnetismo, ondas, teoría de circuitos, electrónica y fotónica y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
- CT1.2A - Demostrar conocimiento y comprensión de los conceptos fundamentales de la programación y de la estructura básica de un computador. CEFB5. Conocimiento de la estructura, funcionamiento e interconexión de los sistemas informáticos, así como los fundamentos de su programación.
- CT1.2B - Interpretar, seleccionar y valorar conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática y su aplicación a partir de los fundamentos matemáticos, estadísticos y físicos necesarios. CEFB3. Capacidad para comprender y dominar los conceptos básicos de matemática discreta, lógica, algorítmica y complejidad computacional, y su aplicación para el tratamiento automático de la información por medio de sistemas computacionales y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
- CT1.2C - Interpretar, seleccionar y valorar conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática y su aplicación a partir de los fundamentos matemáticos, estadísticos y físicos necesarios. CEFB1: Capacidad para la resolución de los problemas matemáticos que puedan plantarse en la ingeniería. Aptitud para aplicar los conocimientos sobre: algebra, cálculo diferencial e integral i métodos numéricos; estadística y optimización.
- CT2.1 - Demostrar conocimiento y capacidad de aplicación de los principios, metodologías y ciclos de vida de ingeniería de software.
- CT2.5 - Diseñar y evaluar interfaces persona-computador que garanticen la accesibilidad y la usabilidad a los sistemas, a los servicios y a las aplicaciones informáticas.
- CT3.5 - Identificar las posibilidades de uso y los beneficios que puede aportar la aplicación en las diferentes tipologías de software empresarial y servicios TIC existentes.
- CT3.6 - Demostrar conocimiento de la dimensión ética en la empresa: la responsabilidad social y corporativa en general y, en particular, las responsabilidades civiles y profesionales del ingeniero en informática.
- CT4.1 - Identificar las soluciones algorítmicas más adecuadas para resolver problemas de dificultad mediana.
- CT4.2 - Razonar sobre la corrección y la eficiencia de una solución algorítmica.
- CT4.3 - Demostrar conocimiento y capacidad de aplicación de los principios fundamentales y las técnicas básicas de los sistemas inteligentes y su aplicación práctica.
- CT5.2 - Conocer, diseñar y utilizar de forma eficiente los tipos y las estructuras de datos más adecuados para la resolución de un problema.
- CT5.3 - Diseñar, escribir, probar, depurar, documentar y mantener código en un lenguaje de alto nivel para resolver problemas de programación aplicando esquemas algorítmicos y usando estructuras de datos.
- CT5.4 - Diseñar la arquitectura de los programas utilizando técnicas de orientación a objetos, de modularización y de especificación e implementación de tipos abstractos de datos.
- CT5.5 - Usar las herramientas de un entorno de desarrollo de software para crear y desarrollar aplicaciones.
- CT5.6 - Demostrar conocimiento y capacidad de aplicación de los principios fundamentales y de las técnicas básicas de la programación paralela, concurrente, distribuida y de tiempo real.
- CT8.1 - Identificar tecnologías actuales y emergentes y evaluar si son aplicables, y en qué medida, para satisfacer las necesidades de los usuarios.
Especialidad ingeniería del software
- CES1.2 - Dar solución a problemas de integración en función de las estrategias, de los estándares y de las tecnologías disponibles.
- CES1.8 - Especificar, diseñar e implementar sistemas de control y de tiempo real.
- CES2.1 - Definir y gestionar los requisitos de un sistema software.
- CES2.2 - Diseñar soluciones apropiadas en uno o más dominios de aplicación, utilizando métodos de ingeniería del software que integren aspectos éticos, sociales, legales y económicos.
Especialidad ingeniería de computadores
- CEC2.1 - Analizar, evaluar, seleccionar y configurar plataformas hardware para el desarrollo y la ejecución de aplicaciones y servicios informáticos.
Especialidad de computación
- CCO1.1 - Evaluar la complejidad computacional de un problema, conocer estrategias algorítmicas que puedan conducir a su resolución, y recomendar, desarrollar e implementar la que garantice el mejor rendimiento de acuerdo con los requisitos establecidos.
- CCO1.3 - Definir, evaluar y seleccionar plataformas de desarrollo y producción hardware y software para el desarrollo de aplicaciones y servicios informáticos de diversa complejidad.
- CCO2.1 - Demostrar conocimiento de los fundamentos, los paradigmas y las técnicas propias de los sistemas inteligentes y analizar, diseñar y construir sistemas, servicios y aplicaciones informáticas que utilicen estas técnicas en cualquier ámbito de aplicación.
- CCO2.2 - Capacidad para adquirir, obtener, formalizar y representar el conocimiento humano de 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.
- CCO3.1 - Implementar código crítico siguiendo criterios de tiempo de ejecución, eficiencia y seguridad.
- CCO3.2 - Programar considerando la arquitectura hardware, tanto en ensamblador como en alto nivel.
Objetivos
-
Conocer los elementos que forman un sistema robot, las diferentes alternativas, y su funcionamiento.
Competencias relacionadas: G7.1, CEC2.1, G7.2, G7.3, G8.3, CT1.2B, -
Conocer la evolución, estado actual y tendencias de la robótica.
Competencias relacionadas: G7.1, CES2.1, CES2.2, CT8.1, CT5.2, CT5.4, CT5.5, G7.2, G7.3, G8.3, CT5.3, CT5.6, -
Conocer las diferentes formas de programación de los robots y sus características.
Competencias relacionadas: CT5.2, CT5.4, CT5.3, CT1.1B, CT1.1A, -
Conocer y saber diferenciar los distintos niveles de planificación y control del movimiento del robot.
Competencias relacionadas: CEC2.1, CT1.2A, CT1.2C, CCO2.1, CT4.1, CT4.2, CCO2.2, CCO3.1, CCO3.2, CT4.3, CT5.6, CT1.2B, -
Conocer las técnicas que permiten definir, calcular y generar trayectorias adecuadas para los robots, y su implementación algorítmica.
Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CCO1.1, CCO1.3, CT4.1, CT4.2, CT4.3, CT1.1B, CT1.1A, -
Conocer los sensores y sistemas de percepción para la interacción con el entorno para las aplicaciones más frecuentes
Competencias relacionadas: G7.1, G7.2, G7.3, G8.3, CT1.2B, -
Conocer la problemática y las estrategias de la navegación de vehículos guiados y autónomos
Competencias relacionadas: CEC2.1, CT1.2A, CT1.2C, CCO2.1, CT4.1, CT4.2, CT5.2, CT5.4, CCO2.2, CCO3.1, CCO3.2, CT4.3, CT5.3, CT5.6, CT1.1B, CT1.1A, -
Saber cómo se utilizan las técnicas de planificación en el campo de la robótica
Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CT4.1, CT4.2, CT5.2, CT5.4, CT5.5, CT4.3, CT5.3, CT5.6, CT1.1B, CT1.1A, -
Conocer los requerimientos sensoriales de los robot móviles
Competencias relacionadas: G7.1, CT2.5, G7.2, G7.3, G8.3, CT1.2B, -
Conocer los requerimientos de las aplicaciones más habituales de la robótica y saber discriminar qué tareas son susceptibles de ser robotizadas.
Competencias relacionadas: G9.1, G9.3, CT8.1, CT5.2, CT5.4, CT5.5, G9.2, CT5.3, CT5.6, -
Ser capaz de identificar los requerimientos de una tarea que debe ser robotizada
Competencias relacionadas: G9.1, G9.3, CT5.2, CT5.4, CT5.5, G9.2, CT5.3, CT5.6, CT1.2B, -
Saber programar y utilizar los robots para dar solución a la tarea propuesta
Competencias relacionadas: G9.1, G9.3, CT5.2, CT5.4, G9.2, CT5.3, CT1.1B, CT1.1A, -
Saber integrar la información suministrada por los sensores en el programa del robot
Competencias relacionadas: G7.1, G9.1, G9.3, CT1.2A, CT1.2C, CT2.1, G5.1, CCO1.1, CCO1.3, CT5.2, CT5.4, CT5.5, G7.2, G7.3, G9.2, CT5.3, CT1.1B, CT1.2B, CT1.1A, -
Saber elegir los tipos de sensores necesarios para cada aplicación
Competencias relacionadas: G7.1, G9.1, G9.3, CT5.2, CT5.4, CT5.5, G7.2, G7.3, G9.2, CT5.3, CT5.6, CT1.2B, -
Conocer los factores que inciden sobre la fiabilidad de un robot y cómo minimizar su efecto
Competencias relacionadas: G9.1, G9.3, G9.2, CT1.2B, -
Conocer los aspectos relativos a la seguridad de sistemas robóticos
Competencias relacionadas: G9.1, G9.3, CT5.2, CT5.4, CT5.5, G8.3, G9.2, CT5.3, CT5.6, -
Conocer la metodología del desarrollo de un proyecto de robotización
Competencias relacionadas: CES1.2, CES2.1, CES2.2, CT3.6, CES1.8, CT3.5, -
Diseño de proyectos de robotización de una tarea determinada
Competencias relacionadas: G9.1, G9.3, CEC2.1, CES1.2, CES2.1, CES2.2, CT8.1, G5.1, CT3.6, CCO3.1, CCO3.2, G8.3, G9.2, CES1.8, CT3.5,
Contenidos
-
Introducción
Robots y Robótica. Evolución de los robots. Incidencia de la robótica en la sociedad actual. -
Morfología del robot.
Componentes. Estructuras y características de los robots. -
Cinemática de los robots manipuladores
Transformaciones geométricas. Parámetros DH. Cinemática directa. Cinemática Inversa. Cinemática diferencial. -
Generación de trayectorias
Caminos y trayectorias. Trayectorias en el espacio de articulaciones. Trayectorias en el espacio cartesiano. -
Programación y Control del robot
Control en el espacio de articulaciones. Arquitectura de control de un manipulador. Entornos y lenguajes de programación de robots industrial. -
Robots móviles
Mecanismos de locomoción. Tipo de robot móviles. Cinemática directa e inversa. Maniobrabilid -
Percepción del entorno
Clasificación de los sensores. Características. Sensores de profundidad. Sensores de orientación. -
Navegación de robots móviles
Navegación reactiva. Evasión de obstáculos. Planificación basada en mapas. -
Localización del robot móvil
Sistemas de localización (GPS, US, IR, rutas fijas). Navegación basada en puntos de referencia. -
Aplicaciones de la robótica
Robótica Industrial. Robótica de servicios. Robótica de exploración. Robótica médica y asistencial. -
Desarrollo de un proyecto de robotización
Requerimientos. Diseño. Implicaciones éticas y sociales. Fiabilidad y seguridad.
Actividades
Actividad Acto evaluativo
Desarrollo Tema 1
Participar activamente en las sesión presencial. Estudio autónomo de los materiales propuestos. Búsqueda de información respecto la robótica, los sistemas robots y sus aplicaciones.Objetivos: 2 1
Contenidos:
Teoría
2h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
1h
Metodología docente
La metodología docente de la asignatura se aleja de la división convencional entre teoría, problemas y prácticas para ofrecer una experiencia de aprendizaje integrada y dinámica. En las sesiones presenciales, se intercalan de manera fluida las actividades de adquisición de conocimientos con espacios de reflexión y una puesta en práctica inmediata, facilitando que el estudiante aplique los conceptos aprendidos mediante la construcción de modelos, la simulación y el desarrollo de aplicaciones para sistemas robóticos.Como complemento a la actividad presencial, el proceso de aprendizaje se consolida mediante el trabajo autónomo y en equipo, centrado en la resolución y entrega de ejercicios y de proyectos de ámbito global.
Método de evaluación
Cualquier acto de fraude académico, plagio o uso o mera tenencia al alcance de medios no autorizados en cualquier actividad de
evaluación comportará la calificación de cero (0) en la prueba o entrega afectada. Además, de acuerdo con la normativa de la
Universidad, la posible derivación de los hechos para la apertura de un expediente disciplinario implicará que la asignatura quede en
el estado provisional de "pendiente de evaluación" hasta la resolución del expediente. La gestión de estas incidencias se lleva a cabo
de acuerdo con el Marco de actuación para la integridad académica en la evaluación de la UPC.
La evaluación de la asignatura se realiza a partir de:1. Mini proyectos a desarrollar durante las sesiones de laboratorio:
a) MP1: Mini proyecto relacionado con Robots Manipuladores.
b) MP2: Mini proyectos relacionados con Robots Móviles.
2. Proyecto global de ámbito
a) PG1: Proyecto global relacionado con Robots Manipuladores.
b) PG2: Proyecto global relacionado con Robots Móviles.
3. Examen parcial de ámbito
a) ExParc1: Examen parcial de Robots Manipuladores.
b) ExParc2: Examen parcial de Robots Móviles.
4. Actitud. Valoración de la actitud del estudiante ante la asignatura y desenpeño en las actividades presenciales.
La nota final (NF) se calcula mediante la siguiente fórmula ponderada:
NF= 0.1*Actitud + 0.1*MP1 + 0.2*PG1 + 0.15*ExParc1 + 0.1*MP2 + 0.2*PG2 + 0.15*ExParc2
Bibliografía
Básico
-
Robotics, vision and control : fundamental algorithms in Python
- Corke, Peter I,
Springer International Publishing AG,
2023.
ISBN: 9783031072628
https://link-springer-com.recursos.biblioteca.upc.edu/book/10.1007/978-3-031-07262-8 -
Introduction to autonomous mobile robots
- Siegwart, Roland; Nourbakhsh, Illah R.; Scaramuzza, Davide,
MIT Press,
2011.
ISBN: 9780262015356
https://ebookcentral-proquest-com.recursos.biblioteca.upc.edu/lib/upcatalunya-ebooks/detail.action?pq-origsite=primo&docID=3339191 -
Springer handbook of robotics
- Siciliano, B.; Khatib, O,
Springer,
2016.
ISBN: 9783319325521
https://link-springer-com.recursos.biblioteca.upc.edu/book/10.1007/978-3-319-32552-1 -
Fundamentos de robótica
- Barrientos, A. [et al.],
McGraw-Hill,
2007.
ISBN: 9788448156367
https://www-ingebook-com.recursos.biblioteca.upc.edu/ib/NPcd/IB_BooksVis?cod_primaria=1000187&codigo_libro=4101 -
Introduction to AI robotics
- Murphy, R.R,
MIT Press,
2019.
ISBN: 9780262348157
Web links
- Portal de la Xarxa Europea de promoció de la Robòtica tant en l'àmbit formatiu com d'investigació. http://www.euron.org
- Federació Internacional de Robòtica. Entitat que promou, la recerca i desenvolupamnet, l'us i la coperació internacional, en tots els àmbits de la robòtica. http://www.ifr.org
- Portal que agrupa els fabricants i usuaris de sistemes i components robots. http://www.roboticsonline.com/
Capacidades previas
Área de Matemáticas* Conocer y saber aplicar el concepto de derivada y derivada parcial.
* Saber 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 Física
* Obtener conceptos y las leyes básicas de la electricidad, el magnetismo y el electromagnetismo (ley de Coulomb, ley de Ohm, campo eléctrico y magnético, carga eléctrica, dipolo magnético, potencial eléctrico, diferencia de potencial, tensión eléctrica, corriente, resistencia y conductancia eléctrica, y sus unidades en el sistema MKS
* Conocer los rasgos más significativos del comportamiento físico de los dispositivos semiconductores: la unión PN, el transistor bipolar y el transistor MOS.
Área de Programación y Estructura de Datos
* Saber especificar, diseñar y 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.
* Saber minimizar y sintetizar funciones lógicas.
* Conocer la estructura básica de un computador.
* Conocer el subsistema de entrada / salida e interrupciones del computador.
* Conocer que es un sistema operativo y sus funciones.
* Conocer el concepto de proceso, concurrencia, y comunicación y sincronización entre procesos.