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Robótica (ROB)

Créditos Dept.
7.5 (6.0 ECTS) ESAII

Profesores

Responsable:  (-)
Otros:(-)

Objectivos Generales

Adquirir los conocimientos básicos sobre los robots manipuladores y móviles haciendo hincapié en los aspectos informáticos de la percepción, la planificación y la actuación. Conocer las principales áreas de aplicación de la robótica y sus demandas, tanto en el ámbito industrial, como en el de los servicios. Adquirir la capacidad de diseñar y desarrollar sistemas basados en robots que permitan automatizar una tarea o proceso.

Objectivos Específicos

Conocimientos

  1. Conocer la evolución, estado actual y tendencias de la robótica.
  2. Conocer los elementos que forman un sistema robot, las diferentes alternativas, y su funcionamiento.
  3. Conocer las diferentes formas de programación de los robots y sus características.
  4. Conocer los diferentes niveles de planificación y control del movimiento del robot.
  5. Conocer las técnicas que permiten definir, calcular y generar trayectorias adecuadas para los robots y su implementación algorítmica.
  6. Conocer los sensores y sistemas de percepción para la interacción con el entorno para las aplicaciones más frecuentes.
  7. Conocer la problemática y las estrategias de la navegación de vehículos guiados y autónomos.
  8. Saber cómo se utilizan las técnicas de planificación en el campo de la robótica.
  9. Conocer los requerimientos sensoriales de los robots móviles.
  10. Conocer los requisitos de las aplicaciones más habituales de la robótica.
  11. Conocer los factores que inciden sobre la fiabilidad de un robot y cómo minimizar su efecto.
  12. Conocer los aspectos relativos a la seguridad de sistemas robóticos.
  13. Conocer la metodología del desarrollo de un proyecto de robotización.

Habilidades

  1. Saber discriminar qué tareas son susceptibles de ser robotizadas.
  2. Ser capaz de identificar los requisitos de una tarea que debe ser robotizada.
  3. Diseño de proyectos de robotización de una tarea determinada.
  4. Ser capaz de seleccionar el robot más adecuado para cada problema.
  5. Tener criterio para comparar y evaluar los diferentes sistemas y lenguajes de programación de robots. Seleccionar la forma de programación más adecuada para cada aplicación.
  6. Saber programar y utilizar los robots para dar solución a la tarea propuesta.
  7. Saber integrar la información suministrada por los sensores en el programa del robot.
  8. Tener criterio para escoger los tipos de sensores necesarios para cada aplicación.

Competencias

  1. Capacidad para diseñar sistemas, componentes o procesos que se ajusten a unas necesidades, utilizando los métodos, técnicas y herramientas más adecuadas en cada caso.
  2. Capacidad para relacionar y estructurar información de varias fuentes, integrar ideas y conocimientos.
  3. Capacidad para trabajar en equipos de cariz multidisciplinar.
  4. Disposición y capacidad para actualizarse a lo largo de la carrera profesional en cuanto a conocimientos, procedimientos y técnicas.
  5. Documentar una aplicación desarrollada. Conocer el lenguaje técnico y ser capaz de comunicarse con otros profesionales.
  6. Capacidad para resolver problemas poco estructurados.

Contenidos

Horas estimadas de:

T P L Alt L Ext. Est O. Ext.
Teoria Problemas Laboratorio Otras actividades Laboratorio externo Estudio Otras horas fuera del horario fijado

1. Introducción a la Robótica
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
1,0 0 0 0 0 1,0 0 2,0

2. Incidencia de la robótica en la sociedad actual.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
1,0 0 0 0 0 0 0 1,0

3. Estructuras y características de los robots
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
1,7 0,3 0 0 0 2,0 0 4,0

4. Morfología del robot. Componentes
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
2,5 1,0 1,0 0 1,0 4,0 0 9,5
  • Laboratorio:
    Introducción a la utilización de un robot manipulador. Funcionamiento, criterios y procedimientos para su utilización, aspectos de seguridad.

  • Actividades de laboratorio adicionales:
    Lectura de los manuales de laboratorio. Realización de actividades previas.

5. Programación y Control del robot
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
4,0 2,0 8,0 0 8,0 6,0 0 28,0
  • Laboratorio:
    Aprendizaje del funcionamiento de un robot manipulador. Conocimiento del lenguaje de programación y del proceso de programación y prueba de una tarea especificada. Definición de las posiciones de trabajo. Depuración y Evaluación de la aplicación desarrollada.
  • Actividades de laboratorio adicionales:
    Estudio del lenguaje de programación del robot manipulador. Diseño de los algoritmos a partir de las especificaciones. Codificación de los algoritmos. Documentación del trabajo.

6. Formas adelantadas de programación
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
1,5 0,5 4,0 0 2,0 1,0 0 9,0
  • Laboratorio:
    Utilización de simuladores. Sistemas multirobot. Interrelación del robot con los sistemas de producción.

  • Actividades de laboratorio adicionales:
    Lectura de manuales. Codificación. Realización de pruebas en el simulador.

7. Robots móviles. Arquitectura, Componentes y Características.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
2,5 1,0 1,0 0 1,0 4,0 0 9,5
  • Laboratorio:
    Introducción a la utilización de un robot móvil. Funcionamiento, criterios y procedimientos para su utilización. Evaluación del comportamiento de un robot móvil.
  • Actividades de laboratorio adicionales:
    Lectura de los manuales de laboratorio. Realización de actividades previas.

8. Navegación de robots.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
3,0 3,5 4,0 0 0 6,0 0 16,5

9. Percepción del entorno
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
2,0 1,0 1,0 0 2,0 4,0 0 10,0
  • Laboratorio:
    (ver contenido 5)

  • Actividades de laboratorio adicionales:
    (ver contenido 5)

10. Sensores para la navegación
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
1,5 1,0 2,0 0 2,0 4,0 0 10,5
  • Laboratorio:
    (ver contenido 11)

  • Actividades de laboratorio adicionales:
    (ver contenido 11)

11. Planificación en robótica
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
4,5 1,5 5,0 0 12,0 6,0 0 29,0
  • Laboratorio:
    Desarrollo de un programa que permita a un robot móvil realizar una tarea determinada (exploración del entorno, detección de eventos, cooperación entre robots, ...) basado en la información sensorial y/o en el conocimiento previo del entorno.
  • Actividades de laboratorio adicionales:
    Estudio del lenguaje de programación del robot móvil. Diseño de los algoritmos a partir de las especificaciones. Codificación de los algoritmos. Documentación del trabajo.

12. Desarrollo de un proyecto de robotización
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
1,5 0,5 0 0 0 4,0 0 6,0

13. Seguridad y fiabilidad en entornos robotizados.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
1,0 0 0 0 0 2,0 0 3,0

14. Aplicaciones de la robótica
T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
1,5 0,5 0 0 0 8,0 0 10,0


Total por tipo T      P      L      Alt    L Ext. Est    O. Ext. Total 
29,2 12,8 26,0 0 28,0 52,0 0 148,0
Horas adicionales dedicadas a la evaluación 5,0
Total horas de trabajo para el estudiante 153,0

Metodología docente

(-)

Método de evaluación

La evaluación de la asignatura se realiza a partir de 2 exámenes (parcial y final), las actividades de laboratorio y actividades de carácter voluntario (participación en clase, trabajo específico o resolución de problemas).

La nota de la asignatura de Robótica (NA) se obtiene aplicando la fórmula:



NA= mínimo ( 10, máximo(0.2*P + 0.5*F + 0.3*(L + T), 0.7*F + 0.3*(L + T)) )



Dónde:

L : Nota de laboratorio

F : Nota del Examen Final.

P : Nota del Examen Parcial.

T : Nota de participación en clase y realización de problemas prácticos o trabajos específicos, de carácter voluntario. La nota puede ir de 0 a 3.

Bibliografía básica

  • Antonio Barrientos ... [et al.] Fundamentos de robótica, McGraw-Hill, 2007.
  • Torres Fernando, Pomares Jorge ,Gil Pablo et al. Robots y Sistemas Sensoriales , Prentice Hall, 2002.
  • McKerrow, P.J. Introduction to robotics, Addison-Wesley Publishing Company, 1991.
  • Murphy, Robin Introduction to AI Robotics, MIT Press, 2000.
  • Roland Siegwart and Illah R. Nourbakhsh Introduction to autonomous mobile robots, MIT Press, 2004.

Bibliografía complementaria

  • Mikell P. Groover ... [et al.] Robótica industrial : tecnología, programación y aplicaciones, McGraw-Hill, 1989.
  • K.S. Fu; R.C. González, C.S.G. Lee Robótica : Control, detección, visión e inteligencia, McGraw-Hill, 1988.

Enlaces web

  1. http://www.roboticsonline.com/


  2. http://www.ri.cmu.edu/


  3. http://www.ifr.org


  4. http://www-pagines.fib.upc.es/~rob/


  5. http://www.euron.org


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
* Conocer los conceptos y las leyes básicas de la electricidad, el magnetismo y el electromagnetismo: ley de Coulomb, ley de Ohmio, 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 M.K.S
* Conocer los rasgos más significativos del comportamiento físico de los dispositivos semiconductores: la unión PN, el transistor bipolar y el transistor MOS.

Área de Lenguajes y Sistemas Informáticos
* 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.
* Saber minimizar y sintetizar funciones lógicas.
* Conocer la estructura básica de un computador.
* Conocer el subsistema de entrada/salida e interrupciones del computador.
* Conocer qué es un sistema operativo y sus funciones.
* Conocer el concepto de proceso, concurrencia, y comunicación y sincronización entre procesos.


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