Robótica

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• Objetivos
• Contenidos
• Actividades
• Metodología docente
• Método de evaluación
• Bibliografía
• Web links
• Capacidades previas

Profesorado

Responsable

• Antonio Benito Martínez Velasco ( )

Otros

• Cecilio Angulo Bahon ( )
• Marc Roig Sebé ( )

Horas semanales

Competencias

Competencias Transversales

Trabajo en equipo

• G5 [Avaluable] - Ser capaz de trabajar como miembro de un equipo, ya sea como un miembro más, o realizando tareas de dirección con la finalidad de contribuir a desarrollar proyectos con pragmatismo y sentido de la responsabilidad, asumiendo compromisos teniendo en cuenta los recursos disponibles.
  • 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 [Avaluable] - Tener motivación para la realización profesional y para afrontar nuevos retos, así como una visión amplia de las posibilidades de la carrera profesional en el ámbito de la Ingeniería en Informática. Tener motivación por la calidad y la mejora continua, y actuar con rigor en el desarrollo profesional. Capacidad de adaptación a los cambios organizativos o tecnológicos. Capacidad de trabajar en situaciones de falta de información y/o con restricciones temporales y/o de recursos.
  • 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

Competencias técnicas comunes

• CT1 - Demostrar conocimiento y comprensión de hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relativas a la informática y a sus disciplinas de referencia.
  • 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 - Utilizar de forma apropiada teorías, procedimientos y herramientas en el desarrollo profesional de la ingeniería informática en todos sus ámbitos (especificación, diseño, implementación, despliegue -implantación- y evaluación de productos) de manera que se demuestre la comprensión de los compromisos adoptados en las decisiones de diseño.
  • 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 - Demostrar conocimiento y comprensión del contexto organizativo, económico y legal en el que desarrolla su trabajo (Conocimiento adecuado del concepto de empresa, marco institucional y jurídico de la empresa, organización y gestión de empresas.)
  • 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 - Demostrar conocimiento y capacidad de aplicación de los procedimientos algorítmicos básicos de las tecnologías informáticas para diseñar soluciones a problemas, analizando la idoneidad y la complejidad de los algoritmos
  • 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 - Analizar, diseñar, construir y mantener aplicaciones de forma robusta, segura y eficiente, escogiendo el paradigma y los lenguajes de programación más adecuados.
  • 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 - Planificar, concebir, desplegar y dirigir proyectos, servicios y sistemas informáticos en todos los ámbitos, liderando su puesta en marcha, su mejora continua y valorando su impacto económico y social
  • CT8.1 - Identificar tecnologías actuales y emergentes y evaluar si son aplicables, y en qué medida, para satisfacer las necesidades de los usuarios.

Competencias Técnicas de cada especialidad

Especialidad ingeniería del software

• CES1 - Desarrollar, mantener y evaluar servicios y sistemas software que satisfagan todos los requisitos del usuario, que se comporten de forma fiable y eficiente, que tengan un desarrollo y mantenimiento asequible y que cumplan normas de calidad, aplicando las teorías, los principios, los métodos y las prácticas de 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 - Valorar las necesidades del cliente y especificar los requisitos software para satisfacer estas necesidades, reconciliando objetivos en conflicto mediante la búsqueda de compromisos aceptables, dentro de las limitaciones derivadas del costo, del tiempo, de la existencia de sistemas ya desarrollados y de las propias organizaciones.
  • 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 - Analizar y evaluar arquitecturas de computadores incluyendo plataformas paralelas y distribuidas, y desarrollar y optimizar software para dichas plataformas.
  • CEC2.1 - Analizar, evaluar, seleccionar y configurar plataformas hardware para el desarrollo y la ejecución de aplicaciones y servicios informáticos.

Especialidad de computación

• CCO1 - Tener un conocimiento profundo de los principios fundamentales y de los modelos de la computación y saberlos aplicar para interpretar, seleccionar, valorar, modelar y crear nuevos conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática.
  • 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 - Desarrollar de forma efectiva y eficiente los algoritmos y el software apropiados para resolver problemas complejos de computación.
  • 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 - Desarrollar las soluciones informáticas que, considerando el entorno de ejecución y la arquitectura del computador sobre el cual se ejecutan, consigan el mejor rendimiento.
  • 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

1. 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,
2. 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,
3. Conocer las diferentes formas de programación de los robots y sus características.
   Competencias relacionadas: CT5.2, CT5.4, CT5.3, CT1.1B, CT1.1A,
4. 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,
5. 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,
6. 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,
7. 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,
8. 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,
9. Conocer los requerimientos sensoriales de los robot móviles
   Competencias relacionadas: G7.1, CT2.5, G7.2, G7.3, G8.3, CT1.2B,
10. 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,
11. 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,
12. 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,
13. 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,
14. 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,
15. 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,
16. 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,
17. Conocer la metodología del desarrollo de un proyecto de robotización
    Competencias relacionadas: CES1.2, CES2.1, CES2.2, CT3.6, CES1.8, CT3.5,
18. 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

1. Introducción
   Robots y Robótica. Evolución de los robots. Incidencia de la robótica en la sociedad actual.
2. Morfología del robot.
   Componentes. Estructuras y características de los robots.
3. Cinemática de los robots manipuladores
   Transformaciones geométricas. Parámetros DH. Cinemática directa. Cinemática Inversa. Cinemática diferencial.
4. Generación de trayectorias
   Caminos y trayectorias. Trayectorias en el espacio de articulaciones. Trayectorias en el espacio cartesiano.
5. 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.
6. Robots móviles
   Mecanismos de locomoción. Tipo de robot móviles. Cinemática directa e inversa. Maniobrabilid
7. Percepción del entorno
   Clasificación de los sensores. Características. Sensores de profundidad. Sensores de orientación.
8. Navegación de robots móviles
   Navegación reactiva. Evasión de obstáculos. Planificación basada en mapas.
9. Localización del robot móvil
   Sistemas de localización (GPS, US, IR, rutas fijas). Navegación basada en puntos de referencia.
10. Aplicaciones de la robótica
    Robótica Industrial. Robótica de servicios. Robótica de exploración. Robótica médica y asistencial.
11. Desarrollo de un proyecto de robotización
    Requerimientos. Diseño. Implicaciones éticas y sociales. Fiabilidad y seguridad.

Actividades

Actividad Acto evaluativo

Metodología docente

Método de evaluación

Bibliografía

Básica:

• Robotics, vision and control: fundamental algorithms in Matlab - Corke, P.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, R.; Nourbakhsh, I.R.; Scaramuzza, D, MIT Press, 2011. ISBN: 9780262295321
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991000769159706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Springer handbook of robotics - Siciliano, B.; Khatib, O, Springer, 2016. ISBN: 978331932552
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991001471149706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Fundamentos de robótica - Barrientos, A. [et al.], McGraw-Hill, 2007. ISBN: 9788448156367
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991003225419706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• 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