ECTS credits ECTS credits: 6
ECTS Hours Rules/Memories Student's work ECTS: 99 Hours of tutorials: 3 Expository Class: 24 Interactive Classroom: 24 Total: 150
Use languages Spanish, Galician
Type: Ordinary Degree Subject RD 1393/2007 - 822/2021
Departments: Electronics and Computing
Areas: Computer Science and Artificial Intelligence
Center Higher Polytechnic Engineering School
Call: First Semester
Teaching: Sin docencia (Extinguida)
Enrolment: No Matriculable
O1-Conocer el objetivo del control cinemático y dinámico en robótica.
O2-Conocer los principales tipos de controladores dinámicos empleados para el posicionamiento de un robot y el seguimiento de trayectorias.
O3-Saber los tipos de control de fuerza existentes en robótica así como ser capaz de implementar el más adecuado dependiendo del problema a resolver.
O4-Conocer los principales tipos de control visual basados en posición e imagen así como las principales consideraciones para su implementación en un sistema robótico.
Los contenidos generales indicados en la memoria del grado son: Clasificación de los robots. Cinemática directa e inversa. Análisis del espacio de trabajo y planificación de trayectorias. Movimiento diferencial. Dinámica del robot. Control del robot en presencia de fuerzas: el control PID. Visión. Planificación de tareas.
Dichos contenidos se desarrollan en la materia a través de 8 temas divididos en dos bloques:
BLOQUE I: CONTROL CINEMÁTICO Y DINÁMICO DE BRAZOS ROBÓTICOS
- Tema 1 : Tipologías de robots industriales. Cinemática directa. Cinemática inversa y diferencial. Análisis del espacio de trabajo.
- Tema 2 : Control cinemático: en el espacio articular y en el espacio cartesiano.
- Tema 3 : Estática y dinámica. Control dinámico monoarticular y multiarticular.
- Tema 4 : Sensores, accionadores y arquitectura de control.
BLOQUE II: CONTROL SENSORIAL Y PLANIFICACIÓN DE MOVIMIENTOS
- Tema 5 : Control de fuerza : indirecto y directo.
- Tema 6 : Control visual : basado en posición y basado en imagen.
- Tema 7 : Planificación de movimientos y tareas.
- Tema 8: Cinemática del contacto y síntesis de agarres robóticos.
Los contenidos teóricos de estos 8 temas se desarrollarán durante las clases expositivas (24 horas presenciales y 36 horas no presenciales). También se desarrollarán 4 prácticas durante las clases interactivas (24 horas presenciales y 36 horas no presenciales) para ilustrar de manera experimental los conceptos de los temas teóricos:
- Práctica 1: Análisis del espacio de trabajo, control cinemático-dinámico y programación de brazos robóticos industriales.
- Práctica 2: Control sensorial de un brazo robótico.
- Práctica 3: Planificación de tareas de manipulación robótica.
- Práctica 4: Proyecto final de integración y evaluación del rendimiento.
Bibliografía básica:
- Bruno Siciliano, Lorenzo Sciavicco, Luigi Villani, Giuseppe Oriolo. Robotics: Modelling, Planning and Control. Advanced Textbooks in Control and Signal Processing. Springer, 2009. ISBN: 978-1-84628-642-1.
- Peter Corke. Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms in Matlab. Second Edition. Springer, 2017. ISBN: 978-3-319-54413-7.
- Richard M. Murray, Zexiang Li, S. Shankar Sastry. A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation. CRC Press, 1994. ISBN: 9780849379819.
Bibliografía complementaria:
- Bruno Siciliano, Oussama Khatib. Springer Handbook of Robotics, 2nd Edition. Springer, 2016. ISBN: 978-3-319-32552-1.
Básicas:
- CB2: Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
- CB3: Que los estudiantes tengan la capacidad de reunirse e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
- CB4: Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones un público tanto especializado como no especializado.
- CB5: Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
Generales:
- CG01: Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
- CG02: Capacidad de resolución de problemas en el campo de la ingeniería robótica con creatividad, iniciativa, metodología y razonamiento crítico.
- CG03: Capacidad de utilizar herramientas informáticas para el modelado, la simulación y el diseño de aplicaciones de ingeniería.
- CG04: Saber las necesidades tecnológicas de la sociedad y la industria, y ser capaz de mejorar servicios y procesos de producción aplicando tecnología actual de robótica, mediante la elección, adquisición y puesta en marcha de sistemas robóticos en diferentes aplicaciones, tanto industriales como de servicios.
- CG05: Ser capaz de obtener y analizar información sobre circuitos, elementos de máquinas, control automático, sensores y sistemas informáticos, con el fin último de lograr aplicaciones robóticas autónomas y flexibles.
- CG06: Concebir, calcular, diseñar y poner en marcha algoritmos, equipos o instalaciones en el ámbito de la robótica, para aplicaciones industriales o de servicios, teniendo en cuenta aspectos de calidad, seguridad, criterios medioambientales, uso racional y eficiente de recursos.
- CG07: Capacidad de trabajar en un grupo multidisciplinar y de comunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados e ideas relacionadas con la robótica y la electrónica.
Específicas:
- CE02: Entender y saber aplicar en problemas de ingeniería los fundamentos físicos en los que se basa la ingeniería de la robótica: estática, cinemática, dinámica, electromagnetismo y circuitos eléctricos y electrónicos.
- CE09: Conocer la evolución de los robots, clasificación, tipos, estructura y morfología de los robots. Identificar y conocer la funcionalidad de los componentes de un robot.
- CE10: Entender los principios de estructuras, máquinas, mecanismos, articulaciones y sistemas de transmisión de movimiento, y saber aplicarlos en la ingeniería de sistemas robóticos.
- CE16: Ser capaz de modelar y simular aspectos de cinemática, dinámica, estructuras y mecanismos para poder diseñar y analizar sistemas robóticos.
- CE17: Ser capaz de aplicar las técnicas de control cinemático y dinámico, planificación y programación de robots, y otros sistemas de automatización asociados, en distintas situaciones.
- CE18: Conocer diferentes clases de dispositivos sensores usados para capturar información del propio robot y de su entorno, así como sus principios de funcionamiento. Saber aplicar los métodos y técnicas para medir, procesar, fusionar y representar la información captada.
- CE20: Analizar y entender la configuración de un sistema de control automático para proceder a su modificación o actualización mediante las técnicas que permitan diseñar, configurar y ajustar controladores.
- CE23: Capacidad de conocer e implementar métodos de extracción de características a partir de la información percibida por cámaras y sensores 3D al desarrollo de aplicaciones en robots y sistemas inteligentes.
- CE24: Saber seleccionar un robot para su implantación en una aplicación teniendo en consideración las especificaciones y los estándares existentes.
- CE25: Estar al corriente de las nuevas tendencias en sistemas robóticos, especialmente en robots industriales, humanoides, bio-inspirados, nano y microrobótica, robótica social, telerobótica, robots asistenciales y saber los campos de aplicación en los que son eficaces.
- CE26: Conocer y utilizar las medidas de seguridad para entornos robóticos industriales o de servicios en los que intervienen las personas, teniendo en cuenta los estándares técnicos correspondientes en este aspecto y las consideraciones éticas cuando sean pertinentes.
- CE28: Conocer las técnicas de inteligencia artificial utilizadas en robótica industrial y de servicios, saber cómo utilizarlas en aplicaciones robóticas fijas y móviles.
- CE35: Tener capacidad para diseñar y proyectar sistemas robóticos y su implantación industrial y en el ámbito de los servicios.
- CE39: Capacidad de diseñar robots y sistemas inteligentes atendiendo a los elementos de sensorización y actuación más adecuados dependiendo de la aplicación, los requerimientos del sistema y las condiciones del entorno.
Transversales:
- CT1: Capacidad de análisis y síntesis.
- CT2: Capacidad para el razonamiento y la argumentación.
- CT3: Capacidad de trabajo individual, con actitud autocrítica.
- CT4: Capacidad para trabajar en grupo y abarcar situaciones problemáticas de forma colectiva.
- CT5: Capacidad para obtener información adecuada, diversa y actualizada.
- CT6: Capacidad para elaborar y presentar un texto organizado y comprensible.
- CT7: Capacidad para realizar una exposición en público de forma clara, concisa y coherente.
- CT8: Compromiso de veracidad de la información que ofrece a los demás.
- CT9: Habilidad en el manejo de tecnologías de la información y de la comunicación (TIC).
- CT10: Utilización de información bibliográfica y de Internet.
- CT11: Utilización de información en lengua extranjera.
- CT12: Capacidad para resolver problemas mediante la aplicación integrada de sus conocimientos.
Los contenidos de la materia se impartirán tanto en clases expositivas de teoría como en clases interactivas de prácticas. Ambos tipos de clases se irán alternando a lo largo del semestre, de tal modo que las prácticas afianzarán los conceptos mostrados en teoría.
Las clases de teoría expositivas se desarrollarán en el aula por parte del profesorado, apoyado por medios electrónicos (presentaciones electrónicas, vídeos, documentos técnicos complementarios...) disponibles en el Campus Virtual de la USC. Dichas clases seguirán los contenidos pormenorizados de la asignatura que aparezcan reflejados en la programación docente anual. Las presentaciones magistrales del profesor se combinarán con la propuesta de ejercicios específicos para afianzar los conceptos presentados. Estos ejercicios serán resueltos por los alumnos (en clase o en casa) para después ser corregidos en clase de una manera participativa.
La docencia de las prácticas, realizadas en grupos reducidos de 20 alumnos y de carácter interactivo, serán actividades complementarias a las clases teóricas expositivas. Serán desarrolladas en laboratorios de robótica con robots reales y en clases de informática con simuladores robóticos, bajo la supervisión del profesorado. Los alumnos seguirán de manera autónoma los guiones de las 3 primeras prácticas específicas disponibles en el Campus Virtual de la USC. Estas actividades no sólo permitirán al alumnado la comprensión de los conceptos teóricos mediante su puesta en práctica sino que también les permitirán la adquisición de habilidades necesarias para programar robots industriales en su futuro profesional. Finalmente, durante las últimas sesiones de prácticas, los alumnos desarrollarán un proyecto de integración (práctica 4) donde combinarán las funcionalidades de las 3 prácticas anteriores y presentarán los resultados de dicho proyecto de integración realizando un análisis de su funcionamiento. El objetivo de dicho análisis será realizar una comparación del rendimiento de todas las soluciones de integración propuestas, siguiendo un esquema similar a las competiciones robóticas (p. ej. Amazon Robotics Challenge).
Asimismo, en las tutorías se atenderá al alumnado para discutir, comentar, aclarar o resolver cuestiones concretas en relación con sus tareas dentro de la asignatura (recopilación de información, preparación de pruebas de evaluación, prácticas, trabajos...). Estas tutorías serán tanto presenciales como virtuales a través de correo electrónico, campus virtual o la plataforma Microsoft Teams.
La evaluación de la asignatura constará de dos partes diferenciadas: teoría (60%) y prácticas (40%). La parte teórica será evaluada con un examen final en el que se medirá el grado de comprensión de los conceptos teóricos presentados en la teoría y aplicados en las prácticas.
La parte práctica se evaluará a través de la media de 4 notas de prácticas. Para obtener las notas de las primeras 3 primeras prácticas específicas, se valorará un informe enviado por los alumnos a través del Campus Virtual al final de cada una de ellas. Para obtener la nota del proyecto de integración final, se tendrá en cuenta su presentación en la última sesión de prácticas y su nivel de rendimiento.
La asistencia tanto a las clases teóricas como prácticas será obligatoria para el aprobado de la asignatura excepto en casos de ausencia justificados. Para aquellos alumnos que tengan dispensa, el sistema de evaluación será el mismo aunque no tendrán obligación de asistir a las clases teóricas.
Evaluación de segunda oportunidad: Los alumnos deberán realizar un examen por cada parte (teoría o prácticas) suspensa. Si una de las dos partes ha sido aprobada durante la primera oportunidad, el alumno podrá optar por guardar la nota correspondiente y sólo realizar el examen de la parte suspensa.
Las competencias propias de la asignatura así como las competencias generales tienen contenidos específicos en la materia que se introducen, como se ha indicado, tanto en las clases expositivas como en las interactivas. Posteriormente el alumnado desarrollará estas competencias en el examen teórico y con la realización de los trabajos prácticos en los que también trabajará las competencias transversales en especial en lo que se refiere a la capacidad de análisis y síntesis (CT1), capacidad para el razonamiento y la argumentación (CT2), capacidad de trabajo individual, con actitud autocrítica (CT3), capacidad para trabajar en grupo y abarcar situaciones problemáticas de forma colectiva (CT4) y capacidad para resolver problemas mediante la aplicación integrada de sus conocimientos (CT12). Las competencias específicas serán objeto de evaluación tanto en los trabajos prácticos que el alumno desarrolle durante la materia como en el examen teórico.
Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo establecido en la “Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de las calificaciones”.
La materia tiene una carga de trabajo de 6 ECTS dividida de la siguiente forma:
- 1. Trabajo en el aula (60 horas presenciales)
- 1.1. Clases expositivas teóricas (en grupo grande): 24 horas
- 1.2. Prácticas (con pequeños grupos): 24 horas
- 1.3. Tutorías de grupo: 3 horas
- 1.4. Tutorías individualizadas: 4 horas
- 1.5. Actividades de evaluación: 5 horas
- 2. Trabajo personal del alumnado (90 horas no presenciales)
- 2.1. Lectura, revisión de temas y ejercicios de teoría: 36 horas
- 2.2. Preparación de ejercicios e informes de prácticas: 36 horas
- 2.3. Preparación de tutorías de grupo: 5 horas
- 2.4. Preparación de tutorías individualizadas: 6 horas
- 2.5. Preparación de pruebas de evaluación: 7 horas
Para desarrollar los 4 objetivos de la materia, los alumnos deberán revisar las bases obtenidas en las siguientes materias:
- O1/2: Conocer la cinemática/dinámica del sólido rígido (“Física II”, Semestre 2).
- O3: Analizar la estática de sistemas de cuerpos rígidos (“Física II, Semestre 2). Conocer los principales tipos de controladores y sus características (“Teoría de Control”, Semestre 4).
- O4: Saber programar técnicas de procesado de imagen y vídeo (“Visión Artificial”, Semestre 5). Conocer los principales tipos de controladores y sus características (“Teoría de Control”, Semestre 4).
Debido a la alta correlación existente entre los conceptos desarrollados en las clases de teoría y los contenidos de las prácticas, se recomienda a los alumnos constancia en el estudio de la materia, acudiendo a las sesiones de prácticas con los conceptos teóricos revisados y los ejercicios resueltos. La realización de las prácticas ayudará al afianzamiento de los conceptos teóricos y a su utilización en situaciones reales industriales. El proyecto de prácticas final ayudará a disponer de una visión global e integrada de la materia y a optimizar las técnicas aprendidas para su aplicación a nivel industrial.
Plan de contingencia
- Escenario 1: normalidad adaptada
La docencia expositiva e interactiva será fundamentalmente de carácter presencial. Las tutorías podrán realizarse en despacho o de manera virtual a través de correo electrónico, campus virtual y MS Teams.
La modalidad preferente para la realización de las prácticas será la presencialidad.
La evaluación será llevada a cabo de forma presencial
- Escenario 2: Distanciamiento (restricciones parciales a la presencia física)
La docencia presencial convivirá con la virtual. Las clases expositivas serán virtuales (síncronas) y las interactivas presenciales, pudiendo ser algunas sesiones online en caso de ser necesario. Las tutorías serán telemáticas (a través de MS Teams, correo electrónico y campus virtual).
La evaluación será llevada a cabo de forma presencial.
- Escenario 3: cierre de las instalaciones, online
La docencia será completamente de carácter virtual, tanto con mecanismos síncronos como asíncronos, usando el Campus virtual, la plataforma Teams, software proporcionado por el profesor para la realización de las prácticas, u otros medios alternativos (en la nube) que facilite la realización de las mismas.
De no poderse llevar a cabo la evaluación presencial, ésta será telemática.
Francisco Javier Garcia Polo
- Department
- Electronics and Computing
- Area
- Computer Science and Artificial Intelligence
- franciscojavier.garcia.polo [at] usc.es
- Category
- Professor: Temporary PhD professor
Juan Antonio Corrales Ramon
Coordinador/a- Department
- Electronics and Computing
- Area
- Computer Science and Artificial Intelligence
- Phone
- 982823203
- juanantonio.corrales [at] usc.es
- Category
- Investigador/a Distinguido/a
| Friday | |||
|---|---|---|---|
| 10:00-12:00 | Grupo /CLE_01 | Spanish | Classroom 8 (Lecture room 2) |
| 01.17.2022 16:00-18:00 | Grupo /CLE_01 | Classroom 7 (Lecture room 2) |
| 06.17.2022 16:00-18:00 | Grupo /CLE_01 | Classroom 7 (Lecture room 2) |