Curs 2015-16

Robòtica

Titulació: Codi: Tipus:
Grau en Enginyeria Informàtica 21450 Optativa
Grau en Enginyeria Telemàtica 22624 Optativa
Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals 22686 Optativa

 

Crèdits ECTS: 4 Dedicació: 100 hores Trimestre: 1r

 

Departament: Dept. de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions
Coordinador: Vladimir Estivill-Castro
Professorat:

Vladimir Estivill-Castro

Idioma:

Anglès

Horari:
Campus: Campus de la Comunicació - Poblenou

 

Presentació de l'assignatura

Maquinari per robòtica es tan barat ara que els robots s'estan desplegant en molts ambients, a més d'instal·lacions industrials. Els robots i les seves aplicacions s'estan convertint en comú en environemtns humans, com la llar i l'oficina. Moltes situacions pràctiques fan ús dels robots ja. No obstant això, hi ha molts desafiaments en la producció de programari correcte per a un robot. I així, moltes tècniques s'han de considerar en la construcció de programes per a robots.

Aquest és un curs pràctic d'introducció a la robòtica, recolzant-se en l'ús de robots LEGO i possiblement altres plataformes. L’assignatura presentarà els conceptes bàsics de la robòtica, com sensors, actuadors, i es descriuen els enfocaments més importants per al control de robots. Els estudiants tindran l'oportunitat d'aplicar els conceptes tractats durant les Sessions de teoria a les sessions de laboratori, mitjançant la construcció dels seus propis robots i el desenvolupament de controladors per a diverses tasques robòtiques. El curs tindrà una conferència i un component de laboratori. De mitjana, cada setmana hi haurà una conferència i seminari i una sessió de laboratory. Més detalls sobre les conferències i les sessions de laboratori seran publicats en la pàgina web del Moodle (campus global).

Les diferents activitats realitzades durant el curs es divideixen en:

Sessions de teoria: a on s'introdueixen i s'expliquen els diferents conceptes i principis de la robotica.

Sessions de pràctica/laboratori: a on els alumnes, individualment, tenen que treballar per a implementar programes que resolguin diferents problemes, tot aplicant les tècniques exposades en les classes de teoria.

Sessions de seminaris: a on els alumnes, de forma individual, tenen que dissenyar i modelar, una solució als problemes particulars presentats, la qual més tard tindran que implementar en les sessions de pràctiques.

Al final de l'assignatura els alumnes estaran capacitats per a:

Implementar programes que construeixen el comportament fiable en un robot i el robot porta a terme una tasca.

Entendre l'estructura d'un robots i els reptes que el programari s'ha d'enfrontar a fi d'interactuar eficaçment entre els sensors i actuadors.

Modelar una solució que resolgui un problema particular.

 

Prerequisits

Conceptes fonamentals de programació a objectes (de preferència familiaritat amb C + +) i conceptes fonamentals d'eines de UNIX.

Conceptes bàsics de sistemes operatius, processos, fils d'execució, crides de sistema

Maduresa en l'estudi demostrat per haver aprovat totes les assignatures de segon curs

 

Competències

Competències transversalsCompetències específiques

 Instrumentals

1. Capacitat d’anàlisis del problema

2. Capacitat d’abstracció

3. Resolució de Problemes

4. Organització i Planificació

Interpersonals

5. Comprensió de solucions ja
existents o fetes per d’altres

6. Treball col—laboratiu en el
desenvolupament de software

Sistèmiques

7. Creació de solucions fortament
estructurades

8. Utilització de documentació en
el desenvolupament

9. Reutilització de solucions

1. La comprensió dels components
d'un robot i els reptes de les fases
de programari a la detecció /
decidir / actuar cicle. Comprensió
del rol d’un programa per al control
d'un robot

2. Capacitat de dissenyar solucions
utilitzant programes a bord d'un
robot.

3. Capacitat de dissenyar una solució
a un problema complex de modelat
de comportament d'un robot o
tècniques útils en robòtica

4. Domini de les tècniques bàsiques
de la programació de robots)

5. Comprensió de les arquitectures
per al control d'un robot

6. Utilització els conceptes que
permeten als robots a utilitzar
sofisticats sensors i actuar de
maneres complicades en el seu
entorn.

7. Poder entendre i escriure codi que
crea un comportament desitjat en
un robot

 

Avaluació

Criteris d'avaluació generals

S'avaluaran tots els tipus de competències de la secció 3 així com les competències específiques a través de les següents activitats avaluadores i de natura obligatòria:

• Un examen final al termini del trimester. L'aprovació consisteix el la resolució satisfactòria des problemes concrets en temps limitat.

• Problemes pràctics resolts al laboratori (individualment) i que poden formar part d'un projecte global durant el transcurs del curs (la nota de les cinc sessions de problemes pràctics correspon a un 40%)

• Una petita prova escrita parcials que aprofundeixen en conceptes i la seva discussió pel que fa als continguts de l'assignatura.

• Participació i discussió durant els seminaris del material de classe, les sessions de seminaris i dels exercicis realitzats durant els seminaris.

La nota final de l'assignatura és calculada com segueix

1. Examen Final (30%)
2. Una prova individual (10%)
3. 5 Sessions de problemes al laboratori – practiques (40%)
     a. Cada sessió és 8%
4. Participació en 4 seminaris i discussió d'exercicis pràctics (20%)
     a. Cada sessió és 5%

Sempre que es compleixi amb el criteri d'integritat de l'avaluació:

CAL APROVAR L'EXAMEN FINAL, ALMENYS EL 60% DELS EXERCISIS DE SEMINARIS I COMPLETAR MÉS DEL 50% DE LES SESSIONS DE PROBLEMES PRÀCTICS PER APROVAR L'ASSIGNATURA.

Resum de l'avaluació

 ElementsPesRecuperable
Proves escrites

Prova escrita final

Condició: Haver aprovat els seminaris i les pràctiques 

 30%

Si 

 

Petita prova escrita

10% 

Si 

Proves d'execució

Practiques 

40% 

No 

Productes escrits

Poblemes a seminaris 

20% 

No 

Detall de l'avaluació:

Prova escrita Final

En un examen final es plantegés problemes concrets i una sèrie de preguntes d'anàlisi i disseny. Els problemes deuren de resoldre en un temps limitat. Es podrà disposar d'apunts i de material complementari.

Que s'avaluarà

Una prova individual

En un temps limitat s'haurà de resoldre diversos exercicis petits que corresponen a l'aplicació dels conceptes. Els exercicis seran similars a exercicis resolts amb anterioritat en discussions de seminaris o en laboratori i s'enfoquen a una pràctica concreta oa un concepte específic.

Que s'avaluarà

Sessions de problemes del laboratori

Durant el laboratori s'introduiran eines que recolzen les metodologies de robotica o tècniques útils en robòtica i que conformaran fases d'un projecte a realitzar en individually i on es posaran en pràctica les competències generals i específiques. S'haurà col·laborar amb una altra persona i realitzar una comunicació pràctica tant oral com escrita.

Que s'avaluarà

Participació en seminaris i discussió d'exercicis pràctics

Durant sessions de seminaris es discutiran solucions i conceptes en casos i exercicis pràctics. Probablement es requerirà que els estudiants es presentin amb solucions parcials o completes i que siguin exposades i discutides davant el col·lectivitat de la classe i / o tutor. L'objectiu és aprofundir en les capacitats generals i específiques i aconseguir una retroalimentació i avaluació contínua.

Que s'avaluarà

• Competències generals

Resolució de Problemes
Organització i Planificació
Comunicació efectiva i eficient

• Competències específiques

La comprensió dels components d'un robot i els reptes de les fases de programari a la detecció / decidir / actuar cicle. Comprensió del rol d’un programa per al control d'un robot
Capacitat de dissenyar solucions utilitzant programes a bord d'un robot.
Capacitat de dissenyar una solució a un problema complex de modelat de comportament d'un robot o tècniques útils en robòtica
Domini de les tècniques bàsiques de la programació de robots)
Comprensió de les arquitectures per al control d'un robot Utilització els conceptes que permeten als robots a utilitzar sofisticats sensors i actuar de maneres complicades en el seu entorn.

Quan s'avaluarà

• Les 4 sessions de problemes es reparteixen durant el trimestre, i per tant en una sessió de seminari cada dues setmanes. Normalment les activitats d'una sessió de seminari consisteix en la discussió de solucions a casos concrets, problemes específics i en la discussió col · lectiva i la presentación per estudiants participants de les seves solucions per posar a debat alternatives i obtenir retroalimentació del facilitador del seminari.

 

Continguts

Presentació

1. Introducció
2. Una breu història de la robòtica

Principals components

3. Els actuadors i efectors
4. sensors senzills
5. sensors complexos

El control

6. `Feedback control’
7. Arquitectures de control, control reactiu
8. l'arquitectura de subsumpció

Comportament

9. control basat en el comportament, la coordinació del comportament, comportament emergent
10. Comportament emergent, Control Deliberante, control híbrid
Temes avançats
11. Aprenentatge
12. Futur de la robòtica

 

Metodologia

 

 Activitats a l'aulaActivitats fora de l'aula
TemesGrup granGrup mitjàGrup petit 

 1. Introducció

1

1

1

4

2. Una breu història de la robòtica 1 1 1 4
3. Els actuadors i efectors 2 1 0 5
4. Sensors senzills 1 1 1 5
5. Sensors complexos 1 1 1 5

6 "Feedback control"

2

1

0

5

7. Arquitectures de control, control reactiu 1 1 1 5

8. l'arqutecutra de subsumpció

1

1

1

5

 9. control basat en el comportament , la coordinació del comportament, comportament emergent

2

1

1

5

10. Control Deliberante, control hibrid

2

1

1

5

11. Aprenentatge 2     3
12. Futur de la robòtica 2     3
Prova Individual 2     3
Prova escrita 3     3

Total:

23

10

8

60

Total:  100

 

Recursos

bibliografia bàsica

The Robotics Primer. Maja J. Mataric. MIT Press ISBN-10: 0-262-63354-X ISBN-
13:978-0-262-63354-3

bibliografia complementària

• Introduction to autonomous mobile robots (2nd), Roland Siegwart and Illah
R. Nourbakhsh, MIT Press, 2011.
• Mobile robots : inspiration to implementation (2nd) ,Joseph L. Jones, Anita
M. Flynn,A K Peters, 1999 Edició 2nd. ed.
• Autonomous robots : from biological inspiration to implementation and
control / George A. Bekey, MIT Press, 2005
• Probabilistic robotics, S. Thrun, Wolfram Burgard, Dieter Fox, MIT Press,
2005

materials que es posaran a l’abast des de l’aula-global (Moodle) de l’assignatura

• Apunts de les classes de teoria
• Enunciats i apunts de les classes pràctiques
• Enunciats de les sessions de seminaris
• Enllaços a informació complementària