Robótica Computacional
(Curso Académico 2022 - 2023)

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• C12 - Conocimiento y aplicación de los procedimientos algorítmicos básicos de las tecnologías informáticas para diseñar soluciones a problemas, analizando la idoneidad y complejidad de los algoritmos propuestos.

• C35 - Capacidad de analizar, evaluar y seleccionar las plataformas hardware y software más adecuadas para el soporte de aplicaciones empotradas y de tiempo real.

• C43 - Capacidad para adquirir, obtener, formalizar y representar el conocimiento humano en 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.

• CG6 - Capacidad para concebir y desarrollar sistemas o arquitecturas informáticas centralizadas o distribuidas integrando hardware, software y redes de acuerdo con los conocimientos adquiridos según lo establecido en el apartado 5 de este anexo.

• T2 - Tener iniciativa y ser resolutivo.
• T3 - Tener iniciativa para aportar y/o evaluar soluciones alternativas o novedosas a los problemas, demostrando flexibilidad y profesionalidad a la hora de considerar distintos criterios de evaluación.
• T9 - Capacidad para argumentar y justificar lógicamente las decisiones tomadas y las opiniones.
• T22 - Capacidad para resolver problemas dentro de su área de estudio.

• E19 - Conocer la evolución, estado actual y tendencias de la robótica.
• E20 - Conocer los elementos que forman un robot y comprender su funcionamiento.
• E21 - Conocer las diferentes formas de programación de los robots y sus características.
• E22 - Conocer las técnicas que permiten definir, calcular y generar trayectorias adecuadas para los robots y su implementación algorítmica.
• E23 - Conocer los sensores y sistemas de percepción para la interacción de un robot con el entorno para las aplicaciones más frecuentes.
• E24 - Conocer los factores que inciden sobre la fiabilidad y la seguridad en sistemas robóticos.
• E25 - Resolución de problemas relacionados con la robótica.

Contenidos teóricos:
- Profesor/a:Leopoldo Acosta Sánchez

-Temas (epígrafes):
Módulo I: Brazos Robóticos
Tema 1: Introducción a la Robótica de Manipulación.
Tema 2: Cinemática y Programación de Manipuladores.
-Estructuras básicas. Morfología. Grados de libertad. Concepto de Articulación.
-Representación de la posición y de la orientación. Matrices de transformación homogéneas. Traslaciones, Rotaciones y Perspectiva.
-Cinemática Directa. Cuaterniones.
-Cinemática Inversa. Algoritmos iterativos: CCD y Fabrik.
- Programación de Manipuladores.
Módulo II: Robótica Móvil.
Tema 3: Modelos de Robots Móviles.
-Configuraciones holónomas y no holónomas.
-Modelo de la bicicleta.
Tema 4: Localización y Navegación de robots móviles.
- Procesos de Sensado y Movimiento.
- Filtros de partículas.
Tema 5: Sensores en Robótica
- Sensores de posición y velocidad. Acelerómetros. Giróscopos. Sensores de ultrasonidos. Telémetros láser. GPS.
Tema 6: Planificación.
-Algoritmo A*. Heurísticas.
-Programación Dinámica
Tema 7: Actuadores en Robótica.
--Motores DC. Servos. Motores paso a paso.
Tema 8: Seguimiento de trayectorias.
-Suavizado.
-Control PID.
Tema 9: Introducción a las técnicas de SLAM
-Navegación y construcción de mapas de forma simultánea.
Tema 10: Aproximaciones topológicas a la navegación.
Grafos de Voronoi Generalizados.

Contenidos prácticos:
- Profesor/a: Rafael Arnay del Arco

-Temas (epígrafes):
Módulo I: Brazos Robóticos
Práctica Cinemática.
Práctica con Manipulador Real.
Módulo II: Robótica Móvil.
Práctica Navegación y Localización.
Práctica Filtro de partículas.
Práctica Planificación.
Práctica Seguimiento de trayectorias.

- Temas (epígrafes):
Consulta de bibliografía.
Videos que explican determinados conceptos estarán en inglés.

Al comienzo de la asignatura se pondrá a disposición del alumnado los apuntes, más o menos detallados, de los
temas de la asignatura. En el horario de clase teórica el profesor irá comentando y explicando el contenido de
dichos apuntes y respondiendo a las dudas del alumnado. La explicación se combinará con la realización de
ejercicios y ejemplos.

La asignatura participa en el Programa de Apoyo a la Docencia Presencial en la modalidad A y desarrollando las actividades correspondientes a los epígrafes:
-Cinemática Directa e Inversa.
-Modelo de la bicicleta.
-Procesos de Sensado y Movimiento.
-Filtros de partículas.
-Aproximaciones topológicas a la navegación

La metodología asociada al Programa de Apoyo a la Docencia Presencial se basará en la utilización de la plataforma virtual Moodle para la distribución de apuntes teóricos y enunciados de prácticas al alumnado, la evaluación de su trabajo mediante exámenes virtuales y la monitorización de la asistencia a las clases prácticas.

Actividades formativas	Horas presenciales	Horas de trabajo autónomo	Total horas	Relación con competencias
Clases teóricas	15,00	0,00	15,0	[C35], [C43], [CG6], [E19], [E20], [E21], [E22], [E23], [E24]
Clases prácticas (aula / sala de demostraciones / prácticas laboratorio)	25,00	0,00	25,0	[C12], [C35], [C43], [CG6], [T2], [T3], [T9], [T22], [E21], [E22], [E25]
Realización de seminarios u otras actividades complementarias	5,00	20,00	25,0	[C12], [C35], [CG6], [E19], [E23], [E24]
Realización de trabajos (individual/grupal)	0,00	35,00	35,0	[C35], [C43], [CG6], [E19], [E20], [E21], [E22], [E23], [E24]
Estudio/preparación de clases teóricas	0,00	5,00	5,0	[C12], [C35], [C43], [CG6], [E19], [E23], [E24]
Realización de exámenes	3,00	0,00	3,0	[C12], [C35], [C43], [CG6], [T9], [T22], [E19], [E20], [E21], [E22], [E23], [E24], [E25]
Asistencia a tutorías	7,00	0,00	7,0	[C12], [C35], [C43], [CG6], [T9], [T22], [E20], [E21], [E25]
Estudio autónomo individual o en grupo	0,00	30,00	30,0	[C35], [C43], [CG6], [E19], [E20], [E21], [E22], [E23], [E24]
Exposición oral por parte del alumno	5,00	0,00	5,0	[C12], [C35], [CG6], [T2], [T3], [T9], [T22], [E20], [E21], [E22], [E23], [E24]
Total horas
Total ECTS

-IEEE Robotics and Automation Magazine
Institute of Electrical and Electronics Engineers.
Trimestral.ISSN: 1070-9932
http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac?ACC=DOSEARCH&xsqf99=217371.titn.
-Ollero Baturone, Aníbal.\"Robótica: manipuladores y robots móviles\". Marcombo,1991.
http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac?ACC=DOSEARCH&xsqf99=233353.titn.
-Nehmzow, Ulrich. \"Mobile robotics, a practical introduction\".Springer-Verlag,2003.
http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac?ACC=DOSEARCH&xsqf99=265367.titn.
-Murphy, Robin R.\"Introduction to AI robotics\".Cambridge, Massachusetts : The Mit Press,2000.
http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac?ACC=DOSEARCH&xsqf99=267418.titn.

-Ansgar Bredenfeld et al. \"RoboCup 2005 : Robot Soccer World Cup IX\".Springer,2006.
Lectures Notes in Artificial Intelligence. Subseries of Lecture Notes in Computer Science.
ISBN 3-540-35437-9
http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac?ACC=DOSEARCH&xsqf99=367993.titn.
-Fernando Torres et al.\"Robots y sistemas sensoriales\".Prentice-Hall,2002.
http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac?ACC=DOSEARCH&xsqf99=266353.titn.
-Bruno Siciliano et al. \"Robotics: modelling, planning and control\". Springer, 2009.
http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac?ACC=DOSEARCH&xsqf99=414713.titn.
-Bruno Siciliano, Oussama Khatib.\"Handbook of robotics\". Springer, 2008.
http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac?ACC=DOSEARCH&xsqf99=414744.titn.
-Kimon P. Valavanis, George N. Saridis.\"Intelligent robotic systems : theory, design and applications\".
Kluwer, 1992.
http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac?ACC=DOSEARCH&xsqf99=178881.titn.

En el Moodle:
-Apuntes.
-Videos.
-Artículos.
Software:
-Phyton
-Matlab/Octave/Scilab
Hardware:
-Brazos robóticos.
-Robots móviles.

La Evaluación de la asignatura se rige por el Reglamento de Evaluación y Calificación (REC) de la Universidad de La Laguna (Boletín Oficial de la Universidad de La Laguna de 23 de junio de 2022), o el que la Universidad tenga vigente, además de por lo establecido en la Memoria de Verificación o Modificación vigente. En virtud de dicho reglamento, todo el alumnado está sujeto a evaluación continua en la primera convocatoria de la asignatura, salvo el que se acoja a la evaluación única, lo que tendrá que ser comunicado por el propio alumnado en el plazo de un mes a partir del inicio del cuatrimestre correspondiente (ver art. 5.4 del REC), o transcurrido ese mes solo por circunstancias sobrevenidas (ver art. 5.5 del REC).
 
Dicha evaluación continua consiste, según la Memoria de Verifica/Modifica para la titulación, en las siguientes partes:

• P1: Valoración de las actividades prácticas en el aula de informática y con los prototipos reales 30%.
• P2: Elaboración de informe de prácticas 25%. Una parte de este informe deberá realizarse en inglés.
• P3: Realización de trabajos y su defensa y/o exposición 35%. Una parte de esto deberá realizarse en inglés.
• P4: Asistencia y participación regular a todas las actividades de la asignatura 10%.

La modalidad de evaluación continua se extenderá en la segunda convocatoria. Por lo tanto, la segunda convocatoria podrá utilizarse para recuperar las pruebas de evaluación continua no superadas antes del fin de la primera convocatoria de la asignatura.

En relación a la evaluación continua, conforme al artículo 4.7 del REC “se entenderá agotada la convocatoria desde que el alumnado se presente, al menos, a las actividades cuya ponderación compute el 50 % de la evaluación continua, salvo en los casos recogidos en el artículo 5.5". Por lo tanto, una vez realizado cualquier conjunto de actividades cuya suma de ponderaciones alcance el 50% supone el agotamiento de la evaluación continua de la asignatura. Una vez agotada la evaluación continua la calificación en el acta no podrá ser "No presentado".

Obligatoriedad de las actividades: Será obligatorio realizar todas las pruebas de evaluación propuestas en los diferentes módulos.
Mínimos para aprobar la asignatura:

• Se debe obtener un mínimo de 4.0 puntos para aprobar la asignatura en las partes P1, P2 y P3.

Si alguno de estos requerimientos mínimos no se cumpliera, la nota final máxima que se puede obtener será de 4.5 puntos.
 
El/la estudiante podrá evaluar en una prueba final PF cualquiera de las partes no superadas (P1,P2,P3). Las pruebas P1 y P2 podrán coincidir con la fecha del examen de convocatoria en función de la disponibilidad del laboratorio. IMPORTANTE: El/la estudiante deberá solicitar la prueba con 7 días de antelación con respecto a la fecha oficial de convocatoria que figure en el calendario académico.
 
Evaluación única:
Si el/la estudiante no se evalúa de forma continua (por las circunstancias que se describen en el REC), debe evaluarse de todo el contenido de la asignatura en la fecha oficial de convocatoria que figure en el calendario académico, circunstancia que debe ser comunicada al profesorado de la asignatura con una antelación mínima de 7 días respecto a la fecha oficial en la que el/la estudiante quiera presentarse.
La evaluación única se compondrá de:

• Una prueba (PP) que equivale a las partes P1 y P2 de la evaluación continua;
• Una prueba (PT) que equivale a las partes P3 y P4 de la evaluación continua.

Si la realización de estas pruebas no puede realizarse el mismo día debido a su extensión, el profesorado convendrá con el alumnado una fecha alternativa para su realización. La ponderación de las distintas pruebas de evaluación en la evaluación única NF de la asignatura es: NF = 0.55*PP + 0.45*PT. La prueba PP podrá coincidir con la fecha del examen de convocatoria en función de la disponibilidad del laboratorio. IMPORTANTE: El alumnado deberá comunicar que se presenta a la evaluación única con 7 días de antelación con respecto a la fecha oficial de convocatoria que figure en el calendario académico.


Evaluación del 5% en inglés:
Las actividades y evaluación en inglés están contenidos dentro de las partes P2 y P3. La evaluación de dichas partes contemplará, por tanto, la evaluación del inglés en esta asignatura.
 

Tipo de prueba	Competencias	Criterios	Ponderación
Trabajos y proyectos	[E25], [E24], [E23], [E22], [E21], [E20], [E19], [T22], [T9], [T3], [T2], [CG6], [C43], [C35], [C12]	En cada trabajo se analizará: - Estructura del trabajo - Originalidad - Presentación	35,00 %
Informes memorias de prácticas	[E25], [E24], [E23], [E22], [E21], [E20], [E19], [T22], [T9], [T3], [T2], [CG6], [C43], [C35], [C12]	Las prácticas ( y los contenidos teóricos necesarios para realizarlas) se valorarán mediante informes que consistirán en respuestas cortas a una serie de cuestiones.	25,00 %
Valoración de las actividades prácticas en el laboratorio	[E25], [E24], [E23], [E22], [E21], [E20], [E19], [T22], [T9], [T3], [T2], [CG6], [C43], [C35], [C12]	Se valorarán las actividades prácticas en el aula de informática y con los prototipos reales mediante los resultados que se  obtengan al darse unos valores suministrados por el profesor	30,00 %
Asistencia y participación regular a todas las actividades de la asignatura	[E25], [E24], [E23], [E22], [E21], [E20], [E19], [T22], [T9], [T3], [T2], [CG6], [C43], [C35], [C12]	Asistencia y participación regular a todas las actividades de la asignatura	10,00 %

El cronograma se ilustra en la siguiente tabla.
La distribución de los temas por semana es orientativo, puede sufrir cambios según las necesidades de organización docente.

Semana	Temas	Actividades de enseñanza aprendizaje	Horas de trabajo presencial	Horas de trabajo autónomo	Total
Semana 1:	1	Introducción a la Robótica.	2.00	6.00	8.00
Semana 2:	2	Cinemática de Manipuladores. Práctica Cinemática.	4.00	6.00	10.00
Semana 3:	2	Cinemática de Manipuladores. Práctica Cinemática.	4.00	6.00	10.00
Semana 4:	2	Programación de Manipuladores. Práctica Cinemática.	4.00	6.00	10.00
Semana 5:	3	Modelos de Robots Móviles. Práctica con Manipulador Real.	4.00	6.00	10.00
Semana 6:	4	Procesos de Sensado y Movimiento. Aproximación basada en Histogramas. Práctica con Manipulador Real.	4.00	6.00	10.00
Semana 7:	4	Filtros de partículas. Práctica Localización.	4.00	6.00	10.00
Semana 8:	4	Filtros de partículas. Práctica Localización.	4.00	6.00	10.00
Semana 9:	5	Sensores en Robótica. Codificadores ópticos. Acelerómetros. Giróscopos. Sensores de ultrasonidos. Telémetros láser. GPS. Práctica Localización.	4.00	6.00	10.00
Semana 10:	6	Planificación: Algoritmos A* y Programación Dinámica. Práctica Filtro de partículas.	4.00	6.00	10.00
Semana 11:	7	Actuadores en Robótica. Motores DC. Servos. Motores paso a paso. Práctica Filtro de partículas.	4.00	6.00	10.00
Semana 12:	8	Seguimiento de trayectorias. Suavizado. Control PID. Práctica Filtro de partículas.	4.00	6.00	10.00
Semana 13:	9	Técnicas de SLAM (Navegación y construcción de mapas de forma simultánea). Práctica Planificación y Seguimiento de trayectorias.	4.00	6.00	10.00
Semana 14:	10	Aproximaciones topológicas a la navegación. Práctica Planificación y Seguimiento de trayectorias.	4.00	6.00	10.00
Semana 15:	Semanas 15 a 16	Evaluación y trabajo autónomo del alumnado	6.00	6.00	12.00
Semana 16 a 18:			0.00	0.00	0.00
Total			60.00	90.00	150.00