Aerial robotics

Adquirir una visión global de los sistemas aéreos no-tripulados en la actualidad.
Conocer las consideraciones geométricas y mecánicas de los robots aéreos no tripulados, transformaciones, rotaciones, ángulos de Euler, aplicabilidad de los cuaterniones, velocidad angular, ecuaciones de movimiento de un multi-rotor, linearización.
Conocer los diferentes sistemas inerciales existentes y la algorítmica utilizada para la generación de trayectorias. Aprender a integrar resultados de sistemas GNSS y sistemas inerciales. Conocer los sistemas barométricos empleados en UAS. Conocer el funcionamiento de sistemas basados en tubo de pitot y ultrasonidos.
Aplicar algoritmos de planificación del movimiento en 3D. Conocer métodos de mapeado y localización simultáneos (SLAM) en 3D.
Aplicaciones en el sector Agroforestal. Conocer las aplicaciones principales de los UAVS en el ámbito de la agricultura de precisión.

Introducción a los robots aéreos no tripulados. (HP estimadas: 2, HNP estimadas: 2)
Rotaciones y representaciones: Ángulos de Euler y cuaterniones. (HP estimadas: 4, HNP estimadas: 4)
Multi-rotores y vehículos de ala fija. (HP estimadas: 3, HNP estimadas: 3)
Sensores embarcados. (HP estimadas: 3, HNP estimadas: 3)
Técnicas de Control en 3D: PID, LQR. (HP estimadas: 2, HNP estimadas: 2)
Planificación y navegación en 3D. (HP estimadas: 4, HNP estimadas: 4)
Localización y mapeado simultáneos en 3D. (HP estimadas: 4, HNP estimadas: 4)
Aplicación de robots aéreos en diferentes ámbitos. (HP estimadas: 2, HNP estimadas: 2)

Es una asignatura con un componente práctico importante, a través de las prácticas los alumnos ilustrarán de forma experimental los conceptos de los temas teóricos. Se utilizarán bibliotecas de software apropiadas para este tipo de aprendizaje.
Por otro lado, las prácticas se reforzarán con trabajos importantes en los que el alumno deberá poner en juego contenidos vistos en las clases de teoría o profundizar en aspectos complementarios.

Bibliografía básica
- Q. Quan. Introduction to Multicopter Design and Control. Springer, 2017
- S. Leutenergger, C. Huerzeler, A.K. Stowers, K. Alexis, M.W. Achtelik, D. Lentink, P.Y. Oh, R. Siewart. Flying Robots. Springer Handbook of Robotics. Springer, 2016.
- B.L. Stevens, F.L. Lewis and E.N. Johnson. Aircraft Control And Simulation. Dynamics, Controls Design, and Autonomous Systems. Wiley, 2015

Bibliografía complementaria
- K.P. Valavanis, G.J. Vachtsevanos. Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Springer, 2015.

El alumno que supere la materia con éxito será capaz de:

Conocimiento:
Con65. Conocer de forma global las características principales de los sistemas aéreos no-tripulados actuales, la información sensorial (sistemas barométricos, sistemas basados en tubo de pitot o ultrasonidos) y su interpretación.
Con66. Conocer las aplicaciones principales de los UAVs en el ámbito de la agricultura de precisión y en el sector Agroforestal en general.

Destrezas:
H/D71. Aplicar algoritmos de planificación del movimiento en 3D y métodos de mapeado y localización simultáneos (SLAM) en 3D.
H/D72. Resolver problemas que involucren aspectos geométricos y mecánicos de los robots aéreos no tripulados, transformaciones, rotaciones, ángulos de Euler, cuaterniones, velocidad angular, ecuaciones de movimiento de un multi-rotor y linearización.
H/D73. Utilizar algorítmica para la generación de trayectorias en diferentes sistemas inerciales integrando resultados de sistemas GNSS y sistemas inerciales.

Competencias:
Comp06. Diseñar, construir y programar robots.

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. Estas 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 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 simulados o reales y en clases de informática bajo la supervisión del profesorado. Los alumnos seguirán de manera autónoma los guiones de las prácticas específicas disponibles en el Campus Virtual de la USC. Estas actividades permitirán al alumnado la comprensión de los conceptos teóricos mediante su puesta en práctica y les permitirán la adquisición de habilidades necesarias para aplicar diversos algoritmos y métodos de robótica aérea en su futuro profesional.

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.

laboratorio. Se podrá proponer la posible realización de trabajos voluntarios que fomenten la creatividad del alumno, motivación, etc., y que permitan que profundicen en algunos de los contenidos de la materia, o exploren alternativas no cubiertas directamente en los contenidos impartidos por el profesor. (2) Por otra parte, habrá una última prueba final que podrá contener ejercicios teóricos y/o prácticos. La prueba final representará el 60% del total de la asignatura, mientras que el 40% restante lo representan las pruebas (las prácticas entregables mencionadas en el punto 1, trabajos, cuestionarios, etc.) que se propongan en el aula.

Debido a este tipo de evaluación continua, la asistencia a prácticas será obligatoria salvo causa justificada.

El alumno recibirá la calificación de "non presentado" cuando no haga el examen final.

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo establecido en la “Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión das cualificacións”

La asistencia tanto a las clases teóricas como prácticas será obligatoria. Para aquellos alumnos que tengan dispensa, el sistema de evaluación será el mismo no tendrán obligación de asistir a las clases teóricas, pero se mantiene la obligación de asistencia a las prácticas de laboratorio.

Evaluación de segunda oportunidad: Los alumnos podrán entregar en fecha previa el examen de la segunda oportunidad, aquellas actividades que le plantee el profesor, correspondientes a aquellas que no hubiesen superado en la convocatoria anterior. Podrá haber una defensa de trabajos con el profesor. Por otra parte, habrá un examen de segunda oportunidad, en consonancia con lo que sucede en la primera oportunidad y cuyo peso en la calificación final es el mismo.

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: 24 horas
- 2.2. Preparación de ejercicios e informes de prácticas: 48 horas
- 2.3. Preparación de tutorías de grupo: 3 horas
- 2.4. Preparación de tutorías individualizadas: 10 horas
- 2.5. Preparación de pruebas de evaluación: 5 horas