Proyectos integrados I

Contexto: Esta asignatura es la primera dedicada a la robótica en la carrera y tiene como objetivo principal introducir al estudiante en la robótica, en la construcción y control de robots. Por ello, a través de esta asignatura se pretende que el estudiante maneje los diferentes componentes de los robots, y comience a comprender las disciplinas y tecnologías necesarias para la consecución de robots funcionales. Para afrontar esta tarea, el estudiante deberá remitirse a los conocimientos adquiridos en el resto de asignaturas del primer curso de la carrera. Esta asignatura servirá también como introducción práctica a los conceptos de percepción, decisión y acción, básicos en cualquier robot o sistema robótico.

Los objetivos marcados en esta materia son los siguientes:

• Integrar en un proyecto global los conocimientos y habilidades adquiridos en el resto de asignaturas de primer curso.
• Montaje y control de un robot.
• Diseñar e implementar comportamientos básicos en un robot.
• Ser capaz de identificar y conocer las funcionalidades de los componentes de un robot.
• Comprender las disciplinas implicadas en la robótica: automatización, control, electrónica, mecánica, inteligencia artificial, programación.
• Saber preparar o afrontar una competición de robótica en equipo realizando micro-proyectos.

Los contenidos generales de esta materia según la guía verificada son:



Estos contenidos se estructurarán en la siguiente secuencia de temas y prácticas:

1. Introducción teórica. Metodología para la presentación de trabajos. Uso y creación de repositorios Github. Morfología de un robot: estructura, componentes y funcionalidades básicas. Uso de máquinas virtuales.
HP estimado: 4, HNP estimado: 4


2. Montaje de una primera plataforma robótica con sus aspectos básicos hardware y control (sensores, locomoción, electrónica, control, comunicación y soporte): Simulación de microcontroladores (tanto desde el punto de vista electrónico como de programación, uso de herramientas de simulación). Uso del microcontrolador Arduino: Programación, Tipo de señales (digitales, analógicas, PWM). Comunicación serial. Uso de filtros RC simples. Diseño y elección de chasis y características mecánicas. Motores DC (actuadores), puentes H. Servomotores. Ruedas y opciones de configuración. baterias Sensores básicos (tipos y funcionamiento): ultrasonido, sensor de sonido, telémetro láser, codificadores ópticos para obtener información odométrica.
HP estimado: 16, HNP estimado: 20


3. Aumento de la potencia informática de los robots. Aumento de las capacidades informáticas. Plataformas embebidas o control de bajo nivel mediante microcontroladores y computadoras de placa única (Single Board Computers o SBC). Introducción a ROS. Uso de Raspberry Pi y comunicación con Arduino mediante ROS. Introducción al paradigma de publicación/suscripción con ROS.
HP estimado: 12, HNP estimado: 24


4. Competiciones de robótica y desarrollo de retos en robots móviles. Control de robots móviles de mayor tamaño, capacidad y equipamiento sensorial. Simulación y desarrollo de un programa de control para robots reales, primero mediante simulación y ROS (se utilizará un robot Turtlebot II o similar). Depuración y prueba de comportamiento simulado en robots reales.
HP estimado: 16, HNP estimado: 24

En esta asignatura el alumno podrá proponer nuevos retos y abordar su solución, realizando vídeos y guiones que compartirá con sus compañeros a través del aula virtual (con el apoyo del profesor).

Bibliografía Básica
[1] http://wiki.ros.org/

Bibliografía complementaria

[1] Grimmett, Richard , “Raspberry Pi Robotic Projects, 2nd Edition”, O’Reilly, 2015
[2] R. Siegwart, I. R. Nourbkhsh“Introduction to Autonomous Mobile Robots”. The MIT Press. 2004
[3] Andrew K. Dennis, “Raspberry Pi Home Automation with Arduino”, Packt Publishing 2013.
[4] Grimmett, Richard , “Raspberry Pi Robotic Projects”, Packt Publishing Ltd, 2014.
[5] Michael Margolis, “Make an Arduino-Controlled Robot”, O’Reilly, 2012. .
[6] J-D. Warren, J. Adams, H. Molle. Arduino Robotics. Apress. 2011
[7] Jesús Vico Serrano, “Control de un robot móvil basado en Raspberry Pi y Arduino”, Escuela Técnica Superior de Ingeniería Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, Universidad de Sevilla, 2014.
[8] U. Nehmozow, “Mobile Robotics, A Practical Introduction.” Springer. 2003
[9] S. G. Tzafestas, “ Introduction to mobile robot control“. Elsevier. 2014.
[10] Morgan Quigley, Brian Gerkey & William D. Smart, “Programming robots with ROS. A practical introduction to the robot Operating System”. O’Reilly, 2015
[11] U. Nehmozow, Robot Behaviour, Design, Description, Analysis and Modelling, Springer, 2008
[12] J. Lentin, “Learning Robotics Using Python”, O’Reilly, 2015
[13] Fu, K.S.; González, R.C.; Lee, C.S.G. Robótica: control, detección, visión e inteligencia. Madrid: McGraw-Hill, 1988. ISBN 8476152140
[14] F. Giamarchi, “Robots móviles: estudio y construcción”.
[15] Aníbal Ollero. “Robótica; manipuladores y robots móviles. “Marcombo, 2001

Conocimiento:
Con 19. Saber integrar conocimientos de diferentes campos como la física,
matemáticas, programación y electrónica digital.
Habilidades:
H/D20. Montar y controlar un robot.
H/D21. Diseñar e implementar comportamientos básicos en un robot.
Habilidades:
Comp06. Diseñar, construir y programar robots.

Las clases de teoría se desarrollarán en el aula de teoría, y en ellas el profesor dará a los alumnos las pautas necesarias para la resolución de los proyectos/prácticas que se expondrán durante la práctica de la asignatura.

La docencia interactiva se realizará en las aulas de informática y laboratorio. En las clases prácticas estableceremos métodos de enseñanza activos o productivos basados ​​en la enseñanza basada en problemas que faciliten la adquisición de habilidades cognitivas y creativas. En este bloque se presentarán retos para cuya realización se deben utilizar herramientas básicas de simulación y programación de robots. A través de estas prácticas, el alumno aprenderá a construir y programar un robot, y a resolver problemas propios de la robótica, desarrollando a nivel práctico los conceptos de percepción, decisión y acción, básicos en cualquier robot o sistema robótico. También se fomentará el pensamiento creativo a través de las prácticas.

Asimismo, en las tutorías se ayudará a los estudiantes a discutir, comentar, aclarar o resolver cuestiones específicas en relación con sus tareas dentro de la materia. Estas tutorías serán tanto presenciales como virtuales a través de la plataforma Teams.

Curso Virtual: Esta asignatura contará con un curso virtual desarrollado en la plataforma Campus Virtual de la USC, utilizando también la herramienta colaborativa Ms Teams. En ellos se facilitará al alumnado todo el material necesario en formato digital, además de diferentes herramientas comunicativas de apoyo, tanto para la docencia virtual como para las tutorías, incluyendo videoconferencia, chat, correo electrónico, foros…

La enseñanza interactiva se llevará a cabo en las aulas de informática y laboratorio. Esta asignatura juega un papel motivador por lo que es totalmente práctica. A través de las prácticas se propondrá a los alumnos diferentes retos que tendrán que resolver tanto en simulación como en robots reales. Se valorará el grado de creatividad y rendimiento del robot en las soluciones desarrolladas por el alumno. En esta materia el estudiante aplicará los conocimientos adquiridos en otras materias. Por otro lado, también tiene un carácter instrumental, adquirirá y potenciará habilidades que te facilitarán la realización de prácticas en otras materias.

Debido al carácter eminentemente práctico de esta asignatura, la evaluación será 100% continua, mediante la valoración de las diferentes actividades/prácticas propuestas en la misma. El porcentaje de valoración de cada práctica estará directamente relacionado con el tiempo dedicado a la misma. Esta evaluación se realizará de dos formas: (1) evaluación de las prácticas en el propio laboratorio en la que el alumnado presentará el trabajo realizado y mostrará los resultados obtenidos. (2) Breve informe de prácticas. Si fuera necesario, la evaluación práctica también podrá apoyarse en la realización de algún tipo de ejercicio práctico en el laboratorio.

Debido a este tipo de evaluación continua, la asistencia a las prácticas será obligatoria. Aquellos estudiantes que no asistan al menos al 80% de la práctica no podrán aprobar la asignatura. La no asistencia a las prácticas impedirá la superación de la asignatura tanto en la oportunidad ordinaria del semestre como en la oportunidad de recuperación de la misma.


Se reservarán 1.5 o 2 puntos sobre 10 para la valoración de las competencias transversales (creatividad, capacidad de presentar trabajos en público, etc). Esto implica que la realización de las prácticas propuestas siguiendo las indicaciones de los guiones permitirá obtener una nota máxima de 8.5 puntos, mientras que para obtener cualificaciones superiores se podrá recurrir a la realización de trabajos voluntarios, proporcionar soluciones novedosas que vayan más allá de una mera reproducción de las instrucciones proporcionadas en un guion, participación en actividades de difusión, etc.

Tal y como se comentó en el programa, el alumno podrá proponer nuevos retos (en coordinación con el profesor y siempre bajo su supervisión), de forma que aborde su solución. En este caso, en función de la dificultad, se podrá considerar esto como trabajos voluntarios, o mismo eximir de la realización de alguna de las prácticas propuestas por el profesor (cuando la dificultad del reto sea tal que se necesite más tiempo para abordarlo).

segunda oportunidad
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Los estudiantes que asistan a prácticas de forma regular, podrán presentar para la evaluación de la segunda oportunidad, aquellas actividades presentadas por el profesor, correspondientes a aquellas prácticas/proyectos que no aprobaron en la convocatoria anterior. Podrá realizarse una defensa oral de las prácticas de @dicha, con el fin de comprobar el grado de comprensión y valorar adecuadamente por parte del alumno de las nuevas prácticas entregadas. Dicha defensa puede incluir probar el trabajo en robots reales.


Repetidores o cuando exista dispensa de asistencia
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En el caso de un estudiante repetidor, dada la existencia de prácticas diferentes, se mantendrá la nota de los trabajos aprobados (si se desea), debiendo repetir únicamente aquellos que no hayan sido aprobados. Deberá asistir a las prácticas presenciales de los practicas no aprobados en las convocatorias anteriores.


Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación el establecido en la “Normativa de evaluación del rendimiento académico dos estudiantes y de revisión das cualificaciones”

En general el desarrollo de las actividades prácticas, así como la preparación de los temas teóricos permitirá al alumnado trabajar las competencias básicas, generales y transversales de la materia, y alcanzar los resultados del aprendizaje previstos

HP=Horas Presenciais, Horas Non Presenciais (NP)

Clase expositivas, mediante clases maxistrales, 0,4 (ECTS), 4 HP, 4NP
Clases interactivas en Laboratorio e aulas de informática, 4,4 (ECTS), 44 HP, 68 NP
Tutoría en grupo 0,3 (ECTS), 3 HP, 3NP
Tutoría individualizada 0,4 (ECTS) , 4 HP, 10 NP
Evaluación e revisión 0,5 (ECTS), 5 HP, 5 NP
Total 6,0 (ECTS) 60 HP, 90 NP

No hay

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