Robótica de servizos

Os robots de servizo son robots que funcionan de forma semi ou totalmente autónoma para proporcionar servizos útiles para o benestar dos seres humanos e dos equipos, excluídas as operacións de fabricación. Nesta materia avaliaranse diferentes aspectos relacionados coa robótica de servizos. Por unha banda, estudaranse os principais aspectos da robótica cognitiva, incluíndo a análise de arquitecturas cognitivas e a súa aplicación á robótica humanoide. A continuación analizarase o concepto de interacción humano-robot. Por último, analizaranse as aplicacións da robótica de servizos en diferentes ámbitos civiles.

O enfoque é eminentemente práctico, para que o alumnado dispoña dunha gran variedade de exemplos que lle permita acadar as competencias transversais e específicas da materia.

A duración desta materia é de 48 horas de docencia expositiva (24) e interactiva (24), quedando a parte de actividades para a resolución destas polo alumnado, fóra do horario académico.

* Obxectivos da materia

Os obxectivos que se perseguen nesta materia son:

- Adquirir unha visión xeral das posibilidades presentes e a medio prazo da robótica de servizos.
- Coñecer as tecnoloxías e os recursos para abordar o desenvolvemento de robots de servizo.
- Coñecer e saber aplicar as diferentes técnicas de interacción humano-robot (xestos, fala, comunicación multimodal, etc.).
- Coñecer o estado da arte e as perspectivas de futuro no ámbito dos robots persoais e de coidados.
- Coñecer os fundamentos científico-técnicos dos robots persoais e de asistencia
- Ser capaz de deseñar a interface humano-robot adecuada ás necesidades dunha aplicación.
- Coñecer as novas aplicacións e oportunidades de negocio dos robots de servizo en contornas como robótica médica, coidados, humanoides, entretemento, educación, etc.

A memoria do título contempla para a materia os seguintes contidos:

Da robótica industrial á de servizos. Interfaces multimodais home-máquina. Teleoperación de robots. Realidade aumentada. Recoñecemento/Síntesis de voz. Ademáns e expresións faciais. Recoñecemento, detección e seguimento de persoas. Usos dos robots de servizo: inspección e mantemento, loxística, almacenaxe, reparto, agricultura, medicina, robótica doméstica. Casas intelixentes: integración da robótica e a domótica. Robots sociais. Conciencia da situación nos robots de servizo.

Estes contidos desenvolveranse segundo a seguinte axenda articulada en torno a tres grandes bloques:

BLOQUE 0 - Introdución á robótica

- Tema 0. Introdución á robótica de servizos

BLOQUE 1 - Robótica cognitiva

- Tema 1.1. Principais aspectos da robótica cognitiva
- Tema 1.2. Humanoides
- Tema 1.3. Interacción cognitiva humano-robot
- Tema 1.4. Arquitecturas cognitivas
- Tema 1.5. Robótica social

BLOQUE 2 - Sistemas de interacción humano-robot

- Tema 2.1. Fundamentos da interacción home-máquina
- Tema 2.2. Sistemas de interacción mecánica
- Tema 2.3. Sistemas de interacción táctil
- Tema 2.4. Sistemas de interacción xestual
- Tema 2.5. Sistemas de interacción de voz
- Tema 2.6. Sistemas de interacción ocular
- Tema 2.7. Sistemas de interacción baseados en biosinais
- Tema 2.8. Interacción multimodal

BLOQUE 3 - Aplicacións de robótica de servizos

- Tema 3.1. Robótica agrícola e forestal
- Tema 3.2. Robótica na construción
- Tema 3.3. Robótica para a busca e salvamento
- Tema 3.4. Vehículos intelixentes
- Tema 3.5. Robótica médica
- Tema 3.6. Robótica doméstica
- Tema 3.7. Robótica para a educación

Trátase dunha materia principalmente de carácter práctico (maior carga de horas interactivas que as clases expositivas), na que o alumnado verá os contidos teóricos durante as clases lectivas pero afondará neles principalmente nas sesións interactivas. É por iso que o programa de prácticas mantén unha estrutura similar aos contidos da materia. O alumno desenvolverá os contidos unha vez expostos nas clases teóricas.

Os principais módulos prácticos que se desenvolverán no curso son:

P1. Arquitecturas cognitivas.
P2. Sistemas de interacción de robots de voz.
P3. Sistemas de interacción de robots de xestos.
P4. Arquitectura de interacción humano-robot no ámbito da robótica de servizos.

Python e C++ serán as linguaxes de desenvolvemento empregadas para implementar os algoritmos necesarios para as actividades. Utilizarase software de código aberto para actividades que requiran software de terceiros.

* Bibliografía básica

[1] Christoph Bartneck, Tony Belpaeme, Friederike Eyssel, Takayuki Kanda, Merel Keijsers, Selma Šabanović. "Human-Robot Interaction, An Introduction". Cambridge University Press. 2020. ISBN: 9781108676649
[2] Siciliano, Bruno. "Springer handbook of robotics". Berlin: Springer, 2016. ISBN: 9783319325521

* Bibliografía complementaria

[3] Samani, Hooman. "Cognitive Robotics". Boca Raton: CRC Press, 2016. ISBN: 0-429-06975-8
[4] "Fundamentals of agricultural and field robotics / edited by Manoj Karkee, Qin Zhang". Ed Cham, Switzerland : Springer. 2021. ISBN : 3-030-70399-1
[5] "Innovation in agricultural robotics for precision agriculture : a roadmap for integrating robots in precision agriculture / edited by Avital Bechar". Cham, Switzerland : Springer. 2021. ISBN : 3-030-77036-2
[6] "Autonomous vehicles. Volume 1 : using machine intelligence / edited by Romil Rawat". Hoboken, New Jersey : John Wiley & Sons, Incorporated. 2023. ISBN : 9781119871958

O alumno que supere o curso con éxito será capaz de:

* Coñecemento

Con62. Coñecer as posibilidades presentes e perspectivas futuras a medio prazo da robótica de servizos, persoal e asistencial.
Con63. Describir os fundamentos científico-técnicos dos robots personais e asistenciais
Con64. Identificar as novas aplicacións e oportunidades de negocio dos robots de servizos en contornos como a robótica médica, asistencial, humanoides, entretemento, educación, etc.

* Destreza

H/D68. Deseñar e aplicar as distintas técnicas de interacción home-robot.
H/D69. Empregar as tecnoloxías e os recursos para abordar o desenvolvemento dos robots de servizo.

* Competencia

Comp18. Ter capacidade para deseñar e proxectar sistemas robóticos e a súa implantación industrial e no ámbito dos servizos.
Comp21. Capacidade de deseñar robots e sistemas intelixentes orientados á interacción con persoas, e adaptados a entornos domésticos e urbáns.

Os contidos da materia impartiranse indistintamente nas clases expositivas e interactivas. As unidades teóricas e as prácticas impartiranse de maneira alterna ao longo do semestre, co obxectivo de afianzar os conceptos impartidos nelas e utilizar a teoría como a base real das prácticas. A realización das prácticas é necesaria, do mesmo xeito que a asistencia a clase, para aprobar a materia, debido a que teoría e prácticas compleméntanse.

Clases expositivas: as clases de teoría articularanse con apoio de medios electrónicos como vídeos e diapositivas. A través da ferramenta de e-Learning da USC (Campus virtual) proporcionarase ao alumnado o material docente da materia a medida que se vaia empregando. De ser posible, realizaranse visitas técnicas a empresas e institucións que se dediquen á creación ou utilización de robots de servizos co fin de trasladar os coñecementos adquiridos na aula a contornos reais de aplicación.

Clases interactivas: ao longo do cuadrimestre o alumnado deberá realizar diferentes exercicios prácticos adecuados aos contidos desenvolvidos ata o momento, de forma individual ou en pequeno grupo. Para o desenvolvemento das prácticas proporcionarase ao alumnado os recursos software precisos (contorno e librerías).

Titorías: as sesións de titorías servirán para resolver as dúbidas do alumnado en canto aos contidos da materia e exercicios de prácticas. Estas titorías serán tanto presenciais como virtuais a través de correo electrónico, campus virtual ou a plataforma Microsoft Teams.

Curso Virtual: Esta materia dispoñerá dun curso virtual desenvolto sobre a plataforma de Campus virtual da USC, usando ademais a ferramenta colaborativa Microsoft Teams. Facilitaráselle ao alumnado todo o material necesario en formato dixital e distintas ferramentas de comunicación para o apoio, tanto da docencia virtual como das titorías, incluíndo videoconferencia, chat, correo electrónico, foros...

Os recursos necesarios para a materia son os seguintes:

- Computador persoal
- Entorno de desenvolvemento (proporcionarase ao alumnado)
- Copias dos apuntes da materia
- Acceso dos alumnos á bibliografía na Biblioteca ou por Internet.
- OpenOffice ou LibreOffice para a preparación da documentación das prácticas.
- Acceso ao campus virtual da USC
- Acceso a Microsoft Teams

Para superar a materia, o alumnado deberá aprobar por separado tanto a teoría como a práctica.

A asistencia ás clases interactivas e expositivas é obrigatoria e terase en conta para a avaliación da materia. Será obrigatorio a asistencia polo menos ao 80% das sesións (salvo causas moi xustificadas, segundo normativa da USC).

As clases prácticas realizaranse ao longo do curso durante as sesións interactivas. O alumnado recibirá diferentes exercicios que serán desenvolvidos no transcurso das sesións interactivas. A evolución do alumno no ámbito práctico da materia será avaliada coa entrega e defensa destes exercicios.

Non se realizará ningún exame parcial de teoría.

As preguntas do exame final centraranse nos contidos específicos, que se desenvolveron na materia, en relación ás súas competencias, e que poderán ser adquiridos polo alumno tanto na parte expositiva como na interactiva. O exame poderá constar de preguntas tipo test, preguntas curtas e problemas de casos prácticos. No exame avaliarase o grao de asimilación dos obxectivos establecidos no programa docente da materia.

O exame final será o 50% da nota final da materia e os exames de prácticas o outro 50%. Para poder superar a materia, establecendo unha avaliación sobre 10 puntos, será necesario obter polo menos un 5 en cada unha das partes (exame final e de laboratorio).

O alumno recibirá a cualificación de "non-presentado" cando non faga o exame final.

* Segunda oportunidade

Aparte da avaliación continua, todos os estudantes teñen dereito a asistir ao exame de segunda oportunidade. Mantense a nota, e tamén o seu peso na nota final, obtida en cada unha das dúas partes (teoría, laboratorios) durante o curso. En segunda oportunidade, o exame final será o 50% da nota final da materia e os laboratorios o outro 50%. Para poder superar a materia, establecendo unha avaliación sobre 10 puntos, será necesario obter polo menos un 5 en cada unha das partes.

* Dispensa de asistencia

En caso de dispensa de asistencia os alumnos estarán exentos do cumprimento do deber de asistencia pero seguirá sendo obrigatorio superar o exame teórico e os exames de laboratorio como o resto dos alumnos.

Os alumnos repetidores de anos anteriores estarán exentos do cumprimento do deber de asistencia ás clases presenciais. Para aprobar a materia deberán superar o exame teórico e os exames de laboratorio como o resto dos alumnos.

* Realización fraudulenta de exercicios ou probas

Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación o recolleito na "Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións" da USC.

* Avaliación das competencias

En xeral o desenvolvemento das actividades prácticas, así como a preparación dos temas teóricos permitirá ao alumnado traballar as competencias básicas, xerais e transversais da materia, e acadar os resultados da aprendizaxe previstos.

A materia ten asignado 6 créditos ECTS, que supoñen unha carga de traballo aproximada de 150 horas. Corresponde ao estudante organizar detalladamente o seu tempo de estudo, pero a recomendación xeral sería dedicar entre 6.5 e 7.5 horas semanais (onde se inclúen as 4 horas de clase presencial).

* Traballo presencial na aula

- Clases expositivas: 18 horas
- Clases interactivas: 30 horas
- Titorías en grupo (con grupos reducidos): 6 horas
- Titorías individualizadas: 3 horas

TOTAL: 51 horas

* Traballo persoal do estudante

- Lectura e preparación de temas: 24 horas
- Elaboración de prácticas: 47 horas
- Elaboración de traballos: 3 horas
- Preparación do exame: 15 horas
- Actividades de avaliación e repaso: 10 horas

TOTAL: 99 horas

Dado que utiliza unha metodoloxía sostida na avaliación continua, é necesario un traballo continuo cos contidos da materia. É o camiño que se planeou para poder superar as diferentes actividades de avaliación que se propoñen. Tamén se considera importante aproveitar as titorías para a resolución inmediata das dúbidas que xurdan, ben nos contidos expositivos ou interactivos, ben nas actividades formativas das sesións non presenciais.

Dado que emplea una metodología sostenida en la evaluación continua, es necesario un trabajo continuado con los contenidos de la asignatura. Es la forma que se ha previsto para poder ir superando las distintas actividades de evaluación que se proponen. También se considera importante aprovechar al máximo las tutorías para la resolución inmediata de las dudas que surjan, ya sea en los contenidos expositivos o interactivos, o en las actividades formativas de las sesiones no presenciales.