Guía docente de Robótica Móvil (MC3/56/1/7)

Robótica Móvil es una asignatura de carácter multidisciplinar que aborda el estudio teórico y práctico de los sistemas robóticos capaces de desplazarse de forma autónoma. Se tratan aspectos fundamentales como la clasificación, los campos de aplicación y los niveles de complejidad y autonomía en robótica móvil. El temario incluye la cinemática de robots móviles, sistemas de propulsión, locomoción, percepción sensorial (incluyendo visión artificial), posicionamiento y navegación autónoma. Además, se abordan tecnologías de control clásico y bioinspirado, planificación de trayectorias, sistemas energéticos y controladores para desplazamientos en 2D y 3D. La asignatura incorpora también contenidos de neuro-robótica, centrados en modelos de control inspirados en sistemas nerviosos biológicos. Se combina formación teórica con actividades de diseño, simulación y validación experimental, fomentando la capacidad del estudiante para enfrentarse a nuevos problemas en contextos reales de aplicación, como la exploración, la asistencia o la robótica cooperativa.

Aunque no es requisito imprescindible, para cursar de manera adecuada esta asignatura sería recomendable que el estudiante conociera algún entorno de programación i.e., Matlab, C (Arduino), …etc.

El alumno deberá conocer y comprender:

• Comprender los fundamentos, clasificación y funcionamiento de los sistemas robóticos móviles  (ej. con ruedas, piernas...etc), así como sus niveles de control, desde guiado hasta autónomo.

• Conocer los principales esquemas de percepción, posicionamiento e interacción con el entorno, incluyendo sensores, sistemas de navegación y control.

• Entender las técnicas de planificación de trayectorias, control reactivo y métodos de evitación de obstáculos en entornos dinámicos.

• Familiarizarse con las tecnologías de propulsión, locomoción y programación aplicadas a los robots móviles.

El alumno desarrollará las siguientes capacidades:

• Modelar y simular el comportamiento dinámico de robots móviles en distintos escenarios.

• Programar robots móviles básicos, aplicando técnicas control.

• Diseñar soluciones robóticas móviles orientadas a aplicaciones específicas, integrando control y locomoción de forma efectiva.

• Tema 1. Introducción a la robótica móvil y grados de autonomía.
• Tema 2. Cinemática, modelado y movimiento en 2D y 3D.
• Tema 3. Sensores, actuadores y sistemas de percepción.
• Tema 4. Localización, mapeo y navegación autónoma.
• Tema 5. Planificación de trayectorias y control de movimiento.
• Tema 6. Control bioinspirado y fundamentos de neuro-robótica.

Seminarios/Talleres:

• Herramientas de desarrollo de robots móviles. Ejemplos de proyectos con robot móviles

Prácticas de laboratorio:

Práctica 1. Plataformas de programación y simulación robótica
Exploración de entornos de simulación y programación robótica, tanto comerciales como de investigación. Se introducen nociones básicas de diseño e implementación de soluciones robóticas y se familiariza al alumnado con las herramientas que se utilizarán en las prácticas posteriores.

Práctica 2. Simulación y programación de manipuladores robóticos
Uso de una plataforma robótica de simulación para modelar, programar y controlar un brazo manipulador. Se trabajan conceptos de cinemática y control en manipuladores, así como la interacción con el entorno simulado.

Práctica 3. Simulación y programación de robots móviles con tracción diferencial
Implementación y validación de algoritmos de control y navegación para robots con tracción diferencial en un entorno de simulación. Se exploran distintos comportamientos como seguimiento de trayectorias y evitación de obstáculos.

Práctica 4. Programación de un robot móvil real (tipo Zumo)
Trasladando lo aprendido en simulación, se programa un robot físico tipo Zumo para realizar movimientos autónomos. Se integran sensores, controladores y técnicas básicas de navegación y percepción.

• Roland Siegwart, Illah Reza Nourbakhsh and Davide Scaramuzza, "Introduction to Autonomous Mobile Robots", Second Edition, MIT Press
• Tzafestas, S.G., “Introduction to mobile robot control”. Elsevier.
• B. Siciliano, O. Khatib (editors), Springer “Handbook of Robotics”, Second Edition, SpringerVerlag.
• A. Kelly. Mobile Robotics: Mathematics, Models, and Methods. Cambridge University Press.
• Antonio Barrientos. Fundamentos de robótica 2ª Edicion. 2007  McGraw-Hill
• Biomimetic Neural Learning for Intelligent Robots: Intelligent .Stefan Wermter, ‎Günther Palm, ‎Mark Elshaw – 2005.
• Shadmehr, R. (2005). The computational neurobiology of reaching and pointing: a foundation for motor learning. MIT press.

• Open access books on mobile robotics (  http://www.intechopen.com/ )
• Robótica. Jonh J. Craig.3ª Edición. Prentice-Hall.
• S. Thrun, W. Burgard, D. Fox. Probabilistic Robotics. MIT Press.
• Latest open access publications in neurorobotics from Human Brain Project neurorobotic platform (http://www.neurorobotics.net/publications.html).
• Principles of Neural Science, 4 edition, 2000. McGraw-Hill (Chapter Cerebellum)
• I. Abadía, F Naveros, J.A. Garrido, E Ros, N.R. Luque. “On Robot Compliance: A Cerebellar Control Approach”. IEEE transactions on cybernetics 2019. I. Abadía, F. Naveros, E. Ros, R. R. Carrillo, and N. R. Luque "A cerebellar-based solution to the nondeterministic time delay problem in robotic control", Science Robotics, vol.6, issue 58. 2021.
• F. Naveros, N. R. Luque , E. Ros and A. Arleo "VOR Adaptation on a Humanoid iCub Robot using a Spiking Cerebellar Model.", IEEE T Cybernetics, (in press), 2019.                      
• N. R. Luque, J.A. Garrido, F. Naveros, R.R.Carrillo, E. D Angelo and E. Ros. "Distributed Cerebellar Motor Learning; a Spike-Timing-Dependent Plasticity Model", Frontiers in Computational Neuronscience, 2016.
• N. R. Luque, R.R. Carrillo, F. Naveros, J.A. Garrido, M.J. Sáez-Lara." Integrated neural and robotic simulations. Simulation of cerebellar neurobiological substrate for an object-oriented dynamic model abstraction process", Robotics and Autonomous Systems, 2014.  

• Plataforma docente (material de la asignatura, organización de los grupos de prácticas, planificación y tutorías, convocatorias de exámenes y entregas a los profesores): swad.ugr.es

• MD01 Lección magistral/expositiva 
• MD03 Resolución de problemas y estudio de casos prácticos 
• MD04 Prácticas de laboratorio o clínicas 
• MD05 Seminarios 
• MD06 Ejercicios de simulación 

La Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que la convocatoria ordinaria estará basada preferentemente en la evaluación continua del estudiante, excepto para quienes se les haya reconocido el derecho a la evaluación única final.

La EVALUACIÓN CONTINUA se realizará mediante los siguientes instrumentos:

• Pruebas, ejercicios y problemas, resueltos en clase o individualmente a lo largo del curso.
• Valoración final de informes, trabajos, proyectos, etc. (individual o en grupo).
• Pruebas escritas.

La calificación final responderá al siguiente baremo:

Para la evaluación continua la asistencia a las prácticas, clases de teoría y seminarios de la asignatura es obligatoria, con un mínimo de asistencia del 80%. Siendo igualmente obligatoria la participación en todas las pruebas de evaluación.

La Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondrán de una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua. De esta forma, el estudiante que no haya realizado la evaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.

La prueba de evaluación  consistirá en:

- Examen escrito de teoría 

- Examen de prácticas.

Y será evaluada de acuerdo con el siguiente baremo:

La Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas.

Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de las clases o por causa sobrevenidas. Lo solicitará, a través del procedimiento electrónico, a la Coordinación del Máster, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

En la EVALUACIÓN ÚNICA FINAL se aplicarán los mismos instrumentos y baremo descritos para la CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA.

Además de los medios telemáticos de la UGR, en la signatura se utilizará la plataforma docente SWAD: swad.ugr.es

Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).