Créditos ECTS Créditos ECTS: 6
Horas ECTS Criterios/Memorias Traballo do Alumno/a ECTS: 99 Horas de Titorías: 3 Clase Expositiva: 24 Clase Interactiva: 24 Total: 150
Linguas de uso Castelán, Galego
Tipo: Materia Ordinaria Grao RD 1393/2007 - 822/2021
Centro Escola Politécnica Superior de Enxeñaría
Convocatoria: Segundo semestre
Docencia: Sen docencia (Extinguida)
Matrícula: Non matriculable
Esta materia ten un importante carácter motivador (do mesmo xeito que a que se imparte en primeiro), e pretende permitir que o alumno poña en xogo os coñecementos adquiridos noutras materias de primeiro e segundo sobre proxectos de robótica que sexan do seu interese. Tamén será unha materia cun carácter instrumental dentro da titulación no sentido de que adquirirá coñecementos e destrezas que lle facilitará a realización de prácticas noutras materias da titulación: por exemplo, aprenderá a crear controladores para robots que logo serán os mesmos que terán que manexar noutras materias da titulación, creará modelos que permitan a simulación de comportamentos sobre robots deseñados polos propios alumnos, etc. A pesar de que existe un programa de contendidos e guións que o alumno poderá seguir para a realización das prácticas, en todas elas o alumno poderá ampliar os contidos propostos, e mesmo poderá propoñer os seus propios proxectos incrementando así a súa motivación e creatividade.
Tal e como se recolle na memoria verificada, os contidos desta materia son:
Neste taller utilizarase un sistema operativo robótico que propicie a abstracción do hardware de baixo nivel. O uso dos nodos e módulos que incorporan a maioría das plataformas software (para planificación, localización) permitirá a resolución de retos de maior complexidade que aumenten a motivación do alumno ao mesmo tempo que permitan evidenciar a necesidade dos coñecementos noutras materias. Os retos que se lles plateen aos alumnos poden implicar a utilización dunha única plataforma, ou o uso de múltiples robots (cooperación), aumentando así o carácter facilitador do taller para os contidos que se impartirán en cursos superiores. Tamén é posible que os alumnos intercambien ou compartan hardware co fin de contrastar resultados, mellorar algunha funcionalidade xa existente, ou engadir algunha nova.
Estes contidos se estrucutarán no seguinte programa de contidos (retos):
Tema 1. Simulación de comportamentos con Stage. Exporánselles aos alumnos diferentes retos que, entre outros, pode implicar o desenvolvemento de solucións de navegación autónoma para diferentes plataformas robóticas. Tendo que facer fronte a problemas relativos á percepción e procesamento da información sensorial, toma de decisións e aplicación de diferentes estratexias de control
(8 HP, 14HNP)
Tema 2. Validación dos comportamentos desenvolvidos na práctica anterior en robots reais ( Turtlebot II)
(8 HP, 10 HNP)
3. Creación de mapas
(4 HP, 5 HNP)
4. Simulación con Gazebo. Creación de modelos de robots ( URDF). Nesta práctica inventaremos os nosos propios robots!, crearemos un modelo (que inclúa a súa compoñente visual creada con ferramentas CAD, física e propiedades para a súa simulación en Gazebo). Controlaremos o robot simulado usando ROS
(8 HP, 14 HNP)
5. Simulación e control real dun robot de máis altas prestacións (tipo Summit ou similar), aprenderemos a simular e controlar un atentico lidar!, veremos como crear un escáner virtual a partir da información proporcionada polo lidar.
(8 HP, 10 HNP)
6. Unha alternativa ás máquinas virtuais. Dockers (uso de contedores e imaxes)
(8 HP, 10 HNP)
7. Impresión 3D
(4 HP, 5 HNP)
Nesta materia o alumno poderá propoñer novos retos e abordar a súa solución, elaborando vídeos e guións que compartirá cos seus compañeiros a través da aula virtual (co apoio do profesor).
Por outra banda, a formulación de temas/retos pode sufrir algunha modificación para dar lugar a contidos novos que se requiran na titulación. Como materia de proxectos, o contido debe poderse adaptar a novas propostas e temas de interese.
Ao ser unha materia práctica que se apoia nos coñecementos adquiridos noutras da titulación, non existe unha bibliografía básica. A información necesaria para a realización das prácticas proporcionarase en guións ou se poderá acceder facilmente a ela a través de Internet. Detállase a continuación unha bibliografía que pode servir de apoio para completar a formación ou para aquelas persoas con dispensa de asistencia.
Bibliografía Básica
[1] http://wiki.ros.org/
Bibliografía complementaria
[1] R. Siegwart, I. R. Nourbkhsh“Introduction to Autonomous Mobile Robots”. The MIT Press. 2004
[2] U. Nehmozow, “Mobile Robotics, A Practical Introduction.” Springer. 2003
[3] S. G. Tzafestas, “ Introduction to mobile robot control“. Elsevier. 2014.
[4] Morgan Quigley, Brian Gerkey & William D. Smart, “Programming robots with ROS. A practical introduction to the robot Operating System”. O’Reilly, 2015
[5] U. Nehmozow, Robot Behaviour, Design, Description, Analysis and Modelling, Springer, 2008
[6] Joseph Lentin, ROS Robotics Projects. Packt. 2017
[7] Joseph Lentin, Jonathan Cacace, Mastering ROS for Robotics Programming. Second Edition. Pack. 2018
Tal e como se recolle na memoria verificada do título. As competencias que se cobren nesta materia son as seguintes:
Competencias básicas:
CB2: Que os estudantes saiban aplicar os seus coñecementos ao seu traballo ou vocación dunha forma profesional e posúan as competencias que adoitan demostrarse por medio da elaboración e defensa de argumentos e a resolución de problemas dentro da súa área de estudo.
CB3: Que os estudantes teñan a capacidade de reunirse e interpretar datos relevantes (normalmente dentro da súa área de estudo) para emitir xuízos que inclúan unha reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica ou ética.
CB4: Que os estudantes poidan transmitir información, ideas, problemas e solucións un público tanto especializado como non especializado.
CB5: Que os estudantes desenvolvesen aquelas habilidades de aprendizaxe necesarias para emprender estudos posteriores cun alto grao de autonomía.
Competencias Xerais:
CG2: Capacidade de resolución de problemas no campo da enxeñería robótica con creatividade, iniciativa, metodoloxía e razoamento crítico.
CG3: Capacidade de utilizar ferramentas informáticas para o modelado, a simulación e o deseño de aplicacións de enxeñería.
CG07: Capacidade de traballar nun grupo multidisciplinar e de comunicar, tanto por escrito como de forma oral, coñecementos, procedementos, resultados e ideas relacionadas coa robótica e a electrónica.
Competencias específicas
CE9: Coñecer os sensores habituais en robótica, o seu funcionamento, así como os métodos e técnicas para o tratamento da información captada.
CE14: Capacidade de aplicar sistemas de navegación, localización e construción de mapas en robots, e estar ao corrente das novas tendencias en robótica.
Competencias transversais
CT2: Capacidade para o razoamento e a argumentación.
CT3: Capacidade de traballo individual, con actitude autocrítica.
CT4: Capacidade para traballar en grupo e abarcar situacións problemáticas de forma colectiva
CT9: Habilidade no manexo de tecnoloxías da información e da comunicación (TIC).
CT10: Utilización de información bibliográfica e da internet.
CT11: Utilización de información complementaria e/ou puntual en lingua inglesa.
CT12: Capacidade para resolver problemas mediante a aplicación integrada dos seus coñecementos.
As clases teóricas desenvolveranse na aula de teoría, e nelas o profesor dará aos alumnos as directrices necesarias para a resolución dos proxectos/prácticas que se exporán durante as prácticas da materia.
A docencia interactiva levará a cabo nas aulas de informática e laboratorio. Esta materia xoga un papel motivador polo que é enteiramente práctica. A través das prácticas propoñeránselle aos alumnos diferentes retos que terá que resolver tanto en simulación como nos robots reais. Valorarase o grao de creatividade e desempeño do robot nas solucións desenvolvidas polo alumno. Nesta materia o alumno aplicará coñecementos adquiridos noutras materias ( CAD en primeiro, Física, matemáticas, ROS en plataformas software). Por outra banda tamén ten un carácter instrumental, aprenderá a controlar robots reais ( Turtlebot II, Summit, A1 explorer, Pepper, etc), que lle facilitará a realización de prácticas noutras materias. Tamén aprenderá a crear modelos de robots, realizar impresión 3D, ou traballar con contedores, algo que tampouco se cobre no temario doutras materias no grao pero que lle resultará tremendamente valioso para abordar as prácticas, traballos voluntarios, etc durante o resto do grao.
Facilitaráselle ao alumno a realización de traballos voluntarios sempre que teñan un interese relevante no contexto da robótica (asesorarase co profesor da materia). Desta forma o alumno poderá propoñer novos retos elaborando vídeos explicativos ou guións que poderán ser reproducidos polos seus compañeiros. Polo que o alumno será protagonista da súa propia formación, aprenderá a sintetizar e expresarse con claridade etc. Ademais de adquirir destrezas importantes relativas á autonomía, capacidade de autoformación, manexo de novas tecnoloxías, capacidade de resolución de problemas, etc. A través das prácticas fomentarase tamén o pensamento creativo. Exporanse retos para cuxa realización se deberán empregar ferramentas de simulación básica e programación de robots. A través destas prácticas o alumno aprenderá a construír e programar un robot, e a resolver nel problemas propios da robótica, desenvolvendo a nivel práctico os conceptos de percepción, decisión e acción, básicos en calquera robot ou sistema robotizado.
Así mesmo, nas titorías atenderase ao alumnado para discutir, comentar, aclarar ou resolver cuestións concretas en relación coas súas tarefas dentro da materia. Estas titorías poderán ser tanto presenciais como virtuais a través da plataforma Ms Teams.
Curso Virtual: Esta materia dispoñerá dun curso virtual desenvolto sobre a plataforma de Campus virtual da USC, usando ademais a ferramenta colaborativa Ms Teams. Nestas facilitaráselle ao alumnado todo o material necesario en formato dixital, ademais de distintas ferramentas de comunicación para o apoio, tanto da docencia virtual como das titorías, incluíndo videoconferencia, chat, correo electrónico, foros…
Debido ao carácter eminentemente práctico desta materia, a avaliación será ao 100% continua, a través da valoración das diferentes actividades/prácticas propostas na mesma. A porcentaxe de valoración de cada práctica terá relación directa co tempo que se lle dedique. Dita avaliación levará a cabo de dúas formas: (1) valoración das prácticas no propio laboratorio na que os alumnos expoñerán no traballo realizado e mostrarán os resultados alcanzados. (2) Breve memoria de prácticas. En caso de ser necesario, a valoración de prácticas tamén se poderá apoiar na realización dalgún tipo de exercicio práctico no laboratorio.
Debido a este tipo de avaliación continua, a asistencia a prácticas será obrigatoria. Non poderán superar a materia aqueles alumnos que non asistan como mínimo ao 80% da prácticas. A non asistencia ás prácticas impedirá a superación da materia tanto na oportunidade ordinaria do semestre, como na oportunidade de recuperación.
A forma de avaliación particular de cada competencia será a seguinte:
A solución dos diferentes retos expostos, implicará dominar coñecementos adquiridos noutras materias: matemáticas, física e sobre todo plataformas software, fundamentos de programación, algorítmica e estrutura de datos (CE9 e CB2), exporanse retos para cuxa resolución se poderán empregar ferramentas de simulación básica e programación de robots ( CG3).
Tamén se valorará en que medida o alumno foi capaz de analizar os datos obtidos no laboratorio, ou observación do comportamento do robot para a formulación de hipótese acerca dos fallos. Estas hipóteses deberán permitirlle corrixir deficiencias do propio proxecto e expor posibles melloras (CB3). As prácticas valoraranse no laboratorio, pero os alumnos tamén deberán entregar unha memoria breve na que describan a práctica realizada, así como as solucións expostas ( CG07).
Promoverase a adopción de solucións de carácter novo aos problemas que se expoñan nas prácticas desta materia, fomentando así creatividade, iniciativa, metodoloxía e razoamento crítico ( CG2), esta competencia valorarase a través da calidade das solucións achegadas polos alumnos (traballos que van máis aló do que se pide nos guións, realización de traballos voluntarios, etc). Finalmente, para a avaliación da CB4, terase en conta unha eventual participación en actividades de difusión da robótica presentando os seus propios proxectos.
De feito, reservaranse 1.5 ou 2 puntos sobre 10 para a valoración das competencias CG2, CB4. Isto implica que a realización das prácticas propostas seguindo as indicacións dos guións permitirá obter unha nota máxima de 8.5 puntos, mentres que para obter cualificacións superiores poderase recorrer á realización de traballos voluntarios, proporcionar solucións novas que vaian máis aló dunha mera reprodución das instrucións proporcionadas nun guion, participación en actividades de difusión, etc. Tal e como se comentou no programa, o alumno poderá propoñer novos retos (en coordinación co profesor e sempre baixo a súa supervisión), de forma que aborde a súa solución. Neste caso, en función da dificultade, poderase consider isto como traballos voluntarios, ou mesmo eximir da realización dalgunha das prácticas propostas polo profesor (cando a dificultade do reto sexa tal que se necesite máis tempo para abordalo).
As competencias transversais traballaranse, pero non se avaliarán de forma explícita.
Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación o establecido na “Normativa de avaliación do rendemento académico dous estudantes e de revisión dás cualificacións”
Segunda oportunidade
--------------------------
Os alumnos que asistisen a prácticas de forma regular, poderán entregar para a avaliación da segunda oportunidade, aquelas actividades que lle expoña o profesor, correspondentes a aqueles prácticas/proxectos que non superasen na convocatoria anterior. Poderá haber unha defensa oral de @dicha prácticas, co fin de que se poida comprobar o grao de comprensión e valorar convenientemente ao alumno das novas prácticas entregadas. Dita defensa pode incluír testear os traballos nos robots reais.
Á marxe da avaliación continua, co fin de que todos teñan acceso á segunda oportunidade, no caso daqueles alumnos que non asistisen con regularidade e en consecuencia non se lles poida aplicar avaliación continua, terán que superar un exame práctico de toda a materia.
Repetidores ou cando haxa dispensa de asistencia
-----------------------------------------------------------
No caso dun alumno repetidor, dada a existencia de diferentes prácticas conservaráselle (se o desexa) a cualificación dos proxectos aprobados, debendo unicamente repetir aqueles non superados.
Os criterios no caso de que ao alumno concédaselle dispensa de asistencia, consistirá na realización de diferentes exercicios prácticos que se lle exporán. É posible que se lle poida eximir a asistencia a unha parte das prácticas (aquelas para as que poida empregar un simulador) ou realizar utilizando software libre ou material dispoñible na internet. Con todo, haberá un conxunto de prácticas de asistencia obrigatoria nas que terá que traballar cos robots reais dispoñibles en laboratorio. Así pois, naqueles casos que sexa posible, manterase a avaliación mediante o mesmo tipo de exercicios prácticos que se lle expoñan ao resto dos alumnos ou moi similares, permitindo unha maior flexibilidade no que se refire á asistencia presencial a prácticas cando sexa posible, pero terá que asistir obrigatoriamente a parte das mesmas, así como superar un exame práctico no que defenderá os traballos realizados (é necesario que o profesor poida verificar e avaliar a práctica entregada polo alumno no caso de que non a fixo no laboratorio)
Tempo de estudo e traballo persoal
Actividade Metodoloxía ECTS Horas Presenciais Horas Non Presenciais ( NP)
Clase expositivas Clases maxistrais 0,4 ( ECTS) 4 ( HP) 4( HNP)
Clases interactivas Laboratorio e aulas de informática 4,4( ECTS) 44 ( HP) 68( HNP)
Titoría en grupo 0,3( ECTS) 3 ( HP) 3( HNP)
Titoría individualizada 0,4( ECTS) 4 ( HP) 10( HNP)
Avaliación e revisión 0,5( ECTS) 5 ( HP) 5( HNP)
Total 6,0( ECTS) 60 ( HP) 90( HNP)
None
None