L'assignatura introdueix l'estudiant en els conceptes fonamentals de la robòtica mitjançant una metodologia eminentment pràctica. Durant el curs es treballaran els principals components d'un sistema robòtic, incloent-hi sensors, actuadors, programació i aspectes ètics relacionats amb la robòtica.
La primera part de l'assignatura se centra en la programació i el control de dispositius mitjançant LSMaker i Python, proporcionant les bases necessàries per al desenvolupament d'aplicacions robòtiques. Posteriorment, els estudiants integraran assistents de veu amb un robot col·laboratiu UR3, adquirint experiència en la comunicació entre diferents sistemes i en la programació d'aplicacions reals.
Finalment, s'introduirà l'ecosistema ROS2 com a estàndard per al desenvolupament de programari robòtic. Es treballaran conceptes com nodes, topics, serveis i simulació amb Gazebo, culminant amb el desenvolupament d'una pràctica integradora.
L'assignatura combina classes magistrals, seminaris impartits per professionals del sector, activitats pràctiques de laboratori, punts de control per al seguiment del progrés i possibles visites o seminaris externs relacionats amb la robòtica industrial i de recerca.
Professors Titulars
Coneixements previs de programació faciliten l'enteniment des continguts, però no son prerequisits.
En finalitzar l'assignatura, l'estudiant serà capaç de:
- Comprendre els conceptes fonamentals de la robòtica, així com el paper dels sensors, actuadors i sistemes de control en un robot.
- Analitzar les implicacions ètiques, socials i de seguretat derivades del desenvolupament i l'ús de sistemes robòtics.
- Desenvolupar aplicacions bàsiques de programació utilitzant Python orientades al control de dispositius i sistemes robòtics.
- Integrar diferents tecnologies de programari i maquinari en aplicacions robòtiques, incloent-hi assistents de veu i robots col·laboratius.
- Programar i interactuar amb un robot col·laboratiu UR3 mitjançant les eines i interfícies adequades.
- Comprendre l'arquitectura i els principis de funcionament de ROS2 com a plataforma estàndard per al desenvolupament de programari robòtic.
- Desenvolupar aplicacions amb ROS2 utilitzant nodes, topics, serveis i entorns de simulació.
- Aplicar metodologies de desenvolupament, prova i depuració de programari robòtic en la resolució de problemes pràctics.
- Treballar de manera autònoma i col·laborativa en el desenvolupament de pràctiques i projectes de robòtica, documentant adequadament les solucions implementades.
PART TEÒRICA
1. Introducció a la robòtica
1.1. Definició i arquitectura d'un sistema robòtic.
1.2. Sensors, actuadors i sistemes de control.
1.3. Interacció entre el robot i el seu entorn.
2. Fonaments de la robòtica
2.1. Evolució històrica de la robòtica.
2.2. Àmbits d'aplicació i estat actual del sector.
2.3. Tipologia de robots: industrials, col·laboratius, mòbils i de servei.
3. Aspectes ètics de la robòtica
3.1. Impacte social de la robòtica i la intel·ligència artificial.
3.2. Seguretat, privacitat i responsabilitat.
3.3. Consideracions ètiques en el disseny i desplegament de sistemes robòtics.
4. Programació aplicada a la robòtica
4.1. Fonaments de Python.
4.2. Comunicació amb dispositius i perifèrics.
4.3. Integració de serveis externs i assistents de veu.
5. Robots col·laboratius
5.1. Arquitectura i característiques del robot UR3.
5.2. Programació i control del robot.
5.3. Integració del robot amb aplicacions externes.
6. Introducció a ROS2
6.1. Arquitectura de ROS2.
6.2. Nodes, topics i serveis.
6.3. Simulació amb Gazebo.
6.4. Desenvolupament d'aplicacions robòtiques amb ROS2.
PART PRÀCTICA
1. Introducció al desenvolupament de sistemes robòtics amb LSMaker.
2. Desenvolupament d'aplicacions en Python orientades a la robòtica.
3. Integració d'assistents de veu amb un robot col·laboratiu UR3.
4. Programació i control del robot UR3 mitjançant Python i les eines proporcionades pel fabricant.
5. Desenvolupament d'aplicacions amb ROS2 utilitzant nodes, topics, serveis i simulació amb Gazebo.
6. Desenvolupament d'una pràctica integradora que combini els conceptes treballats durant l'assignatura.
La metodologia emprada en aquesta assignatura està basada en classes magistrals, on s'exposen els topics, i en classes pràctiques, on s'intenta que l'alumne participi activament. Durant les classes magistrals, s'explica el contingut teòric de l'assignatura i es resolen inquietuds relacionades amb aquest contingut explicat. Així mateix, dins d'aquestes classes algunes es dediquen a proposar problemes i que els alumnes els resolguin in situ, així i com es proposen debats perquè cadascú mostri el seu punt de vista en aquelles temàtiques més controvertides que té la robòtica.
L'avaluació de l'assignatura és contínua i es basa principalment en el desenvolupament i entrega de pràctiques al llarg del curs, així com en punts de control i activitats de seguiment.
S'avaluarà, de cada alumne:
- Coneixement bàsic de la robòtica.
- Coneixement d'Arduino, així com de sensors i actuadors.
- Coneixement de programació en Python.
- Coneixement de IA aplicada a la robòtica.
- Coneixement del robot UR3.
- Coneixement de ROS.
Introduction to Robotics, Craig, 3ra edició
Tutorials ROS2: https://docs.ros.org/en/humble/
Materials disponibles de l'assignatura.