L’assignatura té com a objectiu transmetre els conceptes fonamentals de la robòtica assistencial, orientada a proporcionar suport a les persones en activitats de la vida diària. Aquestes aplicacions inclouen la millora de capacitats motores i cognitives, la reducció de l’ansietat, l’acompanyament o l’ajuda en tasques rutinàries.
Atès que es tracta d’una robòtica centrada en les persones, els aspectes socials tenen un paper fonamental, i els sistemes robòtics han de ser capaços d’interactuar adequadament amb els usuaris.
L’assignatura s’inicia amb un repàs dels conceptes bàsics de robòtica per establir una base comuna. Posteriorment, s’introdueixen els conceptes propis de la robòtica assistencial, les seves característiques i aplicacions principals. Finalment, es revisen treballs de recerca actuals amb l’objectiu d’entendre l’estat de l’art i la seva rellevància.
En finalitzar el curs, l’estudiant serà capaç d’identificar problemes susceptibles de ser abordats mitjançant robòtica assistencial i dissenyar solucions bàsiques adaptades a les necessitats dels usuaris.
Professors Titulars
Professors Docents
Es recomana haver cursat o conèixer conceptes bàsics d’introducció a la robòtica, programació, entorns Linux, ROS i Python.
L’objectiu de l’assignatura és introduir l’estudiant en l’àmbit de la robòtica assistencial, proporcionant una visió global dels seus fonaments, aplicacions i reptes actuals. Es pretén que l’alumne comprengui el paper dels robots en l’assistència a les persones, especialment en contextos on intervenen factors socials i d’interacció persona-robot. Així mateix, l’assignatura busca desenvolupar la capacitat d’analitzar sistemes existents i dissenyar solucions bàsiques de robòtica assistencial orientades a necessitats reals dels usuaris.
Part I. Fonaments de la robòtica assistencial
1. Introducció a la robòtica assistencial
1.1. Què és la robòtica assistencial?
1.2. Interacció i adaptació
1.3. Breu repàs històric
2. Human-Robot Interaction
2.1. Què és la HRI?
2.2. Disseny de la interacció
2.3. Interacció espacial
2.4. Comunicació no verbal
- Comunicació paraverbal
- Expressió corporal
- Expressió facial
2.5. Comunicació verbal
2.6. Emocions
2.7. Mitjans alternatius de comunicació
- Tacte
- Pantalles i interfícies gràfiques
- Informació fisiològica
3. Àrees d'aplicació de la robòtica assistencial
3.1. Salut
3.2. Assistència domiciliària
3.3. Educació
3.4. Serveis
3.5. Indústria
3.6. Oficines
3.7. Acompanyament i entreteniment
Part II. Recerca en robòtica assistencial
1. Mètodes de recerca
1.1. Mètodes quantitatius i qualitatius
1.2. Mètodes qualitatius
- Observació de participants
- Etnografies
- Entrevistes
- Grups focals
1.3. Mètodes quantitatius
- Estudis de cas
- Estudis de camp
- Enquestes
- Experiments
2. Revisió de la literatura
2.1. Cerca bibliogràfica
2.2. Bases de dades científiques
2.3. Estratègies de cerca
2.4. PRISMA
2.5. Gestió bibliogràfica
3. Lectura crítica d'articles
3.1. Identificació del problema
3.2. Disseny experimental
3.3. Mètodes d'avaluació
3.4. Resultats i limitacions
3.5. Discussió crítica
Part III. Projecte de robòtica assistencial
1. Estat de l'art d'un perfil d'usuari
1.1. Cerca bibliogràfica
1.2. Anàlisi dels treballs existents
1.3. Presentació dels resultats
2. Disseny d'una activitat assistencial
2.1. Definició dels objectius
2.2. Disseny de la interacció
2.3. Desenvolupament de la proposta
3. Implementació
3.1. Introducció a Unity
3.2. Desenvolupament de l'activitat
3.3. Validació de la proposta
L'assignatura s'estructura en tres blocs principals que combinen l'adquisició de coneixements teòrics, la introducció a metodologies de recerca i el desenvolupament d'un projecte aplicat en robòtica assistencial.
En una primera fase, es presentaran els fonaments de la robòtica assistencial, les seves principals àrees d'aplicació i els conceptes bàsics de Human-Robot Interaction (HRI). Aquest bloc proporcionarà als estudiants els coneixements necessaris per comprendre els diferents mecanismes d'interacció entre persones i robots, així com els criteris de disseny emprats en aquest tipus de sistemes.
Posteriorment, s'introduiran els principals mètodes de recerca utilitzats en l'àmbit de la robòtica assistencial, fent especial èmfasi en les metodologies quantitatives i qualitatives, els procediments de revisió bibliogràfica i la lectura crítica d'articles científics. Els estudiants aprendran a realitzar cerques bibliogràfiques utilitzant bases de dades especialitzades, a gestionar les referències bibliogràfiques i a identificar els diferents dissenys experimentals i metodologies d'avaluació emprades en la literatura científica.
A partir d'aquests coneixements, cada grup de treball desenvoluparà un estat de l'art sobre un perfil d'usuari assignat. Aquesta revisió permetrà identificar les solucions existents, els mecanismes d'interacció utilitzats, les metodologies d'avaluació aplicades i les oportunitats de millora detectades a la literatura. Els resultats es presentaran i discutiran a classe mitjançant exposicions orals i debat crític entre els diferents grups.
Finalment, cada grup dissenyarà i implementarà una activitat assistencial adaptada al perfil assignat utilitzant Unity. El desenvolupament del projecte es durà a terme de forma incremental mitjançant diversos punts de control (checkpoints), en els quals els estudiants presentaran l'estat del seu treball, rebran retroalimentació del professorat i dels seus companys, i incorporaran les millores necessàries abans de l'entrega final.
L'avaluació de l'assignatura es basa en l'avaluació contínua del treball desenvolupat al llarg del semestre i es divideix en quatre evidències d'avaluació.
ESTAT DE L'ART I PROPOSTA DE L'ACTIVITAT
Els estudiants elaboraran, en grup, un document que inclourà:
- La revisió de la literatura sobre el perfil d'usuari assignat.
- L'anàlisi crítica dels treballs identificats.
- La identificació de les estratègies d'interacció, metodologies d'avaluació i principals resultats descrits a la literatura.
- La proposta de l'activitat assistencial que es desenvoluparà durant la pràctica, justificada a partir de l'estat de l'art.
PRESENTACIÓ ORAL DE L'ESTAT DE L'ART
Cada grup presentarà oralment els resultats de la seva revisió bibliogràfica, analitzant un mínim de quatre articles científics rellevants. Es valorarà la capacitat de síntesi, l'anàlisi crítica, la justificació de les conclusions i la qualitat de la presentació oral.
DESENVOLUPAMENT DEL PROJECTE (CHECKPOINTS)
Al llarg del semestre es realitzaran diversos punts de control (checkpoints) durant els quals els grups presentaran l'estat de desenvolupament del projecte. Es valorarà el progrés continuat, la planificació del treball, la incorporació del retorn rebut en les revisions i el grau d'assoliment dels objectius establerts en cada checkpoint.
PRÀCTICA FINAL
Es valorarà el desenvolupament final de l'activitat assistencial implementada amb Unity, tenint en compte la seva funcionalitat, la qualitat del disseny de la interacció, l'adequació al perfil d'usuari assignat i la coherència amb les conclusions obtingudes en l'estat de l'art.
L’avaluació de l’assignatura mesura el grau d’assoliment de les competències en quatre dimensions: recerca científica, pensament crític, disseny d’interacció i desenvolupament de sistemes assistencials.
Els resultats d’aprenentatge s’avaluen segons el nivell de domini demostrat en cada una de les evidències d’avaluació.
1. Capacitat de recerca i anàlisi de literatura científica
L’estudiant ha de demostrar la capacitat de:
- Formular preguntes de recerca clares i pertinents en l’àmbit de la robòtica assistencial.
- Dissenyar estratègies de cerca bibliogràfica estructurades (bases de dades, paraules clau, criteris d’inclusió/exclusió).
- Aplicar de manera correcta processos sistemàtics de revisió de literatura (PRISMA o equivalent).
- Seleccionar i justificar articles científics rellevants.
- Identificar metodologies experimentals utilitzades en HRI.
Aquest resultat es reflecteix principalment en l’AVAL 1 i l’AVAL 2.
2. Capacitat d’anàlisi crítica i síntesi científica
L’estudiant ha de ser capaç de:
- Analitzar de manera crítica treballs científics, més enllà del resum descriptiu.
- Identificar limitacions metodològiques (mostra, biaixos, disseny experimental).
- Comparar estudis i extreure tendències generals del camp.
- Detectar buits de recerca i oportunitats de millora.
- Sintetitzar informació de múltiples fonts de manera coherent.
Aquest resultat es reflecteix en AVAL 1 i AVAL 2.
3. Comprensió i disseny d’interacció humà-robot (HRI)
L’estudiant ha de demostrar la capacitat de:
- Identificar diferents modalitats d’interacció (verbal, no verbal i multimodal).
- Comprendre mecanismes d’adaptació del sistema a l’usuari.
- Analitzar i dissenyar estratègies de comunicació en sistemes assistencials.
- Definir fluxos d’interacció coherents amb el perfil d’usuari.
- Considerar aspectes cognitius, emocionals i contextuals en el disseny.
Aquest resultat es reflecteix en AVAL 1, AVAL 2 i AVAL 4.
4. Capacitat de disseny d’experiments i avaluació en robòtica assistencial
L’estudiant ha de ser capaç de:
- Identificar metodologies d’avaluació utilitzades en HRI (UX, usabilitat, acceptació tecnològica, mesures objectives i subjectives).
- Relacionar resultats experimentals amb decisions de disseny.
- Comprendre com es valida una solució assistencial en entorns reals o simulats.
- Incorporar criteris d’avaluació en el disseny de la proposta.
Aquest resultat es reflecteix principalment en AVAL 1 i AVAL 4.
5. Capacitat de disseny i implementació d’un sistema assistencial
L’estudiant ha de demostrar la capacitat de:
- Dissenyar una activitat assistencial coherent amb un perfil d’usuari.
- Implementar un sistema funcional en un entorn de desenvolupament (Unity).
- Desenvolupar interfícies d’usuari clares i accessibles.
- Integrar lògica de sistema, interacció i fluxos d’usuari.
- Garantir la funcionalitat i estabilitat del sistema desenvolupat.
Aquest resultat es reflecteix en AVAL 3 i AVAL 4.
6. Capacitat de comunicació científica i treball col·laboratiu
L’estudiant ha de demostrar la capacitat de:
- Comunicar resultats de recerca de manera estructurada i comprensible.
- Realitzar presentacions orals clares i crítiques.
- Argumentar decisions de disseny davant preguntes.
- Participar activament en discussions científiques.
- Contribuir al treball col·laboratiu dins del grup.
Aquest resultat es reflecteix en AVAL 2 i AVAL 3.
[1] Matari, Maja. (2007) The Robotics Primer, The MIT press.
[2] Feil-Seifer, David & J Matari?, Maja. (2005). Defining Socially Assistive Robotics. Proceedings of the IEEE 9th International Conference on Rehabilitation Robotics. pp 465 - 468. 10.1109/ICORR.2005.1501143.
[3] Christoph Bartneck, Tony Belpaeme, Friederike Eyssel, Takayuki Kanda, Merel Keijsers and Selma Sabanovi? Human- Robot Interaction. An Introduction (2019). Cambridge University Press (https://www.human-robot-interaction.org)
[1] Thomaz, A., Hoffman, G., & Cakmak, M. (2016). Computational Human-Robot Interaction. Foundations and Trends® in Robotics, 4(2-3), 105-223.
[2] Articles científics actuals seleccionats per l'alumnat i/o professorat al llarg del curs, en funció dels temes treballats a classe.