Guía docente de Robótica Móvil y Neurobótica (M51/56/3/18)

Esta materia se enmarca dentro de la rama de ingeniería robótica, con una importante faceta experimental y con interés en estudios multidisciplinares. Por ello incluye distintas componentes: formación teórica (sobre metodología y materia de base), diseño y experimentación (validación de modelos, simulación y resultados). Se estudiarán diversos esquemas de robótica móvil y robots biomórficos, así como sistemas de control (percepción-acción en ciclo cerrado).

Se hará especial énfasis en fomentar la capacidad del alumno para abordar nuevos estudios y problemas. En la materia nos centraremos en dos campos de estudio: robótica móvil (Robótica móvil: concepto, clasificación, campos de aplicación, niveles de complejidad y grados de autonomía. Cinemática de robots móviles. Sistemas de propulsión y locomoción. Sistemas de posicionamiento) y neuro-robótica (Neuro-robótica: concepto. Dinamica de robots manipuladores.Sistemas de control basados en el estudio de subsistemas nerviosos). En la materia se tratarán diversas tecnologías que han hecho posible el salto de los sistemas robóticos al planteamiento de aplicaciones concretas en distintos campos de exploración, asistencia doméstica y personal, etc.

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 saber y comprender:

• Los distintos sistemas robóticos móviles y biomórficos.
• Los distintos esquemas de percepción y control de robótica móvil y biomórfica
• Los distintos métodos de evitar de obstáculos en robótica móvil.
• Las técnicas de planificación de trayectorias en robótica móvil.
• Las técnicas de control reactivo en un robot móvil.

El alumno será capaz de:

• Aplicar todos los conocimientos de la materia para modelar, simular y resolver problemas de planificación y control en robótica. móvil.
• Aplicar todos los conocimientos de la materia para programar y resolver problemas de planificación y control en robótica móvil.

Robótica móvil.

• Tema 1. Introducción a robótica, Movimiento 2D y 3D en robots. Grados de autonomía.
• Tema 2. Actuadores(motores), sensores y controladores. Sistemas de posicionamiento.
• Tema 3. Modelado Cinemático y control de robots móviles.
• Tema 4. Planificación de trayectorias y navegación.

Neuro‐robótica: fundamentos.

• Tema 1 Introducción al concepto de Neuro-robótica y control bioinspirado.  
• Tema 2 Extracción y abstracción de modelo dinámicos. Ciclos cerrados de percepción‐acción bioinspirados. 

Seminarios/Talleres:

• Herramientas de desarrollo de robots móviles.
• Proyectos de robots móviles: casos prácticos.

Prácticas de laboratorio:

• Tema 1: Plataformas de programación y simulación robóticas tanto comercial como de investigación. Nociones básicas de diseño e implementación de soluciones robóticas.
• Tema 2: Simulación y programación de manipulador en plataforma robótica de simulación.
• Tema 3a: Simulación y programación de robot con tracción diferencial en plataforma robótica de simulación. 
• Tema 3b: Simulación y programación de comportamientos de un robot con tracción diferencial en plataforma robótica de simulación. 
• Tema 4: Programación de movimiento de un robot móvil con tracción diferencial (tipo Zumo)

• 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.
• Antonio Barrientos. Fundamentos de robótica. 2007
• 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.
• 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.
• 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.

• A. Kelly. Mobile Robotics: Mathematics, Models, and Methods. Cambridge University Press.
• B. Siciliano, O. Khatib (editors), Springer “Handbook of Robotics”, Second Edition, SpringerVerlag.
• M.Shanahan, Embodiment and the Inner Life: Cognition and Consciousness in the Space of Possible Minds, Oxford University Press (2010).
• Open access tool for book searching on mobile robotics.https://www.intechopen.com/search?term=mobile%20robots
• N. R. Luque, J. A. Garrido, R.R. Carrillo, O.J. M.D. Coenen, E. Ros, Cerebellar Input Configuration Toward Object Model Abstraction in Manipulation Tasks, IEEE Transactions on Neural Networks, 22(8): 1321-1328,2011. 
• N. R. Luque, J.A. Garrido, R.R. Carrillo, O. J. M. D. Coenen, E. Ros, Cerebellar‐like corrective‐model abstraction engine for robot movement control. IEEE Transaction on systems, man, and cybernetics, Part B. 41(5), 1299-1312, 2011.
• A. Bruel, I. Abadía, T. Collin, I. Sakr, H. Lorach, N. R. Luque, E. Ros, A. Ijspeert. The spinal cord facilitates cerebellar upper limb motor learning and control;inputs from neuromusculoskeletal simulation.https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.03.08.531839v1.abstract 

1. Georgia Robotics and Intelligent Systems Lab. http://gritslab.gatech.edu
2. Autonomous Robot Lab. https://www.autonomousrobotslab.com/
3. Material de la asignatura, planificación y tutorías, convocatorias de exámenes y entregas al profesorado estará disponible en la plataforma docente.

El artículo 17 de 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:

La puntuación mínima acumulada de los instrumentos de evaluación debe superar el 5

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.

El artículo 19 de 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 puntuación mínima acumulada de los instrumentos de evaluación debe superar el 5

El artículo 8 de 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: https://swad.ugr.es/es