CURSO: DISEÑO DE SISTEMAS ROBÓTICOS (CAPSTONE) TRADUCCION: DESIGN OF ROBOTIC SYSTEMS SIGLA: IRB2002 CRÉDITOS: 10 MÓDULOS: 2 CARÁCTER: CAPSTONE TIPO: LABORATORIO CALIFICACIÓN: ESTÁNDAR PALABRAS CLAVE: ROBÓTICA, DISEÑO, CAPSTONE NIVEL FORMATIVO: PREGRADO I. DESCRIPCIÓN Este curso tiene por objetivo capacitar al alumno en el diseño de sistemas robóticos utilizando los conocimientos adquiridos en el Major en Sistemas Autónomos y Robóticos e integrando los fundamentos de las tres disciplinas que intervienen en dichos sistemas: mecánica, electrónica y computación. El curso busca fomentar la innovación y emprendimiento de los alumnos a través del desarrollo de un proyecto integrador que resuelva alguna necesidad actual de la industria y/o la sociedad. El alumno estudiará el proceso de diseño desde la fase de planificación hasta la construcción, aprenderá a modelar y simular sistemas robóticos, evaluará alternativas de diseño y seleccionará componentes de hardware como sensores, actuadores y computadores embebidos para control. Según los requerimientos del proyecto asignado, también será capaz de integrar los algoritmos para procesamiento e interpretación de información sensorial, percepción visual, control de movimientos, planificación de trayectorias, localización, navegación, evasión de obstáculos y otras capacidades de autonomía. II. OBJETIVOS 1. Capacitar a los alumnos en el diseño y construcción de sistemas robóticos capaces de resolver un determinado problema o necesidad de forma novedosa e innovadora, aplicando conocimientos adquiridos en cursos de mecánica, electrónica y computación, junto con la investigación del estado del arte de las posibles soluciones. 2. Entregar conocimientos fundamentales sobre la integración de sistemas mecánicos, sensores, actuadores, electrónica y software que conforman un sistema robótico. 3. Exponer a los alumnos a los desafíos de planificación, diseño, desarrollo e integración de subsistemas que presenta la construcción de un sistema robótico autónomo con recursos y tiempo limitados. 4. Desarrollar habilidades analíticas, creativas y prácticas de construcción de prototipos necesarias para la implementación de sistemas robóticos reales. 5. Capacitar a los alumnos en la formulación de propuestas formales de proyectos tecnológicos y de documentación de su implementación y operación cumpliendo con los estándares vigentes. III. RESULTADOS SEGÚN LOS OBJETIVOS DEL CURSO Al final del curso el alumno será capaz de: 1. Diseñar, simular y construir sistemas robóticos y sus componentes. 2. Verificar a través de simulaciones y pruebas con los prototipos construidos que el sistema cumple las especificaciones de diseño y los estándares correspondientes. 3. Evaluar el diseño propuesto del sistema robótico utilizando modelos y simulaciones. 4. Comprender el funcionamiento de distintos componentes de hardware (computadores embebidos, actuadores, sensores, etc.), así como seleccionar los más adecuados de acuerdo a los requerimientos de la aplicación particular. 5. Implementar algoritmos para control del sistema robótico en un microcontrolador o computador embebido. 6. Verificar experimentalmente que el sistema cumple los estándares y especificaciones de diseño. 7. Formular soluciones de ingeniería a problemas específicos presentes en el desarrollo de sistema robóticos autónomos. 8. Tener una visión de los últimos avances técnicos de la robótica, sus desafíos y las perspectivas de su desarrollo futuro. IV. CONTENIDOS 1. Formulación de propuestas de proyectos. 2. Revisión de los fundamentos teórico-prácticos del diseño de sistemas robóticos: a. Fundamentos generales del diseño (consideraciones técnicas y organizativas). b. Prototipado electrónico y mecánico. c. Preparación de planos y manuales según estándares de ingeniería. 3. Diseño, simulación e implementación de un sistema robótico o sus componentes. V. METODOLOGÍA Los alumnos formarán grupos de tres integrantes. La evaluación del aprendizaje se realizará a partir de entregas parciales asociadas a cada etapa de un proyecto grupal de diseño y desarrollo de un sistema robótico. Cada entrega parcial tendrá asociada un informe técnico y/o presentación de los avances realizados. VI. EVALUACIÓN - Elaboración de un proyecto - Presentaciones / Informes VII. BIBLIOGRAFÍA Mínima: [1] M. Torres. Diseño de Sistemas Robóticos – Apuntes del Curso, Santiago, Chile, 2012. [2] R. A. Walsh. Electromechanical Design Handbook, 3a ed., McGraw-Hill, New York, 2000. Complementaria: [3] B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo. Robotics: Modelling, Planning and Control, 2a ed., Springer, febrero, 2011. [4] R. Siegwart, I. R. Nourbakhsh. Introduction to Autonomous Mobile Robots (Intelligent Robotics and Autonomous Agents), MIT Press, abril, 2004. [5] T. Braunl. Embedded Robotics: Mobile Robot Design and Applications With Embedded Systems, Springer- Verlag, septiembre, 2003. [6] H. Choset, K. M. Lynch, S. Hutchinson, G. Kantor, W. Burgard, L. E. Kavraki, S. Thrun, Principles of Robot Motion: Theory, Algorithms, and Implementations (Intelligent Robotics and Autonomous Agents), MIT Press, junio, 2005. [7] J.M. Holland. Designing Autonomous Mobile Robots: Inside the Mind of an Intelligent Machine, Newnes, diciembre, 2003. [8] G. Dudek, M, Jenkin. Computational Principles of Mobile Robotics, Cambridge University Press, 2000. [9] H. R. Everett. Sensors for Mobile Robots: Theory and Application, AK Peters, Ltd., junio, 1995. [10] I. J. Cox, G. T. Wilfong. Autonomous Robot Vehicles, Springer-Verlag, septiembre, 1990. [11] R. D. Klafter, T. A. Chmielewski, M. Negin. Robotic engineering: An Integrated Approach, Prentice Hall, abril, 1989. [12] J. M. Angulo, S. Romero, I. Angulo. Microbótica: Tecnología, Aplicaciones y Montaje Práctico, Paraninfo, 1999. [13] M. Groover. Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes and Systems, 4a ed., Wiley, enero, 2011. [14] K. Ulrich, S. Eppinger. Product Design and Development, 5a ed., McGraw-Hill, mayo, 2011. [15] R. Thompson. Prototyping and Low-Volume Production, Thames & Hudson, abril, 2011. [16] R. Thompson. Manufacturing Processes for Design Professionals, Thames & Hudson, noviembre, 2007. [17] J.E. Carryer, M. Ohline, T. Kenny. Introduction to Mechatronic Design, Prentice Hall, diciembre, 2010. [18] D. Shetty, R. A. Kolk. Mechatronics System Design, 2a ed., CL-Engineering, junio, 2010. [19] C. Dym, P. Little. Engineering Design: A Project Based introduction, 3a ed., Wiley, agosto, 2008. [20] G. Chryssolouris. Manufacturing Systems: Theory and Practice, 2a ed., Springer, 2006. [21] B. Siciliano, K. Oussama, eds. -Springer handbook of robotics. Springer Science & Business Media, 2008. PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERÍA / ACTUALIZADO ABRIL 2021