DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Fundamentos de Robótica e Biónica - EB

Ano letivo: 2014-2015
Especificação técnica - ficha curricular

Elementos especificos
código da disciplinaciclo de estudossemestre lectivocréditos ECTSlíngua de ensino
2007759116pt,en


Objectivos formativos
Esta disciplina tem por objectivo introduzir os fundamentos de robótica, para alunos das áreas biomédicas. Dar formação de base em modelização cinemática, dinâmica, aspectos de controlo digital e sistemas de controlo de equipamentos robotizados, bem como, de redes de comunicação e protocolos usados nos vários subsistemas e programação local e remota. Estes aspectos são acompanhados por uma forte componente prática.
A disciplina fornece ainda formação sobre sistemas avançados usados em robótica médica. A biónica é tratada com algum detalhe, tendo ainda em consideração que as questões dos materiais e bio-compatibilidade são essenciais.
No final os alunos devem ser capazes de modelar e analisar sistemas robóticos, interpretar as suas equações de movimento, estudar os mecanismos de controlo, perceber o que está envolvido em termos de redes, programação, segurança, controlo de contacto, etc. A biónica é explorada como forma de aplicação da mecânica e electrónica à medicina.
Programa genérico mínimo
Fundamentos de Robótica
Robótica Moderna: Robôs Manipuladores
Mecânica de Robôs Manipuladores: Posição e Orientação; Cinemática Directa e Inversa; Velocidades e Forças Estáticas; Singularidades; Dinâmica; Modelização em Matlab da cinemática e dinâmica de um manipulador
Controlo de Robôs Manipuladores: Trajectórias; Controlo digital: elementos sobre síntese, sintonia e análise de controladores PID; Estruturas; Sensores
Programação de Robôs Manipuladores: Linguagens; Programação off-line e on-line; Acesso remoto: monitorização e supervisão.
Fundamentos de Biónica
Sistemas de interface homem-máquina.
Utilização de mecanismos robóticos para estender as capacidades humana. Modelização cinemática/dinâmica de uma mão de três dedos.
Comunicação e protocolos: segurança. Telemanipulação.
Integração com outros elementos da célula biomédica.
Revisão de sistemas avançados de robótica: controlo de força, sistemas de visão, aplicações em ambientes limpos/laboratoriais, Automated Guided Vehicles.
Pré-requisitos
-
Competências genéricas a atingir
. Competência em análise e síntese;
. Competência em organização e planificação;
. Competência para resolver problemas;
. Competência em aprendizagem autónoma;
. Competência em aplicar na prática os conhecimentos teóricos;
. Criatividade;
. Iniciativa e espírito empreendedor;
. Preocupação com a qualidade;
. Competência em investigar;
(por ordem decrescente de importância)
Horas lectivas semestrais
aulas teórico-práticas30
aulas práticas laboratoriais20
total horas lectivas50

Método de avaliação
Trabalho laboratorial ou de campo25 %
Projecto40 %
Exame35 %

Bibliografia de referência
Introduction to Robotics: Mechanics and Control Intrudução à Robótica. Teoria e principios fisicos e matemáticos de robótica industrial. Algoritmos de controlo.
JJ Craig, Addison-Wesley, Reading, Mass., 1989
Modeling and Control of Robot Manipulators Intrudução à modelação e controlo de robôs Manipuladores
Robotics, Control, Sensing, Vision and Intelligence Principios de robótica, controlo, sensores, visão e inteligencia. Fu, Gonzalez e Lee
Industrial Robots Programming, Building Applications for the Factories of the Future, J. Norberto Pires, Springer 2006
Método de ensino
Nas aulas teóricas são expostos os assuntos do programa de forma detalhada, motivando os alunos para complementarem esses mesmos assuntos em casa.
As aulas teórico-práticas são divididas entre a análise e resolução de problemas, e a componente laboratorial onde os alunos devem experimentar e resolver situações de problemas reais, programação de aplicações remotas, de robótica, integração sensorial, etc. Serão sempre utilizados exemplos na área biomédica, seja ela laboratorial, apoio ao diagnóstico, etc.
Todos os alunos devem realizar um projecto que é parte significativa da nota final.
Recursos específicos utilizados
Laboratório com equipamento específico (robôs manipuladores, SCARA, redundantes, e equipamento acessório), e incluindo ainda computadores, mãos robóticas inteligentes, componentes electrónicos e eléctricos, sensores, etc.