Universidad Complutense de Madrid

(1)

José María Girón Sierra José María Girón Sierra

Universidad Complutense de Madrid

i i@d

[email protected]

(2)

Un escenario previsto:

¿Minas inteligentes?:¿Minas inteligentes?:

‐Simular el barco‐objetivo con un tren de zodiacs haciendo ruídos

(3)

Datos Básicos:

Network Enabled Cooperation System of

Proyecto de la Agencia Europea de

Autonomous Vehicles (NECSAVE)

Proyecto de la Agencia Europea de Defensa (EDA)

Coordinador: Portugal g

Kick‐off: 22‐24 Abril 2013 Duración: 3 años

Duración: 3 años

Presupuesto total: 3.867.000 euros

(4)

Participantes:

9 participantes:9 participantes:

‐ Portugal, España, Holanda Italia, Bélgica, Inglaterra

• Universidad de Oporto

• Portuguese Navy

• Portugese Air ForcePortugese Air Force

• Puerto de Leixoes

• Universidad Complutense de Madrid

• Academia Militar Belgag

• Calzoni Industry

• TNO

• OceanScan

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Guión:

1‐ Un poco de robótica – términos 2‐ Nuestra experiencia (UCM)

3‐ El Proyecto

3 El Proyecto

(6)

Una inmersión rápida:

Vehículos‐robot autónomos:Vehículos robot autónomos:

‐ Se mueven adecuadamente

(7)

Autonomía (¿quién decide?):

O b é

‐ Oye robot: traéme agua…

‐ Mi Lady: no puedo ahora, tengo otras prioridades (o no soy capaz) otras prioridades (o no soy capaz)

(En principio hay que negociar con el agente inteligente, que puede tener sus razones)

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“Unmanned”:

‐ Control remoto (ROV)

‐ No fácilNo fácil

‐ Autonomía:

‐Total

‐Parcial (supervisada)

‐“Mixed initiative”

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El individuo robot ‐ Conducta:

‐ ParadigmaParadigma

‐ Nivel deliberativo

‐ Nivel reactivo

Comandante

Lleva un plan

Decide singladura

Pueden ir juntos o separados

Piloto

^Maniobra^R ⁱ ^{á id}

Piloto

Reacciones rápidas

Evita choques

¿Qué ve el piloto y qué ve el comandante? Todo o casi todo en software

(10)

Cooperar (grupos):

Quién hace qué:Quién hace qué:

‐ “Roles”

‐ Posible asignación dinámica (reconfiguración)

(11)

Coordinación (grupos):

_Tiempo:_Tiempo:

‐ Sincronía Espacio:

‐ Configuración geométrica

¿Son necesarias las comunicaciones?

(cada uno sabe lo que tiene que hacer)

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Formaciones:

_Implican:_Implican:

‐ Coordinación

‐ “Roles”

Normalmente los “roles” se corresponden con capacidades específicas

(p.ej. Dragaminas) (p.ej. Dragaminas)

¿Coordinador central?

(hay que contar con el conocimiento)

Aspectos a resolver:

i i li ió

‐ Inicialización

‐ Maniobras coordinadas

‐ Incidencias

‐ Reconfiguraciones (p.ej. Pasar por un estrecho)

(13)

¿Son necesarios muchos mensajes?:

Protocolos:

‐ Palabras/signos clave

Ahora, la Jugada 3

(14)

Facultad Ciencias Físicas

Nuestra experiencia (UCM) Nuestra experiencia (UCM)

Grupo de Ingeniería de Sistemas, Automática y Robótica (ISCAR)

(15)

Robótica experimental:

Barco autónomo a escala (va de waypoint a waypoint) Base en tierra con digital radio link

(lanza lista de waypoints al barco)

( yp )

No es radio‐control

(16)

“Módulo Universal (MU)”:

(17)

“Módulo Universal (MU)”:

Diseño propio Diseño propio

microC, brújula, GPS, Pitot, radio‐link

(18)

Tierra, mar, aire:

4x4 robot

Embarcaciones autónomas a escala

Aeronaves

De menor a mayor

mayor riesgo

experimental

(19)

ZIG‐ZAG

(20)

4X4

(21)

Volar

(22)

Escalas adecuadas:

Nos interesa ver las maniobras:Nos interesa ver las maniobras:

‐ Escala pequeña

Después, en las demostraciones finales nos interesarán escalas más grandes

(23)

Siramicor:

• En los giros:

– Evitar proximidad nave/remolque – Atención a la tensión del cable

Pé did d ió

• Pérdida de tensión:

– Evitar cruzar sobre el cable

• En los pasillos: En los pasillos:

– Fluctuaciones por viento/corriente

• Atención al control

– ¿Dónde está el remolque?

• ¿GPS sumergido?

A f ti b id

• Area efectiva barrida

(24)

Remolcar cable+boya

(25)

Siramicor:

Generador automático de trayectorias barrido

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Convoy automático:

Ligadura virtual (“muelle”)

Problema de control encadenado

Di i ( j S i l lid )

distancia distancia

Diversas estrategias (p.ej. Seguir al lider)

distancia distancia

Los barcos no frenan

Cabe esperar bastante “feed‐forward” y control de velocidad a saltos

(27)

Problemas específicos de las formaciones:

¿Seguir al líder?

¿O seguir al de delante?

(28)

Problemas específicos de las formaciones de barcos:

de barcos:

Vehículos no‐holonómicos

Cuidado con límites de velocidad

En los giros los barcos tienden En los giros los barcos tienden a separarse

Más rápido Más lento

(29)

Perseguidor:

(30)

Red:

(31)

Historial de investigación:

Proyectos Nacionales CICYT

Desde 1997 4 Pro e tos onse ti os

‐ Desde 1997, 4 Proyectos consecutivos

‐ Estabilización de ferries rápidos

‐ Cooperación de vehículos marinos

Proyectos Europeos EDA

‐ Predicción de períodos quiescentes (QPP)

‐ NECSAVE

d i l Proyectos Europeos Industriales

‐ 2 Proyectos de Control Distribuido Inteligente

‐ Eurocopter (NH‐90), Airbus

Proyecto Siramicor

‐ NAVANTIA

‐ CEHIPAR

(32)

El Proyecto NECSAVE

Agencia Europea de Defensa (EDA) Agencia Europea de Defensa (EDA)

(33)

Plan de tareas (1):

Fase definición‐desarrollo

WP1‐ Gestión

WP2‐ Definición conceptualp

‐ Requisitos

‐ Escenarios

‐ Lenguaje intercomunicación entre vehículos

WP3‐ Arquitectura del sistemaq

‐ Arquitectura funcional

‐ Interoperabilidad

‐ Interfases de comunicación

WP4‐ Métodos, herramientas y tecnologías

l i di ib íd ió

‐ Algoritmos distribuídos para cooperación

‐ Soporte hard/soft para los algoritmos

‐ Middleware de comunicaciones

P di i t i l

‐ Procedimientos operacionales

(34)

Plan de tareas (2):

Fase comprobación‐evaluación

WP5‐ Simulación y entorno de comprobacióny p

‐ Entorno de simulación realista

‐ Banco de pruebas con embarcaciones a escala

WP6‐ Escenarios de validación/Pruebas de mar

‐ Metodología de evaluación

‐ Matriz de pruebas, especificación de escenarios

‐ Pruebas de mar

WP7‐ Evaluación del sistema y elicitación de

d ó

nuevos conceptos de operación

‐ Informes de evaluación

‐ Recomendaciones a futuro

C d ió

‐ Conceptos de operación

(35)

Desarrollo en espiral:

Mejoras sucesivas con baseMejoras sucesivas con base experimental

(36)

Escenarios:

Por el momento se consideran:

‐ Limpieza de minas

‐ Protección de puertos

P ió d b i

‐ Protección de embarcaciones

‐ Defensa frente a terrorismo o piratería

‐ Búsqueda y rescate

Seleccionar detallar experimentar

Búsqueda y rescate

Seleccionar, detallar, experimentar Lenguaje común, mensajes

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Arquitectura:

Se tienen en cuenta:Se tienen en cuenta:

‐ Protocolos y propuestas existentes

‐ Estándares interoperabilidad entre UAVs (STANAG 4586) A nivel de vehículo:

‐ Un estándar bien definido de interfase de comandos

‐ Modos autónomo o supervisado a distanciap

‐ Planes basados en cambios de maniobras

‐ Librería expansible de maniobras A nivel de agrupaciones:

Control basado en rol (puede haber asignación variable)

‐ Control basado en rol (puede haber asignación variable)

‐ Coordinación de maniobras de vehículos

‐ Reconfigurabilidad dinámicaReconfigurabilidad dinámica

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Simulación y Pruebas:

Dos entornos de simulación:

‐ Uno en software:

‐ Modelos de mar y viento, y de dinámica de vehículos Modelos de comunicaciones

‐ Modelos de comunicaciones

‐ Herramientas de definición de escenarios

‐ Interfases para “Hardware‐in‐the‐loop”

El di b i l

‐ El otro mediante embarcaciones a escala:

‐ Autónomas

‐ “Intercambiables” con embarcaciones en software

Pruebas de mar:

‐ Previa integración de elementos de los participantesPrevia integración de elementos de los participantes

‐ En escenarios a seleccionar

‐ Posiblemente coordinados con otros Proyectos EDA

(39)

M h i

Muchas gracias

[email protected]

(40)

Técnica:

Imagen con zambullida

(41)

Una inmersión rápida:

Imagen con zambullida