Autonomia i Robòtica

Actualment, l’Autonomia i la Robòtica es consideren com la solució idònia per a tasques 3D: «Dull, Difficult and Dangerous» (és a dir tasques tedioses, difícils i perilloses) en el camp espacial. Els robots ja substitueixen els astronautes en tasques que requereixen molt temps o que són repetitives i que impliquen la manipulació de grans masses amb gran precisió. Fins i tot, l’ús de robots podria permetre la realització d’activitats no abordades per éssers humans (manteniment de satèl·lits, recollida de mostres en planetes, exploració espacial in situ). En aquest context, l’autonomia, entesa com la independència del robot respecte del control humà, és una característica clau d’aquests sistemes. L’operador humà pot trobar-se a milers de quilòmetres del sistema robòtic i el robot ha de poder reaccionar enfront d’un entorn hostil o en canvi continu.

Partint de tecnologies espacials de GNC, GMV està traslladant el seu coneixement i experiència a les àrees principals de la robòtica (autonomia amb utilització de tècniques d’intel·ligència artificial com ara planificació, programació i multiagents, planificació de trajecte i control de les rodes per a navegació de rovers, manipulació i confiscació amb braços robòtics, percepció de l’entorn mitjançant làser, esterovisió i dispositius de temps de vol).

Aquestes són algunes de les capacitats actuals de GMV en l’àmbit de la robòtica espacial:

  • Autonomia: tècniques d’Intel·ligència Artificial com les de planificació, programació i multiagents. Dedica atenció especial als sistemes robòtics i satèl·lits que requereixin característiques cognitives avançades alhora que genera programari blindat d’una manera automatitzada (paradigma “correcte per construcció”).
  • GMV ha desenvolupat també, dins un projecte de l’ESA, un controlador autònom d’ús general (GOAC) com a plataforma genèrica aplicable a una àmplia varietat d’aplicacions robòtiques espacials per a l’ESA. Aquesta plataforma espacial proporciona capacitats d’Intel·ligència Artificial basades en el paradigma intercalat “execució amb planificació”, construïda a partir del marc robòtic GenoM millorat amb tècniques “correcte per construcció”.

    En una activitat posterior (GOTCHA) s’ha optimitzat el motor de planificació i la capa funcional a fi d’adaptar el sistema a les condicions del programari de vol espacial on tenim escassos recursos de CPU i memòria..

  • Navegació autònoma: la navegació autònoma per a robots comença amb la percepció de l’entorn a través de sensors exterioceptius (làser, estereovisió, temps de vol), modelització de l’entorn, localització utilitzant tècniques de fusió de dades de sensors de navegació (IMU, giroscopi, inclinòmetres) i control de moviment mitjançant capacitats de planificació de trajectòria.
     
  • Manipulació mitjançant braços robòtics: control de braços robòtics (KUKA, Mitsubishi) en condicions de temps real, cinemàtica directa i inversa, planificació motora, captació d’objectes, presentació visual (VS), recollida de mostres i manipulació d’objectes
     
  • Disseny i construcció de rovers: GMV ha dissenyat i fabricat diversos rovers com a plataformes de demostració o com a aplicació de tecnologies robòtiques:

    • MoonHound, en col·laboració amb l’UPM-CAR (Centre per a l’Automatització i la Robòtica).
    • EGP-Rover, rover autònom de quatre rodes, amb navegació basada en estereovisió perquè serveixi com a plataforma de mobilitat a TAS-I per a l’allotjament d’uns altres dos braços robòtics i la demostració del concepte “centaure”
    • LRM rover, plataforma de 120 quilos per a teleoperació sobre un escenari lunar.
    • Rover virtual del tipus Exomars que utilitza el simulador 3DROV com a robot autònom orientat a objectius.
    • Altres robots per al sector terrestre com FOXIRIS o MBZIRC
       
  • Centres de Control: com a extensió de les seves capacitats en el Segment Terreny, GMV desenvolupa també sistemes de Control de robots, com la missió EXOMARS o el projecte RAT (banc de proves d’autonomia de rovers).

Aquestes són algunes de les capacitats actuals de GMV en l’àmbit de la robòtica aplicada a altres sectors:

  • Solucions robòtiques per al sector del petroli i el gas
     
      • FOXIRIS: el robot conegut amb el nom de FOXIRIS (Flipper-based Oil & Gas ATEX Intelligent Robotics System) es basa en els últims avenços desenvolupats per GMV en l’àrea dels robots mòbils d’exploració de la superfície planetària. Està dissenyat per fer front als riscos a què s’exposen els treballadors en la indústria del petroli i el gas. Aquest robot du a terme tasques d’inspecció com ara lectura de manòmetres, vàlvules i indicadors de nivell, detecció de superfícies calentes, alarmes de so i fuites de gas. La tecnologia s’està desenvolupant com a part del desafiament ARGOS, finançat per la multinacional petroliera Total, per promoure la creació de robots per a instal·lacions de producció d’hidrocarburs en condicions extremes.
         
      • MBZIRC (Mohamed Bin Zayed International Robotics Challenge): és una competició robòtica internacional que té com a objectiu la difusió de l’estat actual de la tecnologia robòtica i les seves múltiples aplicacions. GMV participa en la competició dins de l’equip AL-ROBOTICS juntament amb la Universitat de Sevilla i FADA-CATEC. Dins el consorci, GMV participa en el Repte 2 de manipulació robòtica en què una plataforma autònoma mòbil ha de localitzar un plafó d’eines, agafar una clau anglesa i collar una femella. A més, dins el Repte 1, GMV és responsable de la localització relativa d’un UAV respecte d’una plataforma mòbil d’aterratge.

  • Laboratoris robòtics
     
    • platform-art©: platform-art© (Advanced Robotic Testbed for Orbital and Planetary Systems and Operations Testing) és un Laboratori Robòtic Avançat per a la realització de Proves a terra, és a dir, abans de ser llançats a l’espai, de Sistemes i Operacions Espacials, relacionats principalment amb els sistemes de Guiatge, Navegació i Control de vehicles espacials.

      platform-art©
    •  
    • SPoT (terreny de superfície planetària): GMV alberga a la seva seu una superfície excepcional de 182 m2 que simula un paisatge marcià amb terra vermella similar en granulometria al sòl de Mart, roques i un panorama marcià. Aquesta instal·lació ofereix una gran àrea de prova i un entorn extern per a l’assaig de diferents aplicacions robòtiques en condicions de llum natural des d’una zona annexa que serveix com a Centre de Control Espacial. Les característiques del sòl són iguals a les d’algunes regions de Mart i el color, la grandària i distribució de les roques persegueix reproduir fidelment les imatges rebudes de les missions marcianes.

GALERIA DE VÍDEOS

Vídeos sobre els principals projectes i esdeveniments en què participa de GMV en el sector de la robòtica..