Autonomía y robótica

En la actualidad la Autonomía y la Robótica se consideran como la solución idónea para tareas 3D: «Dull, Difficult and Dangerous» (es decir tareas tediosas, difíciles y peligrosas) en el campo espacial. Los robots ya sustituyen a los astronautas en tareas que requieren mucho tiempo o que son repetitivas y que implican la manipulación de grandes masas con gran precisión. Incluso, el uso de robots podría permitir la realización de actividades no abordadas por seres humanos (mantenimiento de satélites, recogida de muestras en planetas, exploración espacial in-situ). En este contexto, la autonomía, entendida como la independencia del robot con respecto al control humano, es una característica clave de esos sistemas. El operador humano puede encontrarse a miles de kilómetros del sistema robótico y el robot debe poder reaccionar frente a un entorno hostil o en continuo cambio.

Partiendo de tecnologías espaciales de GNC, GMV está trasladando su conocimiento y experiencia a las áreas principales de la robótica (autonomía con utilización de técnicas de inteligencia artificial como planificación, programación y multi-agentes, planificación de trayecto y control de las ruedas para navegación de rovers, manipulación y aprehensión con brazos robóticos, percepción del entorno por medio de láser, esterovisión y dispositivos de tiempo de vuelo)

Éstas son algunas de las capacidades actuales de GMV en el ámbito de la robótica espacial:

  • Autonomía: técnicas de Inteligencia Artificial como las de planificación, programación y multiagentes. Dedica especial atención a los sistemas robóticos y satélites que requieran características cognitivas avanzadas al tiempo que genera software blindado de una forma automatizada (paradigma "correcto por construcción").
  • GMV ha desarrollado también, dentro de un proyecto de la ESA, un controlador autónomo de uso general (GOAC) como plataforma genérica aplicable a una amplia variedad de aplicaciones robóticas espaciales para la ESA. Esta plataforma espacial proporciona capacidades de Inteligencia Artificial basadas en el paradigma intercalado "ejecución con planificación", construida a partir del marco robótico GenoM mejorado con técnicas "correcto por construcción".

    En una actividad posterior (GOTCHA) se ha optimizado el motor de planificación y la capa funcional con el fin de adaptar el sistema a las condiciones del software de vuelo espacial donde tenemos escasos recursos de CPU y memoria.

  • Navegación autónoma: la navegación autónoma para robots comienza con la percepción del entorno a través de sensores exterioceptivos (láser, estereovisión, tiempo de vuelo), modelización del entorno, localización utilizando técnicas de fusión de datos de sensores de navegación (IMU, giroscopio, inclinómetros) y control de movimiento mediante capacidades de planificación de trayectoria.
     
  • Manipulación mediante brazos robóticos: control de brazos robóticos (KUKA, Mitsubishi) en condiciones de tiempo real, cinemática directa e inversa, planificación motora, captación de objetos, presentación visual (VS), recogida de muestras y manipulación de objetos
     
  • Diseño y construcción de rovers: GMV ha diseñado y fabricado diversos rovers como plataformas de demostración o como aplicación de tecnologías robóticas:

    • MoonHound, en colaboración con el UPM-CAR (Centro para la Automatización y la Robótica).
    • EGP-Rover, rover autónomo de cuatro ruedas, con navegación basada en estereovisión para que sirva como plataforma de movilidad a TAS-I para el alojamiento de otros dos brazos robóticos y la demostración del concepto "centauro".
    • LRM rover, plataforma de 120 kilos para teleoperación sobre un escenario lunar.
    • Rover virtual del tipo Exomars que utiliza el simulador 3DROV como robot autónomo orientado a objetivos.
    • Otros robots para el sector terrestre como FOXIRIS o MBZIRC.
       
  • Centros de Control: Como extensión de sus capacidades en el Segmento Terreno, GMV desarrolla también sistemas de Control de robots, como la misión EXOMARS o el proyecto RAT (banco de pruebas de autonomía de rovers).

Éstas son algunas de las capacidades actuales de GMV en el ámbito de la robótica aplicada a otros sectores:

  • Soluciones robóticas para el sector del petróleo y el gas
     
    • FOXIRIS: El robot conocido con el nombre de FOXIRIS (Flipper-based Oil & Gas ATEX Intelligent Robotics System) se basa en los últimos avances desarrollados por GMV en el área de los robots móviles de exploración de la superficie planetaria. Está diseñado para hacer frente a los riesgos a los que se exponen los trabajadores en la industria del petróleo y el gas. Este robot realiza tareas de inspección como lectura de manómetros, válvulas e indicadores de nivel, detección de superficies calientes, alarmas de sonido y escapes de gas. La tecnología se está desarrollando como parte del desafío ARGOS, financiado por la multinacional petrolera Total, para promover la creación de robots para instalaciones de producción de hidrocarburos en condiciones extremas.
       
    • MBZIRC (Mohamed Bin Zayed International Robotics Challenge): es una competición robótica internacional que tiene como objetivo la difusión del estado actual de la tecnología robótica y sus múltiples aplicaciones. GMV participa en la competición dentro del equipo AL-ROBOTICS junto con la Universidad de Sevilla y FADA-CATEC. Dentro del consorcio, GMV participa en el Reto 2 de manipulación robótica donde una plataforma autónoma móvil debe localizar un panel de herramientas, agarrar una llave inglesa y apretar una tuerca. Además dentro del Reto 1, GMV es responsable de la localización relativa de un UAV respecto a una plataforma móvil de aterrizaje.

  • Laboratorios robóticos
     
    • platform-art©: platform-art© (Advanced Robotic Testbed for Orbital and Planetary Systems and Operations Testing) es un Laboratorio Robótico Avanzado para la realización de Pruebas en tierra, es decir, antes de ser lanzados al espacio, de Sistemas y Operaciones Espaciales, relacionados principalmente con los sistemas de Guiado, Navegación y Control de vehículos espaciales.

      platform-art©
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    • SPoT (terreno de superficie planetaria): GMV alberga en su sede una superficie excepcional de 182 m2 que simula un paisaje marciano con tierra roja similar en granulometría al suelo de Marte, rocas y un panorama marciano. Esta instalación ofrece una gran área de prueba y un entorno externo para el ensayo de diferentes aplicaciones robóticas en condiciones de luz natural desde una zona anexa que sirve como Centro de Control Espacial. Las características del suelo son iguales a las de algunas regiones de Marte y el color, tamaño y distribución de las rocas persigue reproducir fielmente las imágenes recibidas de las misiones marcianas.

GALERÍA DE VÍDEOS

Vídeos sobre los principales proyectos y eventos en los que participa de GMV en el sector de la robótica.