Autonomia i robotyka

Autonomia i robotyka to technologie uważane obecnie za idealne do realizacji najtrudniejszych, najbardziej niebezpiecznych i monotonnych działań w kosmosie, tzw. 3D: «Dull, Difficult and Dangerous». Roboty są już w stanie zastąpić astronautów w wielu powtarzalnych i czasochłonnych czynnościach, a także podczas precyzyjnej manipulacji przedmiotami o znacznej masie. Roboty mogą również wspomagać lub zastąpić ludzi w pracach takich jak: konserwacja satelitów, pobieranie próbek z powierzchni innych planet czy eksploracja. Aby wizja ta miała szanse realizacji, główną cechą robotów powinna być autonomia rozumiana jako niezależność robota od kontroli człowieka w określonych sytuacjach. Człowiek może sterować robotem z odległości tysięcy kilometrów, a sam robot musi reagować na zmieniające się i nieprzystępne środowisko.

Bazując na technologii GNC, GMV wykorzystuje swą wiedzę w głównych obszarach robotyki, takich jak: autonomia z wykorzystaniem technik sztucznej inteligencji (np. planowanie, tworzenie harmonogramów i systemów wieloagentowych, planowanie ścieżek i sterowanie kołami umożliwiające nawigację łazikiem, manipulacja i chwytanie obiektów przy pomocy ramion robota, laserowa analiza otoczenia, stereowizja czy urządzenia do analizy czasu przelotu).

Działania firmy GMV obejmują następujące obszary:

  • Autonomia: techniki sztucznej inteligencji, takie jak planowanie, tworzenie harmonogramów i systemów wieloagentowych. Szczególną wagę przywiązuje się do systemów robotycznych i satelitów, które wymagają zaawansowanych cech kognitywnych, tworzone jest również – w sposób zautomatyzowany – bezpieczne oprogramowanie (paradygmat weryfikacji poprzez szybkie konstruowanie rozwiązań).
  • System autonomicznego sterowania o szerokiej gamie zastosowań (GOAC) – opracowana przez GMV generyczna platforma wykorzystywana w wielu rozwiązaniach robotycznych stosowanych przez ESA. Platforma ta wykorzystuje techniki sztucznej inteligencji bazujące na naprzemiennym paradygmacie „wykonania i planowania” i została zbudowana na bazie platformy robotycznej GenoM, udoskonalonej o techniki weryfikacji poprzez szybkie konstruowanie rozwiązań.

    Na późniejszym etapie (GOTCHA) dokonano optymalizacji funkcji planowania i innych, w celu przystosowania systemu do pracy oprogramowania w warunkach lotów kosmicznych.

  • Nawigacja autonomiczna: nawigacja dla robotów zaczyna się od analizy otoczenia z wykorzystaniem czujników (lasera, stereowizji, analizy czasu przelotu), modelowania otoczenia, lokalizacji za pomocą technik scalania danych pochodzących z czujników nawigacyjnych (IMU, żyroskopu, inklinometru) i kontroli ruchu poprzez zdolność planowania trajektorii.
     
  • Manipulatory: sterowanie ramionami robota (KUKA, Mitsubishi) w czasie rzeczywistym, bezpośrednia i odwrócona kinematyka, planowanie ruchów, pobieranie próbek, chwytanie obiektów.
     
  • Projektowanie i produkcja łazików: firma GMV opracowała i wyprodukowała kilka łazików służących jako platformy demonstracyjne bądź testujących nowe technologie:

    • Platforma MoonHound opracowana we współpracy z Ośrodkiem Automatyki i Robotyki Politechniki Madryckiej.
    • EGP-Rover: autonomiczny czterokołowy łazik wyposażony w nawigację stereowizyjną i dwa manipulatory, urzeczywistniający koncepcję „centaura”.
    • Pojazd LRM: 120-kilogramowy demonstrator łazika służący do eksploracji powierzchni Księżyca.
    • Wirtualny analog łazika Exomars korzystający z symulatora 3DROV do programowania celów i zadań robota.
    • Inne roboty dla sektora naziemnego, takie jak FOXIRIS czy MBZIRC. 
  • Centrum sterowania robotami: z myślą o dalszym rozwoju kompetencji firmy w segmencie naziemnym, GMV projektuje i wykonuje ośrodki sterowania robotami, takie jak te, które zostały stworzone dla projektów EXOMARS i RAT (Rover Autonomy Test-Bed).

Aktualnie działania firmy GMV z zakresie robotyki obejmują również inne obszary:

  • Rozwiązania robotyczne dla sektora naftowo-gazowego
     
      • FOXIRIS: robot znany pod nazwą FOXIRIS (Flipper-based Oil & Gas ATEX Intelligent Robotics System), zbudowany na bazie najnowszych osiągnięć GMV w obszarze pojazdów służących do eksploracji powierzchni planet. Robot ma za zadanie zastąpić pracowników w wykonywaniu najbardziej niebezpiecznych prac w przemyśle naftowo-gazowym. Robot ten odczytuje wyniki pomiarów na manometrach i zaworach, wykrywa gorące powierzchnie oraz wyposażony jest w alarmy powiadamiające o przeciekach gazu. Został opracowany i przygotowany do udziału w konkursie ARGOS zorganizowanym przez międzynarodową firmę naftową Total w ramach promocji używania robotów w ekstremalnych warunkach w przemyśle naftowo-gazowym.
         
      • MBZIRC (Mohamed Bin Zayed International Robotics Challenge): międzynarodowy konkurs robotyczny, którego celem jest rozpowszechnianie technologii robotycznej i jej różnorodnych zastosowań. GMV uczestniczy w konkursie jako część zespołu AL-ROBOTICS, w którego skład wchodzą również Uniwersytet w Sewilli i FADA-CATEC. GMV uczestniczy w Wyzwaniu 2, polegającym na opracowaniu autonomicznej platformy mobilnej, która zlokalizuje panel narzędziowy, chwyci klucz nastawny i dokręci śrubę. W Wyzwaniu 1 GMV będzie odpowiadać za lokalizację UAV względem mobilnej platformy do lądowania.

  • Laboratoria robotyczne
     
    • platform-art©: platform-art© (Advanced Robotic Testbed for Orbital and Planetary Systems and Operations Testing) to nowoczesne laboratorium robotyczne do wykonywania naziemnych prób systemów kosmicznych, głównie systemów naprowadzania, nawigacji i sterowania pojazdami kosmicznymi.

      platform-art©
    •  
    • SPoT (obszar powierzchni planety): GMV posiada w swojej siedzibie unikatowy obszar 182 m2 symulujący charakterystyczny marsjański krajobraz oraz powierzchnię Marsa – z czerwoną glebą i skałami. Ośrodek ten zapewnia duży obszar badawczy o odpowiedniej charakterystyce, przeznaczony do testowania różnych aplikacji robotycznych w warunkach naturalnego oświetlenia, jak również posiada centrum sterowania z widokiem na badany teren. Uziarnienie gleby odpowiada niektórym regionom Marsa, natomiast kolor skał, ich rozmiar i rozmieszczenie zostały opracowane zgodnie z obrazami planety uzyskanymi w trakcie misji na Marsa.

 

GALERIA WIDEO

Filmy dotyczące najważniejszych projektów i wydarzeń w sektorze robotyki, w których uczestniczy GMV.