GMV Brain

Información general

¿Qué es GMV Brain?

GMV Brain es un entorno de software de alto rendimiento precualificado, diseñado para potenciar la autonomía de los sistemas robóticos (tanto espaciales como terrestres) mediante capacidades avanzadas de toma autónoma de decisiones

Basado en el legado contrastado del proyecto ERGO (Horizonte UE 2019), GMV Brain supone un importante salto evolutivo, ya que consolida la experiencia de vanguardia de GMV en robótica espacial en un producto robusto y maduro, listo para la cualificación de software de categoría B.

GMV Brain se ha diseñado como una solución flexible, configurable y extensible para abarcar ambiciosas misiones espaciales y terrestres que exigen altos niveles de autonomía.

Para más información:

Si tienes un posible caso de uso para GMV Brain y deseas analizar sus requisitos o su CONOPS, o bien solicitar más información, ponte en contacto con el equipo:[email protected]

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Proyectos que tomaron la acertada decisión de elegir GMV Brain para implementar soluciones de autonomía a bordo y/o en tierra, completando con éxito la verificación y validación (V&V) y la demostración final en escenarios planetarios, terrestres y orbitales.

Hoja de ruta

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GMV Brain se ha personalizado, integrado y validado con éxito junto a más de 24 socios y 9 centros de investigación universitarios.

Socios

Aspectos destacados

GMV Brain se ha diseñado, desarrollado y validado como entorno de software llamado a convertirse en el cerebro de las futuras misiones espaciales (planetarias y orbitales) y terrestres que exigen un alto nivel de autonomía tanto a bordo como en tierra (EGSE, gemelos digitales y simuladores).

GMV Brain cuenta con un diseño que ofrece una personalización rápida y fluida para potenciar la autonomía a bordo en los tres pilares de ISAM (servicios, ensamblaje y fabricación en el espacio) para objetivos preparados/no preparados y cooperativos/no cooperativos.

En los escenarios de exploración de superficies planetarias y terrestres, GMV Brain puede utilizarse para implementar autonomía en operaciones como SLAM y VSLAM (localización y cartografía visual simultáneas), recogida y retorno de muestras planetarias, redes malladas ad hoc y ensamblaje/construcción de infraestructuras planetarias.

Más información

Funciones principales

¿Cómo funciona GMV Brain?

GMV Brain es un entorno de autonomía diseñado con una arquitectura por capas (ejecutiva, deliberativa y funcional) que permite personalizarlo fácilmente para cualquier nueva misión.

El resultado de esta personalización es una instancia de software u orquestador de GMV Brain totalmente alineado con los CONOPS, las especificaciones y las interfaces de la misión o los subsistemas, y dividido en dos componentes principales:

Agent; an autonomous goal-oriented controller based on the well-established Sense-Plan-Act paradigm. It implements both reactive (executive) and deliberative (planning) behaviours on each (configurable) execution period (Tick). El Agente orquesta la misión o los subsistemas ejecutando periódicamente la siguiente secuencia de procesamiento:
- Detección : El Agente comprueba y procesa los nuevos objetivos de la misión (procedentes de tierra o de otras naves espaciales/rovers) y la información periódica de estado que recibe de la capa funcional.
- Planificación : El Agente genera un plan para alcanzar y supervisar los objetivos de alto nivel de la misión, teniendo en cuenta su entorno. Si se detectan eventos imprevistos durante la fase de «Detección», el Agente reacciona de forma dinámica generando un nuevo plan (replanificación) o ejecutando las soluciones específicas de FDIR
- Actuación : El Agente ejecuta el plan nominal o las acciones de recuperación enviando órdenes de bajo nivel a la capa funcional.
Capa funcional: se encarga de la interacción de bajo nivel con todos los subsistemas y componentes de software y hardware (por ejemplo, GNC, sistema térmico, sistema de alimentación, brazos robóticos, sensores, interconexiones estándar, unidades de repostaje, etc.).

Características principales de GMV Brain

Diseñado desde cero para permitir una personalización, adaptación y extensión rápidas y sencillas cuando sea necesario.
Aplicable a misiones orbitales, planetarias y terrestres.
Orientado a objetivos, compatible con los niveles de autonomía E1-E4 de ECSS.
Planificación y replanificación a bordo con autonomía de nivel E4.
Aplicable tanto a un único robot o satélite como a múltiples robots o constelaciones.
Disponible en diferentes lenguajes de programación.
Bien documentado y conforme con los estándares de aseguramiento de la calidad de productos espaciales (PA).
Integrable con diferentes sistemas ROCS, ROS y middleware.
Compatible con una amplia gama de plataformas de hardware y sistemas operativos.
Trayectoria contrastada de excelencia en verificación y validación (V&V) en más de 10 proyectos y en continuo crecimiento.
Compatible con actualizaciones OTA (Over The Air).

Ficha técnica

Tipo	Entorno de software de autonomía (ASF) altamente personalizable para implementar autonomía en subsistemas y aplicaciones espaciales y terrestres.
Niveles de autonomía	Compatible con todos los niveles de autonomía de ECSS (E1-E4), desde telecomandos (TC) inmediatos y teleoperados (E1) hasta telecomandos orientados a objetivos (E4).
Capacidad de reacción del controlador	Configurable (1 Hz por defecto).
Planificación y replanificación deliberativas	Dos opciones para la toma inteligente de decisiones: Planificador PDDL determinista basado en algoritmos de IA simbólica. Optimizador no determinista basado en algoritmos de resolución de restricciones mediante IA.
Replanificación dinámica y FDIR	Sí, admite la replanificación dinámica cuando se producen eventos imprevistos, ante la recepción de nuevos objetivos y para la gestión de eventos FDIR.
Multirrobot/Sat	Sí, permite la colaboración y la cooperación entre diferentes robots, naves espaciales y constelaciones. También es aplicable a CONOPS híbridos robot-humano.
Rendimiento	Bajo consumo de CPU y memoria.
Middleware de comunicaciones	ECSS PUS (paquetes espaciales CCSDS), NanoSat MO Framework (paquetes espaciales CCSDS), ESROCOS, TASTE, ROS1 y ROS2.
Lenguaje de programación	C, C++ y Java.
Categoría de criticidad del software	B
Sistemas operativos para guardar concordancia y fidelidad.	Ubuntu, PetaLinux, Xilinx, RTEMS, PikeOS y Windows (terrestre)
Plataformas de hardware	LEON, ARM, Xilinx y PC (terrestre)

Aplicaciones

En el espacio (orbital)

Gestor de vehículos de misión y carga útil (MVM/PVM).
Operaciones cooperativas autónomas basadas en enlaces entre satélites (ISL).
Enfoques autónomos, semiautónomos e híbridos con intervención humana (robot-humano).
ISAM/IOS (activos espaciales preparados/no preparados y cooperativos/no cooperativos).
- Detección, inspección, encuentro (CPO) y captura.
- Ensamblaje, actualización y reparación de ORU y SatApps.
- Repostaje.
- Reubicación al final de la vida útil (EoL) y retirada activa de residuos (ADR).
- Fabricación; fábrica robótica espacial para la construcción y el ensamblaje de estaciones espaciales (nodos/plataformas) y paneles solares de gran longitud.
Observación de la Tierra
Comunicación
Exploración
Constelaciones

Exploración en la superficie planetaria y terrestre

Sistemas con uno o varios robots o agentes (rovers).
Enfoques autónomos, semiautónomos e híbridos con intervención humana (robot-humano).
Exploración de superficies (Luna, Marte, Tierra, minas, cuevas, centrales nucleares y de combustible, entre otras).
Misiones de recogida de muestras (por ejemplo, MSR).
Fabricación individual/cooperativa; ensamblaje y construcción de futuras infraestructuras planetarias de ISRU (utilización de recursos in situ) y de apoyo a los astronautas.
Estaciones de repostaje planetarias

En tierra

Gemelos digitales y simuladores EGSE (V&V)
Pruebas de simulación de supuestos en tierra
Formación del equipo de operadores

Hoja de ruta

GMV Brain desarrollo estratégico, basado en el marco de autonomía ERGO, desde su bloque base de construcción en TRL 4 en 2017–2018 hasta su futuro despliegue en el espacio, tanto en escenarios orbitales como planetarios.

A lo largo del tiempo, los proyectos fundamentales (como MOSAR, EROSS, PERIOD, PRO-ACT y ADE) han ido perfeccionando gradualmente el sistema a través de sucesivas fases de validación, aumentando su nivel de madurez hasta TRL 6.

Actualmente, estamos trabajando intensamente para abrir nuevas vías que permitan integrar estos esfuerzos en programas operativos de la Comisión Europea (CE) y la Agencia Espacial Europea (ESA), en los que se prevé que el GMV Brain (ERGO) alcance TRL 8, lo que supondrá la plena madurez del sistema para misiones de exploración espacial y servicios en órbita..