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CROMAT (DPI2002-04401-C03-01)

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CROMAT. Teleoperación y Control coordinado
de sistemas multirobot

auriga

ministerio

CROMAT PROJECT: The main objective of the CROMAT project is the development of new methods and techniques for the cooperation of aerial and ground mobile robots. It is intended to develop technologies that could be used in applications such as inspection of utilities, infrastructure and large buildings, disaster detection and monitoring (fires, floods, volcano eruptions, earthquakes), exploration, surveillance, urban safety, humanitarian demining. The project can be considered as innovative in Europe and no other European project in aerial-ground robot cooperation has been identified. The project also intends to contribute to the development of the aerial robotics Spain, which is a field that will have an important development in this decade, fuelled by the progress in Microsystems, with many new applications.Taking into account the objectives and activities to be developed in the project, CROMAT is a coordinated project with three Subprojects that share a common Workpackage devoted to the design and development of a new control architecture for the coordination of aerial and ground mobile robots. The first Subproject is devoted to the development of a platform for aerial robotics based on a RC helicopter and its integration with a ground mobile robot. The second deals with teleoperation and cooperation of mobilerobots, wich is an important project in CROMAT. The third Subproject is devoted to the development of helicopter control techniques, which is also an important project due to the complexity and relevance for the autonomous helicopter.

Referencia: DPI2002-04401-C03-01

Título del Proyecto: TELEOPERACION Y CONTROL COORDINADO DE SISTEMAS MULTIRROBOT
Investigador Principal : GARCÍA CEREZO, ALFONSO gcerezo@ctima.uma.es
Centro: DPTO. INGENIERÍA DE SISTEMAS Y AUTOMÁTICA. UNIVERSIDAD DE MÁLAGA

INTRODUCCIÓN (BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

El objetivo básico del proyecto es el diseño de una arquitectura multirrobot que permita la integración de robots de naturaleza heterogénea para aplicaciones como la inspección, vigilancia, y en general para su utilización en entornos no estructurados tales como los propios de zonas de catástrofes.

Se dispondrá de una estación remota de teleoperación diseñada para poder trabajar bajo condiciones de retardo variable de las comunicaciones, y por lo tanto dotado de herramientas para la predicción del comportamiento de los robots y otros vehículos o elementos que se desenvuelvan en el entorno multirrobot. Se destacan en esta estación los elementos de interface hombre máquina.

La estación remota se enlazará con robots móviles, estableciendo las estrategias necesarias para llevar a cabo la misión. En este proyecto se pretende desarrollar una plataforma, denominada estación base, que actuará coordinadamente con los vehículos del sistema multirrobot, y que le corresponderá entre otras tareas la de establecer contacto con la estación remota, disponiendo de mayor capacidad de computo y disponer de comunicaciones más potentes.

CUADRO ESQUEMÁTICO DE OBJETIVOS PLANTEADOS Y DE OBJETIVOS ALCANZADOS

Objetivo 1. Arquitectura multirrobot.
Desarrollo de una arquitectura multirrobot descentralizada para robot heterogéneos. Se contemplan planificación de tareas, navegación y comunicaciones entre vehículos. Se incluyendo arquitecturas de navegación desacopladas y mixtas con planificación temporal y espacial, o con comportamientos reactivos, e integrado en un sistema telerrobótico para control y monitorización.

Objetivo 2. Desarrollo de una estación de teleoperación.
Se realizará una arquitectura de teleoperación basada en comportamientos de alto nivel, incluyendo la predicción del comportamiento de los robots, técnicas de teleoperación en presencia de retardos y los interfaces hombre-máquina necesarios para la teleoperación. Las operaciones de teleoperación podrán realizarse desde la estación de teleoperación remota, o en caso de necesidad o fallo de la estación remota, desde estaciones alternativas.

Objetivo 3. Desarrollo y construcción de una estación base.
En esta estación base se incluirán las comunicaciones de largo y corto alcance y computadores de control que permita el enlace tanto con la estación o estaciones remotas que se establezcan como con el resto de los robots y elementos del sistema multirrobot. La estación se soportará sobre una plataforma móvil para operación en exteriores, y contará con sistemas alternativos de ayuda a los vehículos aéreos.

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RESULTADOS PRINCIPALES

Los resultados principales coinciden con la consecución de los Principales objetivos del proyecto:

Desarrollo de una arquitectura multirrobot,
Desarrollo de una estación de Teleoperación basada en comportamientos de alto nivel.
Desarrollo de una estación base (AURIGA II) de coordinación con los elementos del sistema multirrobot.

Adicionalmente, a la Estación Base se le han incluido un conjunto de funcionalidades para ayuda a la operación de los UAV`s, sobre todo en el Aterrizaje. Entre ellos se incluye un sistema de seguimiento con escanner láser 3D y visión artificial, y una plataforma giroestabilizada para el despege y aterrizaje de helicópteros. Asimismo se le ha dotado de ciertas capacidades para la realización de los experimentos coordinados, como un extintor controlado desde el sistema de control del vehículo.

Otros resultados destacables son las publicaciones realizadas hasta el momento (14), dos patentes que serán registradas en breve y las tesis doctorales: La primera, ha sido ya presentada:

“Planificación de Trayectorias en Sistemas Multirrobot”. Autora: Dª Ana Cruz Martín.
Diciembre de 2004; Directores: Dr. Alfonso J. García Cerezo y Dr. Victor Muñoz Martínez.

PUBLICACIONES

Progress in Mini-Helicopter Tracking with a 3D Laser Range-Finder. J.L. Martínez, A. Pequeño-Boter, A. Mandow, A. García-Cerezo And J. Morales. IFAC Congress. Praha. (2005).

The Dual-Frecuency Sonar Of The Mobile Robot Ram-2. M.A. Martinez Sanchez; J.L. Martinez Rodriguez; Robotica. ISSN:0263-5747, Vol 22, pp 263-270. (2004).

Continuous Localization Via Wide-Area Differential Global Positioning System for Outdoor Navigation of Mobile Robots. J.L. Martinez; R. Molina; A. Mandow; C. A. Rodríguez. Integrated Computer-Aided Engineering. Vol 11, pp 1-13, Amsterdam, Holland. I.S.S.N.: 1069-2509. (2004).

Implementation of Applications for the Mobile Manipulator RAM-2 via High-Level Plans.J. L. Martinez and M.A. Martinez; Chapter 36, pp. 373-388. DAAM International Scientific Book 2004. ISBN: 3-901509-38-0, ISSN 1726-9687, Vienna.

Forward Path Tracking for Mobile Robots with Several Trailers. J.L. Martinez; J. Morales; A. Mandow; Proceedings of the 5th IFAC Symposium On Intelligent Autonomous Vehicles. Lisboa, (2004).

Genetic Algorithms Based Multi-Robot Trajectory Planning. A. Cruz; V.F. Muñoz; A.J. Garcia-Cerezo; Proceedings of the Sixth Biannual World Automation Congress, Wac’2004. World Automation Congress. Sevilla, 2004. I.S.B.N.: 1-889335-20-7.

Kinematic Modelling of Tracked Vehices by Experimental Identification. J.L. Martinez; A. Mandow; J. Morales; A. J. Garcia-Cerezo; S. Pedraza; Proceedings of the 2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robot and Systems Iros'2004. Sendai, Japan. (2004)

Mobile Robot Self-Localization by Matching Succesive Laser Scans Via Genetic Algorithms. J.L. Martinez; 5th Ifac International Symposium On Intelligent Components And Instruments For Control Applications. Aveiro, I.S.B.N.: 0-08-044010-X. (2003).

Modelado Cinemático y Dinámico de un Robót Móvil Omni-Direccional. V.F. Muñoz; G. Gil; A.J. Garcia-Cerezo; XXIV Jornadas de Automática, León I.S.B.N.: 84-931846-7-5. (2003).

Fuzzy Wall Following Based on the Dual Frecuency Sonar System of the Mobile Robot Ram-2. M.A. Martinez; J. L. Martinez; Proceedings of the Iasted Conference on Artificial Intelligence and Applications” Benalmádena I.S.B.N.: 0-88986-390-3. (2003).

Neural Network Based Stable Control Design by Using Harmonic Analysis. Application to a Nonlinear DC Motor. F. J. Fernández de Cañete; S. González; Engineering Applications Of Neural Networks – EANN’2003 Málaga I.S.B.N.: 84-930984-1-8. (2003).