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GT UAV, 26 mars 2009 1 Guillaume Sanahuja La commande des véhicules aériens en utilisant la vision au laboratoire Heudiasyc.

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1 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja La commande des véhicules aériens en utilisant la vision au laboratoire Heudiasyc.

2 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja L'Unité HEUDIASYC est une unité mixte entre l'Université de Technologie de Compiègne et le CNRS. Créée en 1980 lunité a pour vocation de mener des recherches en Automatique, Décision, Image, Informatique, en y incluant la prise en compte de facteurs humains. Le projet scientifique fondé sur la synergie entre recherche amont et recherche finalisée, pour répondre aux grands enjeux sociétaux : sécurité, transports, STIC, environnement, santé. Laboratoire Heudiasyc

3 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Plates-formes et démonstrateurs Véhicules Ferroviaire Drones Vision Réseaux Réalité virtuelle Laboratoire Heudiasyc

4 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Laboratoire Heudiasyc

5 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Automatique et systèmes dynamiques : Théorie de commande non linéaire Observation détat non linaire Robotique : Véhicules intelligents Drones Systèmes embarqués : Architectures et logiciels embarqués Sûreté de fonctionnement Ferroviaire Automobile Systèmes embarqués communicants Laboratoire Heudiasyc

6 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Membres Rogelio Lozano, DR CNRS Isabelle Fantoni, CR CNRS Pedro Castillo, CR CNRS Sergio Salazar, Post-doc Anand Sanchez, IR Octavio Garcia, doctorant Alfredo Guerrero, doctorant Guillaume Sanahuja, doctorant Eduardo Rondon, doctorant Jose-Luis Rullan, doctorant Jose-Ernesto Gomez, doctorant Luis-Rodolfo Garcia, doctorant Duc Anh Ta, doctorant Laura Muñoz, doctorante Adrian Partearroyo, stagiaire Thomas Heurtel, technicien CNRS Equipe UAV

7 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Projets Drones UMI LAFMIA, Laboratoire Franco-Mexicain dInformatique et dAutomatique DGA Contrat REI avec la DGA, , « Avion miniature autonome à décollage vertical » FRAE (Fondation pour la Recherche en Aéronautique et l'Espace) NAVIFLOW, , « Assistance à la navigation par flux optique » Projet régional ALTO, Décollage et atterrissage automatique tout terrain de robots volants Projet SIRENE Vol en coopération davions miniatures Equipe UAV

8 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Quelques configurations Mono-rotor Tri-rotorBi-rotor Multi-rotor Hélicoptère coaxial Quadri-rotor Equipe UAV

9 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja 4 rotors principaux dédies à la stabilisation de lorientation, tel un X4 classique. 4 rotors latéraux pour les déplacements dans le plan i-j. Loi de commande proposée dans [2].Locta-rotor Fig. Schéma du X8, [1]

10 GT UAV, 26 mars Guillaume SanahujaLocta-rotor 1 caméra sans fil pour le flux optique, [3] 2 webcams pour la stéréovision, [4]

11 GT UAV, 26 mars Guillaume SanahujaLocta-rotor

12 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Le bi-rotor Fig. Trajectoire de vol du drone convertible, [5] Atterrissage et décollage vertical, Changement de configuration pour le vol horizontal.

13 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Le bi-rotor Fig. Positionnement des caméras, [6]

14 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Le bi-rotor

15 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Plateforme Chariot 1 axe Fig. Plateforme expérimentale, [7]

16 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Chariot 1 axe Stratégie de contrôle

17 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Simulations Chariot 1 axe

18 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Expériences sans prédicteur.avec prédicteur. Chariot 1 axe

19 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Les 3 points formés au sol par les lasers définissent un plan. Lorientation (roulis et tangage) ainsi que laltitude du drone peuvent être calculés après calibration de lensemble {caméra+lasers}.X4

20 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Résultatsexpérimentaux Résultats expérimentaux :X4

21 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Détection de la distance ente le mur et la camera, Calcul de langle entre le mur et la caméra, Et éventuellement de langle entre 2 pans de mur. Application pour le suivi de mur. Laser « ligne »

22 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Projet NAVIFLOW ( ) dans le cadre de la Fondation de Recherche pour l'Aéronautique et l'Espace. Programme de recherche « Autonomie des systèmes aéronautiques et spatiaux ». Navigation réflexe en milieu urbain, basée sur la fusion dun capteur de vision utilisant des algorithmes de traitement de flux optique avec des capteurs inertiels, daltitudes, infrarouges et/ou ultrasons en visant des expérimentations réelles. Développement complémentaire aux techniques plus conventionnelles de type SLAM qui souffrent de problèmes de robustesse et de temps de calcul. Projet Naviflow

23 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Assistance au pilotage manuel en environnement intérieur ou extérieur urbain: Stabilisation de position et asservissement de vitesse (contrôle référencé FO et/ou GPS). Assistance à lévitement de collision (contrôle référencé FO). Navigation autonome en environnement intérieur ou extérieur urbain: Suivi de trajectoire géographique sans collision avec lenvironnement (contrôle référencé GPS et FO). Navigation relative à lenvironnement sans collision (contrôle référencé FO). Projet Naviflow

24 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Projet Naviflow

25 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Concours Onera-DGA Ouvert aux équipes universitaires, Années universitaires et , Concours décomposé en jalons (vol stationnaire très lent, capacités de navigation autonome sur GPS, décollage et atterrissage automatique, stabilité en présence de turbulence…), Les jalons sont montrés au court des 3 épreuves. démontrer lintérêt opérationnel présenté par les minidrones, faire émerger des concepts et des solutions innovants, tisser des liens entre les écoles/universités, les industriels, et les centres de recherche, et par là stimuler une nouvelle génération dingénieurs. Les principaux objectifs du Challenge sont les suivants :

26 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Concours Onera-DGA

27 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja MIDG II INS/GPS XBee Pro 2.4GHz Camera sans fil 2.4GHz Gyro ADXRS 150 Baromètre SCP1000 Télémètre GP2Y0A02 µC Freescale Coldfire V1 (32 bits) Moteur brushless, mesure de vitesse sensorless RS232 ADC PWM SPI Station sol RS232 USB Concours Onera-DGA

28 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja Concours Onera-DGA

29 GT UAV, 26 mars Guillaume SanahujaPerspectives Améliorer les configurations existantes, Continuer les applications de visions embarquées « simples » (laser), Appliquer le système danticollision par FO au drone X4 (traitement déporté), Estimer les vitesses de translations du drone, Développer la navigation sur coordonnées GPS et le suivi de trajectoire.

30 GT UAV, 26 mars Guillaume Sanahuja [1] H. Romero, Modélisation et asservissement visuel dun mini hélicoptère, thèse juillet [2] H. Romero, S. Salazar, P. Castillo, R. Lozano, Modelling and real-time control stabilization of a new VTOL aircraft with eight rotors, International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS'2007, San Diego, USA, Octobre [3] H. Romero, R. Lozano, S. Salazar, Real-Time Stabilization of an Eight-Rotor UAV using Optical Flow, IEEE Transactions on Robotics. Soumis (Deuxième révision). [4] H. Romero, S. Salazar, E. Gomez and R. Lozano, Real-time Stereo Visual Servoing Control of an Eight-Rotors Rotorcraft, Submitted to Autonomous Robots in special issue Visual Guidance Systems for Small Unmanned Aerial Vehicles. [5] J. Escareño, Conception, modélisation et commande d'un drone convertible, thèse juin [6] J. Escareño, S. Salazar, E. Rondon and R. Lozano, Vision-based position control of a two-rotor VTOL miniUAV, Submitted to Control Engineering Practice Sepecial Issue on Aerial Robotics. [7] G. Sanahuja, P. Garcıa, P. Castillo and P. Albertos, Control of unstable delayed systems with input saturations and measurement constraints: An electrical cart application, 17th IFAC World Congress, Seoul, Corée, juillet 2008.Bibliographie


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