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

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

2 Laboratoire Heudiasyc
L'Unité HEUDIASYC est une unité mixte entre l'Université de Technologie de Compiègne et le CNRS. Créée en 1980 l’unité 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. Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

3 Laboratoire Heudiasyc
Plates-formes et démonstrateurs Réseaux Ferroviaire Réalité virtuelle Véhicules Vision Drones Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

4 Laboratoire Heudiasyc
Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

5 Laboratoire Heudiasyc
Automatique et systèmes dynamiques : Théorie de commande non linéaire Observation d’état non linaire Robotique : Véhicules intelligents Drones Systèmes embarqués : Architectures et logiciels embarqués Sûreté de fonctionnement Ferroviaire Automobile Systèmes embarqués communicants Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

6 Equipe UAV 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 Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

7 Equipe UAV Projets Drones
UMI LAFMIA, Laboratoire Franco-Mexicain d’Informatique et d’Automatique 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 d’avions miniatures Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

8 Equipe UAV Quelques configurations
Mono-rotor Bi-rotor Tri-rotor Quadri-rotor Multi-rotor Hélicoptère coaxial Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

9 L’octa-rotor 4 rotors principaux dédies à la stabilisation de l’orientation, tel un X4 classique. 4 rotors latéraux pour les déplacements dans le plan i-j. Loi de commande proposée dans [2]. Fig. Schéma du X8, [1] Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

10 L’octa-rotor 1 caméra sans fil pour le flux optique, [3]
2 webcams pour la stéréovision, [4] Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

11 L’octa-rotor Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

12 Fig. Trajectoire de vol du drone convertible, [5]
Le bi-rotor Fig. Trajectoire de vol du drone convertible, [5] Atterrissage et décollage vertical, Changement de configuration pour le vol horizontal. Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

13 Le bi-rotor Fig. Positionnement des caméras, [6] Guillaume Sanahuja
GT UAV, 26 mars 2009

14 Le bi-rotor Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

15 Chariot 1 axe Plateforme Fig. Plateforme expérimentale, [7]
Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

16 Chariot 1 axe Stratégie de contrôle Guillaume Sanahuja
GT UAV, 26 mars 2009

17 Chariot 1 axe Simulations Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

18 Chariot 1 axe Expériences sans prédicteur. avec prédicteur.
Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

19 X4 Les 3 points formés au sol par les lasers définissent un plan.
L’orientation (roulis et tangage) ainsi que l’altitude du drone peuvent être calculés après calibration de l’ensemble {caméra+lasers}. Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

20 Résultats expérimentaux :
Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

21 Laser « ligne » Application pour le suivi de mur.
Détection de la distance ente le mur et la camera, Calcul de l’angle entre le mur et la caméra, Et éventuellement de l’angle entre 2 pans de mur. Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

22 Projet Naviflow 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 d’un capteur de vision utilisant des algorithmes de traitement de flux optique avec des capteurs inertiels, d’altitudes, 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. Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

23 Projet Naviflow 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 l’évitement de collision (contrôle référencé FO). Navigation autonome en environnement intérieur ou extérieur urbain: Suivi de trajectoire géographique sans collision avec l’environnement (contrôle référencé GPS et FO). Navigation relative à l’environnement sans collision (contrôle référencé FO). Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

24 Projet Naviflow Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

25 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. Les principaux objectifs du Challenge sont les suivants : démontrer l’intérêt 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 d’ingénieurs. Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

26 Concours Onera-DGA Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

27 Concours Onera-DGA Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009
Télémètre GP2Y0A02 Baromètre SCP1000 ADC SPI RS232 Camera sans fil 2.4GHz MIDG II INS/GPS RS232 µC Freescale Coldfire V1 (32 bits) ADC PWM XBee Pro 2.4GHz USB Gyro ADXRS 150 RS232 Moteur brushless, mesure de vitesse sensorless USB Station sol Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

28 Concours Onera-DGA Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

29 Améliorer les configurations existantes,
Perspectives Améliorer les configurations existantes, Continuer les applications de visions embarquées « simples » (laser), Appliquer le système d’anticollision 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. Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009

30 Bibliographie [1] H. Romero, “Modélisation et asservissement visuel d’un mini hélicoptère”, thèse juillet 2008. [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 2007. [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 2008. [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. Guillaume Sanahuja GT UAV, 26 mars 2009