la commande des véhicules aériens en utilisant la vision au laboratoire heudiasyc
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La commande des véhicules aériens en utilisant la vision au 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, - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
GT UAV, 26 mars 2009 1Guillaume Sanahuja
La commande des véhicules aériens en utilisant la vision au
laboratoire Heudiasyc.
GT UAV, 26 mars 2009 2Guillaume Sanahuja
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.
Laboratoire HeudiasycLaboratoire Heudiasyc
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Plates-formes et démonstrateursPlates-formes et démonstrateurs
Véhicules
Ferroviaire
DronesVision
Réseaux
Réalité virtuelle
Laboratoire HeudiasycLaboratoire Heudiasyc
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Laboratoire HeudiasycLaboratoire Heudiasyc
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Automatique et systèmes dynamiques :Automatique et systèmes dynamiques : Théorie de commande non linéaire Observation d’état non linaire
Robotique :Robotique : Véhicules intelligents Drones
Systèmes embarqués :Systèmes embarqués : Architectures et logiciels embarqués Sûreté de fonctionnement
• Ferroviaire• Automobile
Systèmes embarqués communicants
Laboratoire HeudiasycLaboratoire Heudiasyc
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MembresMembres
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 UAVEquipe UAV
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Projets Drones
UMI LAFMIA, • Laboratoire Franco-Mexicain d’Informatique et
d’Automatique DGA
• Contrat REI avec la DGA, 2007-2009, « Avion miniature autonome à décollage vertical »
FRAE (Fondation pour la Recherche en Aéronautique et l'Espace) • NAVIFLOW, 2007-2010, « Assistance à la navigation par
flux optique » Projet régional ALTO, 2008-2011
• Décollage et atterrissage automatique tout terrain de robots volants
Projet SIRENE• Vol en coopération d’avions miniatures
Equipe UAVEquipe UAV
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Quelques configurations
Mono-rotor Tri-rotorBi-rotor
Multi-rotor Hélicoptère coaxial
Quadri-rotor
Equipe UAVEquipe UAV
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• 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].
L’octa-rotorL’octa-rotor
Fig. Schéma du X8, [1]
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L’octa-rotorL’octa-rotor
• 1 caméra sans fil pour le flux optique, [3]
• 2 webcams pour la stéréovision, [4]
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L’octa-rotorL’octa-rotor
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Le bi-rotorLe bi-rotor
Fig. Trajectoire de vol du drone convertible, [5]
• Atterrissage et décollage vertical,
• Changement de configuration pour le vol horizontal.
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Le bi-rotorLe bi-rotor
Fig. Positionnement des caméras, [6]
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Le bi-rotorLe bi-rotor
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PlateformePlateforme
Chariot 1 axeChariot 1 axe
Fig. Plateforme expérimentale, [7]
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Chariot 1 axeChariot 1 axe
Stratégie de contrôleStratégie de contrôle
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SimulationsSimulations
Chariot 1 axeChariot 1 axe
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ExpériencesExpériences
sans prédicteur. avec prédicteur.
Chariot 1 axeChariot 1 axe
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• 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}.
X4X4
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RésultatsRésultats expérimentauxexpérimentaux :
X4X4
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•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.
Application pour le suivi de mur.
Laser « ligne »Laser « ligne »
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Projet NAVIFLOW (2007-2010) 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.
Projet NaviflowProjet Naviflow
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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).
Projet NaviflowProjet Naviflow
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Projet NaviflowProjet Naviflow
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Concours Onera-DGAConcours Onera-DGA
•Ouvert aux équipes universitaires,
•Années universitaires 2007-2008 et 2008-2009,
•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 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.
Les principaux objectifs du Challenge sont les suivants :
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Concours Onera-DGAConcours Onera-DGA
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MIDG II INS/GPS
XBee Pro 2.4GHz
Camera sans fil 2.4GHz
Gyro ADXRS 150
Baromètre SCP1000Télémètre GP2Y0A02
µC Freescale Coldfire V1 (32 bits)
Moteur brushless,mesure de vitesse sensorless
RS232
RS232
ADC
ADC
PWM
SPI
Station sol
RS232
USB
USB
Concours Onera-DGAConcours Onera-DGA
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Concours Onera-DGAConcours Onera-DGA
GT UAV, 26 mars 2009 29Guillaume Sanahuja
PerspectivesPerspectives
•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.
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[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.
BibliographieBibliographie