La commande des véhicules aériens en utilisant la vision au laboratoire Heudiasyc.

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

2. 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 Heudiasyc GT UAV, 26 mars 2009

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

4. Laboratoire Heudiasyc 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 GT UAV, 26 mars 2009

6. Rogelio Lozano, DR CNRS Isabelle Fantoni, CR CNRS Pedro Castillo, CR CNRS Sergio Salazar, Post-doc Anand Sanchez, IR Equipe UAV Membres • 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 GT UAV, 26 mars 2009

7. 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 UAV Projets Drones GT UAV, 26 mars 2009

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

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

11. L’octa-rotor GT UAV, 26 mars 2009

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

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

14. Le bi-rotor GT UAV, 26 mars 2009

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

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

17. Chariot 1 axe Simulations GT UAV, 26 mars 2009

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

20. X4 Résultatsexpérimentaux : 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. GT UAV, 26 mars 2009

22. 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 Naviflow GT UAV, 26 mars 2009

23. 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 Naviflow GT UAV, 26 mars 2009

24. Projet Naviflow GT UAV, 26 mars 2009

25. Concours 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. 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. GT UAV, 26 mars 2009

26. Concours Onera-DGA GT UAV, 26 mars 2009

27. Concours Onera-DGA Télémètre GP2Y0A02 Baromètre SCP1000 ADC SPI RS232 Camera sans fil 2.4GHz RS232 MIDG II INS/GPS 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 GT UAV, 26 mars 2009

28. Concours Onera-DGA GT UAV, 26 mars 2009

29. 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. GT UAV, 26 mars 2009

30. [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. Bibliographie GT UAV, 26 mars 2009