Présentation

Article

1 - CATÉGORIES DE VÉHICULES ET APPLICATIONS

2 - LOCALISATION, PERCEPTION, COMMUNICATION

3 - MODÉLISATION DES VÉHICULES

4 - COMMANDE DES VÉHICULES

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : S7783 v1

Localisation, perception, communication
Robots marins et sous-marins - Perception, modélisation, commande

Auteur(s) : Vincent CREUZE

Date de publication : 10 sept. 2014

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Dans cet article, nous présentons les diverses catégories de robots marins et sous-marins en détaillant leurs domaines d'application et les aspects technologiques et scientifiques associés. Nous présentons ensuite leurs moyens de localisation, de perception (notamment acoustiques) et de communication, et nous en donnons les principales caractéristiques techniques. Dans une troisième partie, nous faisons l'inventaire des forces subies par de tels véhicules et nous établissons leur modèle dynamique. Enfin, nous présentons les trois approches de commande les plus utilisées et nous les comparons expérimentalement.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

In this paper, we describe the different available types of marine and underwater robots and we detail the related fields as well as the corresponding technical and scientific issues. We also focus on the current equipments dedicated to positioning, sensing (including acoustic remote sensing), and communication. This presentation is completed by a review of the technical features of these equipments. Then, we detail the forces and torques exerted on such a vehicle, and we derive its dynamic model. The last section is dedicated to control. Three classical controllers are detailed and experimentally compared.

Auteur(s)

  • Vincent CREUZE : Maître de conférences - LIRMM, UMR5506 CNRS / université Montpellier 2, Montpellier, France

INTRODUCTION

Les robots marins (sous l'eau, mais aussi sur l'eau) sont en plein essor. À l'aube du développement des flottilles de véhicules, ils ont acquis désormais une certaine maturité industrielle et scientifique. Leur usage est largement répandu, principalement pour des applications pétrolières off-shore, pour les applications militaires (surveillance, déminage, etc.) et pour les applications scientifiques (océanographie, climatologie, etc.). Nous proposons dans cet article un tour d'horizon des véhicules existants (USV, AUV, ROV, glider, robot voilier, robot bio-inspiré, profileur, etc.) ainsi qu'un descriptif détaillé des matériels associés à leur fonctionnement, et qui permettent la localisation, la perception et la communication. Pour chaque catégorie de matériel, les principes de fonctionnement sont rappelés et les données techniques indispensables sont résumées, afin de permettre au lecteur de sélectionner correctement les matériels adaptés à son application, en tenant compte des caractéristiques techniques et des conditions d'utilisation.

Cet état de l'art technologique est accompagné dans une deuxième partie des outils scientifiques permettant de contrôler les véhicules marins : la modélisation et la commande. Le modèle présenté est celui défini par la SNAME (Society of Naval Architects and Marine Engineers) qui est largement utilisé par la communauté. À partir de ce modèle, nous avons sélectionné trois commandes, dont nous rappelons le fonctionnement et les points clés du réglage. Il s'agit de la commande PID, de la commande adaptative à retour d'état non linéaire et de la commande en régime glissant. Des exemples illustrent leur utilisation, et leurs avantages et inconvénients sont expliqués. Enfin, l'article se termine par une comparaison expérimentale des trois commandes présentées, appliquées à l'asservissement en profondeur d'un mini ROV. Cela permet de comparer les commandes et d'en souligner les limites.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

Robotics   |   Marine vehicles   |   Sensing   |   Modeling   |   Control

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-s7783


Cet article fait partie de l’offre

Robotique

(60 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

2. Localisation, perception, communication

2.1 Localisation et attitude

La localisation des véhicules marins est un point-clé de leur bonne utilisation. Que ce soit au voisinage d'une infrastructure offshore ou dans un environnement naturel, un mauvais positionnement peut avoir des conséquences graves pour l'environnement exploré et pour la sécurité du véhicule lui-même. De plus, dans le cas particulier de l'inspection, les données recueillies ont peu de sens si elles ne sont pas localisées correctement.

HAUT DE PAGE

2.1.1 Localisation des véhicules de surface

Pour les véhicules de surface, la localisation ne pose aucun problème. Un positionnement par GPS ou par GPS différentiel (DGPS) est en effet toujours possible. Il peut être complété par d'autres dispositifs afin d'en accroître la précision (centrale inertielle à fibre optique).

Pour la commande du véhicule, il est nécessaire de connaître le cap, les angles de roulis et de tangage, ainsi que les vitesses linéaires et les vitesses de rotation (§ 3.1.1). Pour cela, il est suffisant de compléter le GPS par une minicentrale inertielle (moins de 2 000 euros) de type MEMS. Pour ce type d'application, il existe d'ailleurs des produits rassemblant la centrale et le GPS dans un unique boîtier de la taille d'une boîte d'allumettes.

HAUT DE PAGE

2.1.2 Localisation des véhicules sous-marins

Sitôt passés les premiers centimètres sous la surface, l'eau de mer agit comme une barrière pour les ondes électromagnétiques, ce qui ne permet plus d'utiliser le système GPS. Pour se localiser, on dispose alors de deux solutions : créer localement un système de positionnement acoustique ou avoir recours...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Robotique

(60 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Localisation, perception, communication
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - JAULIN (L.), LE BARS (F.) -   An interval approach for stability analysis, Application to sailboat robotics, IEEE Transaction on Robotics  -  Volume 27, Issue 5 (2012).

  • (2) - BRIERE (Y.) -   IBOAT, An autonomous robot for long-term offshore operation  -  Electrotechnical Conference, MELECON 2008, the 14th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference, pages 323-329 (2008).

  • (3) - BOYER (F.), GOSSIAUX (P.-B.), JAWAD (B.), LEBASTARD (V.), POREZ (M.) -   Model for a sensor inspired by electric fish  -  IEEE Transactions on Robotics, Vol. 52, 2, pp. 492-505 (2012).

  • (4) - BOYER (F.), LEBASTARD (V.) -   Exploration of Objects by an Underwater Robot with Electric Sense  -  Living Machines, 50-61. Biomimetic and Biohybrid Systems, Springer Berlin Heidelberg, Lecture Notes in Computer Science, v : 7375 (2012).

  • (5) - BOYER (F.), LEBASTARD (V.), CHEVALLEREAU (C.), SERVAGENT (N.) -   Underwater reflex navigation in confined environment based on electric sense  -  IEEE Transactions on Robotics, Vol. 29 (4), pp. 945-956 (2013).

  • ...

1 Événements

Salon/conférence : SeaTech Week – Cet évènement se tient tous les deux ans (années paires), à l’automne, à Brest (France). Il rassemble plusieurs séminaires et workshops scientifiques et technologiques, ainsi qu’une exposition importante de matériels dédiés à l’industrie marine et sous-marine.

http://www.seatechweek.com/

Salon/conférences : Oceanology International – Cet événement se tient tous les deux ans à Londres (Royaume-Uni).

http://www.oceanologyinternational.com

Conférence : OCEANS IEEE/MTS Conference – Organisée par l’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) et la MTS (Marine Technology Society), cette conférence internationale se tient deux fois par an. Elle rassemble des présentations scientifiques et une importante exposition de matériels. La sélection des présentations est faite sur résumé.

http://www.oceansconference.org/

Compétition/conférence : WRSC / IRSC (World Robotic Sailing Championship and International Robotic Sailing Conference) – Championnat du monde de robots voiliers et conférence internationale sur les robots voiliers (événement...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Robotique

(60 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS