Prijava EN
Oblast istraživanja

Robotika mora i autonomni sistemi

Autonomna vozila za istraživanje i praćenje

Pregled istraživanja

Istražujemo nove granice u oblasti: Robotika mora i autonomni sistemi

Autonomna podvodna i površinska vozila mogu dospjeti tamo gdje fiksni instrumenti ne mogu, prenositi senzore preko velikih morskih područja i dugo raditi bez neposrednog ljudskog upravljanja. Njihov pouzdan rad je zahtjevan: satelitsko pozicioniranje nije dostupno pod vodom, struje i talasi ometaju kretanje, komunikacija sa vozilom je spora i povremena, a svaki manevar troši ograničenu energiju na vozilu.

Naše istraživanje razvija metode navigacije, vođenja, upravljanja i saradnje koje omogućavaju bezbjedan i efikasan rad morskih robota, pojedinačno i u koordinisanim timovima integrisanim sa fiksnom senzorskom infrastrukturom.

Sve oblasti istraživanja
Istraživački program

Istraživački pravci

Posebni pravci istraživanja povezani zajedničkim putem validacije.

Podvodna navigacija i lokalizacija

Signali satelitske navigacije ne prostiru se pod vodom, pa potopljena vozila svoj položaj moraju procjenjivati pomoću senzora na vozilu i akustičnih referenci. Male greške se vremenom akumuliraju, a tačnost pozicioniranja direktno utiče na kvalitet prikupljenih podataka.

Istražujemo metode navigacije i lokalizacije zasnovane na:

  • Inercijalnoj navigaciji i procjeni položaja na osnovu kretanja
  • Mjerenjima Doplerovog brzinomjera
  • Akustičnom pozicioniranju u odnosu na fiksne ili površinske reference
  • Mjerenjima udaljenosti pomoću akustičnih modema
  • Objedinjavanju mjerenja više senzora
  • Kooperativnoj lokalizaciji unutar timova vozila

Cilj je ograničiti odstupanje navigacije tokom dugih misija uz male zahtjeve za opažanjem i komunikacijom.

Vođenje i praćenje putanje

Mnoge misije u moru zahtijevaju da vozilo precizno prati unaprijed zadatu putanju, na primjer tokom snimanja morskog dna, uzorkovanja duž transekata ili pregleda infrastrukture. Morske struje, talasi, nesigurnost modela i ograničenja aktuatora neprestano udaljavaju vozilo od željene trajektorije.

Razvijamo zakone vođenja i upravljanja koji uzimaju u obzir:

  • Morske struje i poremećaje iz okruženja
  • Nesigurnost u dinamici vozila i hidrodinamičkim parametrima
  • Zasićenje aktuatora i podaktuiranost
  • Glatke prelaze između segmenata misije
  • Promjenljive radne uslove

Precizno praćenje putanje poboljšava ponovljivost mjerenja i pokrivenost istraživanog područja.

Kooperativno upravljanje formacijom

Timovi vozila mogu pokriti veća područja, istovremeno prikupljati prostorno raspoređena mjerenja i nastaviti misiju ako jedna platforma otkaže. Koordinacija takvih timova pod vodom je zahtjevna jer vozila razmjenjuju informacije preko sporih i nepouzdanih akustičnih veza malog propusnog opsega.

Istražujemo kooperativno upravljanje formacijom za sisteme sa više vozila, uključujući strategije vođa–pratilac i distribuirane strategije upravljanja koje ostaju stabilne kada je komunikacija zakašnjela, rijetka ili izgubljena. Istraživanje obuhvata održavanje formacije, izbjegavanje sudara, rekonfiguraciju formacije i zajedničko projektovanje upravljanja i komunikacije.

Autonomna površinska vozila

Autonomna površinska vozila rade na granici između podvodnog okruženja i zemaljskih komunikacionih sistema. Mogu koristiti satelitsko pozicioniranje i radio-veze, a istovremeno ostati u akustičnom kontaktu sa potopljenim uređajima.

Istražujemo površinska vozila kao:

  • Mobilne pristupne stanice između podvodnih i površinskih mreža
  • Navigacione reference za potopljena vozila
  • Komunikacione releje za distribuirane senzore
  • Platforme za mjerenja na površini i neposredno ispod nje
  • Jedinice podrške za misije sa više vozila

Integracija sa fiksnim senzorskim platformama

Mobilni roboti i fiksne senzorske mreže se međusobno dopunjuju. Fiksni čvorovi pružaju neprekidna opažanja na poznatim lokacijama, dok vozila donose mobilnost, fleksibilnu pokrivenost i mogućnost reagovanja na događaje.

Razvijamo metode koje vozilima omogućavaju da:

  • Efikasno obilaze senzorske čvorove i preuzimaju sačuvane podatke
  • Dostavljaju komande i ažuriranja konfiguracije
  • Prilagođavaju uzorkovanje događajima koje mreža otkrije
  • Proširuju pokrivenost na područja bez fiksne infrastrukture
  • Podržavaju kalibraciju i lokalizaciju postavljenih čvorova

Ovakva integracija pretvara zasebne robote i senzore u jedinstven, koordinisan sistem opažanja.

Planiranje misije i autonomija na vozilu

Morska vozila često rade bez stalnog nadzora i moraju donositi odluke samo na osnovu informacija dostupnih na vozilu. Planovi misija moraju uvažiti i ograničenu energiju, promjenljive uslove okruženja i bezbjednosna ograničenja.

Naše istraživanje obuhvata:

  • Energetski svjesno planiranje misije i putanje
  • Adaptivno uzorkovanje na osnovu prikupljenih mjerenja
  • Donošenje odluka na vozilu u uslovima nesigurnosti
  • Otkrivanje kvarova i bezbjedan oporavak
  • Ponovno planiranje kada se uslovi ili ciljevi promijene

Cilj je produžiti vrijeme autonomnog rada vozila uz očuvanje bezbjednosti i produktivnosti misija.

Naša vizija

Naš cilj je razvoj morskih robota koji precizno navigiraju bez satelitskog pozicioniranja, pouzdano sarađuju preko ograničenih akustičnih veza i bezbjedno rade tokom dužih perioda uz minimalan ljudski nadzor.

Kombinovanjem navigacije, upravljanja, kooperativne autonomije i integracije sa fiksnim senzorskim mrežama želimo omogućiti fleksibilne robotske sisteme koji proširuju domet opažanja mora izvan onoga što sami fiksni instrumenti mogu postići.

Primijenjeno istraživanje

Povezani projekti

Istraživački projekti koji su trenutno u toku u ovoj oblasti

SWARM
Aktivan
SWARM

Skalabilno praćenje podvodnih ekosistema pomoću akustičnih senzorskih mreža

Distribuirana senzorika i analitika za pouzdanu, dugoročnu procjenu vodenih ekosistema uz primjenu najsavremenije akustične senzorske tehnologije.

Autonomni sistemi Mašinsko učenje +2
MARBLE
Završen
MARBLE

Zajednički master program iz pomorske robotike u plavoj ekonomiji

Transnacionalna obrazovna inicijativa koja razvija napredne vještine iz pomorske robotike kroz zajednički master program, praktičnu obuku i saradnju akademskog i poslovnog sektora.

Pomorska robotika Plava ekonomija +3
Svi projekti