ja monirobottijärjestelmät SWARM ja DAMOCLES EU-projekteissa, GIM / TKK Email: mika.vainio@tkk.fi Lähde: www.argo.ucsd.edu
Esityksen sisältö Alustus Määrittelyt EU-projektien kuvaukset Tulevaisuuden skenaariot Loppusanat Keskustelu
ALUSTUS Esityksen soveltuvuus seminaarin ohjelmaan Langaton: EHDOTTOMASTI Laajakaistainen: EI TODELLAKAAN Aluevalvonta: POTENTIAALIA LÖYTYY... Tavoitteena infota tehdystä työstä ja herättää keskustelua mahdollisista tulevaisuuden skenarioista
GIM lyhyesti
Suomen Akatemian huippuyksikkö 2008-2013 TKK:n automaatiotekniikan laboratorion (ATL) ja Tampereen Teknillisen Yliopiston Hydrauliikan ja automatiikan laitoksen (IHA / Akatemian huippuyksikkö 2000-2005) yhteinen hanke Johtaja Prof. Aarne Halme, varajohtaja Prof. Matti Vilenius Henkilökuntaa n. 50 kpl: 10 professoria tai senioritutkijaa, reilut 30 tohtoriopiskelijaa, tukihenkilöstöä 1 seniori ohjaa 2-2.5 tohtoriopiskelijaa tavoitetuotto 7 TkT vuodessa
GIM-käsite sisältää kaikki työn tekemiseen suunnitellut LIIKKUVAT koneet tavanomaisista TYÖKONEISTA tulevaisuuden PALVELUROBOTTEIHIN. Näiden koneiden kehitys tulee tapahtumaan nopeasti kypsyvässä ympäristössä, jossa avautuu kokonaan uusia mahdollisuuksia luoda koneita, joiden suunnittelu ja valmistus perustuu pitkälle vietyyn MEKATRONISEEN MODULAARISUUSTEEN Kaikki kriittiset palikat rupeavat olemaan valmiina ja suurin osa jo markkinoilla, joten on aika kääriä hihat ja käyttää niitä ÄLYKKÄÄSTI!
Tutkimus organisoidaan tutkimuspakettien(tp) kautta TP 1: Sisäinen tavoitearviointi ja koulutus TP 2: GIM-koneiden modulaarisuus TP 3: Teho- ja energiajärjestelmät TP 4: Tehon ja datan siirto TP 5: Ohjausjärjestelmän arkkitehtuurit TP 6: Havainnointi- ja navigointijärjestelmät TP 7: Ihminen kone yhteys TP 8: Liikkuminen ja liikkeen ohjausjärjestelmät TP 9: INTEGRATOR- hanke integroi, validoi ja demonstroi tuloksia monikoneympäristössä
LYHYET MÄÄRITTELYT Drifterit Gliderit Monirobottijärjestelmät
Drifterit Monenmoisia olemassa Tässä yhteydessä tarkoitetaan Argo järjestelmässä käytössä olevien driftereiden(float) kaltaisia laitteita
Gliderit Veden alla liitävä AUV Ennätys 9 kk (Seaglider)
Monirobottijärjestelmät: 1+1+1>3 SUBMAR (Underwater Robot Society for Internal Monitoring and Controlling of Processes)
Monikone tutkimukset suosittuja Tietyt asiat voi saada tehtyä vain useammalla koneella, syystä tai toisesta Homma hoituu paremmin, nopeammin ja halvemmin Saadaan tietoa joka paikasta koko ajan Redundantti ja robusti systeemi
Lähitulevaisuuden näkymät Yksi kone rupeaa olemaan hyvin hanskassa, seuraavaksi suuri massa käy monikonejärjestelmien kimppuun Teknologia kehittyy suurin harppauksin Prosessorit tarpeeksi nopeita, halpoja, pieniä, energiaystävällisiä, jne. Anturit ja aistinjärjestelmät paranevat koko ajan
EU-projektien kuvaukset SWARM (Autonomous underwater multi-probe system for coastal area / shallow water monitoring) DAMOCLES (Developing arctic modeling and observing capabilities for long-term environmental studies)
SWARM LOCALIZATION x y F 0 (x,y) surface layer i F 1 (x,y) z d ij... depth layers j F l (x,y)
EU-IP, ~30 ME, 50 partneria Valvonta-, mittaus ja havainnointijärjestelmä Pohjoisnavan lähelle Konejärjestelmäna: ominaispainoaan muuttavat robotit ja veden alla liitävät robotit
Satellite Altimeter +scatterometer + GPS Sea ice freeboard GPS SLP SAT Sea ice draft IPS hydrophone LF 1 Halocline layer modem HF float Transducer SOFAR LF 2 Atlantic layer modem HF hydrophone LF 2 transponder Transducer SOFAR LF 1 sea ice CTD hydrophone LF 1 glider Sea-ice Temperature modem HF ADCP Vertical Profiler POPS CTD modem HF transducer LF 1 AITP hydrophone LF 2 transponder MOPS CTD ULS float sea bottom
The overall mission result is: 394 Profiles in 68 day Distance of 1335km traveled 73.5% energy used (24V) almost all dives to a maximum of 1000 m water depth
TULEVAISUUDEN SKENARIOT Drifteripohjaiset järjestelmät Glideripohjaistet järjestelmät Modulipohjaiset järjestelmät* Kombinaatiot ylläolevista *Moduli = pienikokoinen autonominen rajoitetusti anturointia, prosessointia ja toimintaa sisältävä yksikkö
Drifteripohjaiset +Äänettömät (erityisesti kun muovikuoriset) +Vähän energiaa kuluttavat (pitkäikäiset) +Jäänalla toimivat (kun akustiset majakat) +Yleistä ympäristön tilaa, sinilevää, myrkkyjä, öljyä, aluksia, jne jne havainnoiva joustava järjestelmä -Ohjattavuus, paikannettavuus
Glideripohjaiset +Äänettömät +Vähän energiaa kuluttava +Jäänalla toimivia (kun akustiset majakat) +Yleistä ympäristön tilaa, sinilevää, myrkkyjä, öljyä, aluksia, jne jne havainnoiva joustava järjestelmä +Paikannettavuus +Ohjattavuus (esim. rajavyöhyke, kaasuputki tms.) -Kallis
Modulipohjaiset + Äänettömät +Vähän energiaa kuluttava +Yksinkertaisia (jopa 1 bit) +Halpoja (heitä ja unohda) -Paikannettavuus -Yhteys operaattoriin -Pieni hyötykuorma
Kombinaatiot (drifterit,gliderit,modulit) Eri osajärjestelmien hyvät puolet Tukevat ja täydentävät toisiaan Gliderit toimivat postinkantajina(data) ja tavarantoimittajina(modulit) Jatkuvaan valvontaan ja mahdollisuus painopisteen siirtämisestä autonomisesti kiinnostaville alueille -Kalliita
LOPPUSANAT Vedenalainen langaton datansiirto on haastavaa, Suomenlahdella jopa erittäin haastavaa etäisyyksien kasvaessa... Laajakaistaisen raakadatan siirtämisen sijaan voisi harkita vain prosessoidun ja kompressoidun datan siirtoa. Vedenalaisilla roboteilla ja moduleilla paljon käyttökohteita aluevalvonnassa (laajasti käsitettynä).
KYSYTTÄVÄÄ? Sposti: mika.vainio@tkk.fi