An integrated resouce-based, power-aware control system for autonomous rover mission operations
Daniel Díaz Palacios · Dialnet (Universidad de la Rioja) · 2015
El trabajo presentado en esta tesis ha sido concebido como una actividad promovida y financiada por la Agencia Espacial Europea (ESA) bajo el marco del programa Networking and Partnering Initiative (NPI) (ESTEC-No. 2169/08/NI/PA). Las principales contribuciones que de este trabajo se desprenden surgen como una respuesta a la necesidad de continuar desarrollando la autonomia a bordo en la robotica espacial, evolucionando asi el esquema clasico de tele-operacion hacia una estrategia mixta y global de control que permita ejecutar diferentes modos de operacion desde puramente manuales a totalmente autonomos. En este contexto, hemos estudiado y desarrollado tecnicas existentes de IA de scheduling y control de ejecucion, proponiendo una solucion aplicada a un modelo de mision de exploracion planetaria conducida por un rover, consistente en una arquitectura de control autonomo avanzado que combina: - Planificacion y scheduling robusto basado en restricciones. El sistema de control propuesto provee herramientas de razonamiento de alto nivel que permiten sintetizar (a bordo) planes de accion que definen los pasos necesarios para la consecucion de los diferentes objetivos de la mision. Las actividades que definen el plan de accion estan delimitadas por un conjunto heterogeneo de restricciones complejas de naturaleza temporal y de uso de recursos, como por ejemplo plazos maximos de ejecucion (deadlines), tiempos de espera entre actividades (sequence-dependent setup-times), requerimientos energeticos o de uso de instrumentos. - Esquema de control de ejecucion flexible y reactivo. La ejecucion de los planes de accion se basa en el conocido esquema de control de bucle cerrado Sense-Plan-Act (SPA), capaz de reaccionar a un conjunto de posibles situaciones de riesgo derivadas de la alta incertidumbre del entorno. El modelo de control implementado asegura la consistencia del plan de accion a lo largo de su ciclo de ejecucion mediante la coordinacion de las herramientas de razonamiento avanzado, monitorizacion y analisis del desarrollo de la ejecucion, y estrategias reactivas para la actualizacion y correccion del plan en ejecucion en caso de diferencias (desviaciones) entre la evolucion de la ejecucion esperada y real. Ademas, el modelo de control presentado permite desplegar un proceso de optimizacion continua del plan de forma paralela a la ejecucion, ademas de la posibilidad de incorporar ad-hoc nuevos objetivos de mision al plan de forma dinamica. Por ultimo, con el fin de validar las capacidades clave de la arquitectura de control presentado, se propone el desarrollo de un banco de pruebas o testbed integrado con el avanzado sistema de simulacion de rovers 3DROV, una herramienta propiedad de la ESA disenada para reproducir de forma detallada la operacion de un rover en un escenario realista.