Les systèmes opérationnels de l’Ifremer – photo de famille

Nautile Victor6000 HROV AsterX, IdefX Glider

Concept de déploiement

HROV = véhicule à batterie pouvant être déployé en :

Mode télé-opéré (ROV) via une fibre optique

Déploiement avec lest dépresseur (0-2500m)

Déploiement direct pour faible fond (0-200m)

Compatibilité petit navire type THALIA

Mode autonome (AUV) supervisé sans lien physique

Communication acoustique

300m

1000m

Intr

od

uct

ion

Les missions du HROV

Missions d’inspection et de cartographie géo référencées (mode AUV ou ROV)

Video HD Cartographie optique (APN) Cartographie acoustique (SMF)

Missions d’interventions légères, comportant des petits prélèvements et des mises en œuvre d’outils légers : carottage, aspirateur à faune… (mode ROV)

Intr

od

uct

ion

Le véhicule HROV A

van

cem

ent

tech

niq

ue

2 configurations répondant aux exigences de déploiement

Adaptation de la flottabilité en fonction de la charge utile à embarquer

Changement de configuration : ajout/suppression de flotteurs additionnels (rose)

Configuration légère

(sans flotteur additionnel)

Configuration lourde

(avec flotteur additionnel)

masse

dans l’air

Poids dans

l’eau

Poids dans

l’air

Poids dans

l’eau

Véhicule complet 1,6 tonne - 5 daN 1,8 tonne - 5 daN

Charge utile 80 kg 50 daN 220 kg 120 daN

Exemple de configuration lourde :

Mission d’intervention et de prélèvement (charge utile et prélèvement)

Exemple de configuration légère :

Mission d’inspection ou de cartographie (charge utile optique et/ou acoustique-SMF)

Ava

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Aménagement : modularité et maintenabilité

Régleur Panier

(Charge utile)

2 Enceintes variateurs

Enceinte électronique Enceinte batterie

TMS

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Réalisation de l’ossature: AII

9

Réalisation achevée (Avec ECA Robotics)

Retard sur planning : + 4 mois

Avenant au contrat AII ECA

Recette prévue fin 2013 chez ECA Robotics

Intégration véhicule: T0 en janvier 2014

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Réalisation des flotteurs

10

En attente des photos

Ava

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Réalisation achevée

Recette en cours

Energie / autonomie

11

Type de mission autonomie utile au fond

(descente/remontée déduite)

Inspection locale - 0,5nd 7h à 12h

Travail au point fixe 8h à 12h

Survey à 1 nœud 5h à 10h

Survey à 1,5 nœud 3h à 4h

Survey à 2 nœuds 1h30 à 2h

Ava

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Energie : 20kWh de batteries Li-ion

13kWh en 150V pour propulsion et l’éclairage

6kWh en 48V pour l’électronique (3 modules 2kWh AUV)

Actions de R&D pour passage en equipression ultérieur:

EUROFLEETS 2

SAIPEM

Objectif : 26 kWh avec le même devis de poids

Enceintes batterie et électronique : Aléa technique en cours de traitement

12

Enceinte batterie :

Aléa technique : non-tenue de l’enceinte batterie à la qualification en caisson

Diagnostic & reconception en cours pour fabrication d’une nouvelle enceinte début 2014

Impact planning : intégration de l’enceinte dans le véhicule (Mai 2014)

Enceinte électronique :

Risque analogue sur l’enceinte électronique

Révision temporaire de l’immersion de qualification : 2000 m

Essai en caisson : janvier 2014

Réalisation nouvelle enceinte 2500m en 2014

(intégration dans véhicule 2015 – à définir suivant programmation des missions)

Risque Calendaire et budgétaire pris en compte dans le bilan global du projet

Ava

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Intégration électrique

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Aménagement interne de l’enceinte électronique :

Structure en 2 partie pour faciliter les maintenances à bord

Intégration interne réalisée à 95%

Distribution électrique :

Boites de jonction réalisées et câblées

Câblage véhicule réalisé pendant l’intégration véhicule

Ava

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Propulsion & régleur

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Ensemble propulsion

Propulseurs recettés en bassin

Intégration des enceintes variateurs

Recette globale en bassin début 2014

Etude des lois de pilotages par modélisation et implantation sur VORTEX

Régleur :

Réception de la motopompe : retard de plusieurs mois

Recette de la motopompe en cours

Intégration reportée en 2014

Ava

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Equipements de gestion de la laisse « véhicule »

Choix fibre optique et connectique validé

Système de gestion de la laisse véhicule :

TMS & Poulie de renvoie

Prototype TMS en cours de test

Finalisation du TMS : mi 2014

Chaumard (clampage/déclampage flotteur)

Réalisation : février 2014

Recette de l’ensemble en bassin-Brest : avril 2014

Risques Techniques : Fiabilisation d’un composant clef

Sous système clef du projet - innovations importantes dans la conception du TMS

Qualification en cours d’une conception compacte

Provisions ad hoc dans le projet pour les phases de dérisquage technologique

Ava

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Navigation

Capteurs de navigation

Centrale inertielle (PHINS)

Capteur d’immersion (Paroscientific)

CTD Seabird

2 DVLs

Innovation HROV : la navigation sur fortes pentes grâce à l’utilisation de 2DVL

Mesures altitude et vitesse quelque soit l’inclinaison du terrain

Pilotage : suivi de pente avec l’orienteur de propulsion

Pente faible DVL bas

Pente moyenne DVL virtuel

Pente forte DVL frontal

Ava

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Contribution projet AREMA

APN :

Phase de définition achevée

Contrat pour conception détaillée et réalisation : OSEAN

Objectif : recette 2014

Bras télémanipulateur 7 fonctions :

Jugé nécessaire par le GTS et les opérationnels

Contrat avec ECA HYTEC pour la réalisation d’un bras 7F électriques

sur la base du bras 5 F déjà existant

Réalisation de la partie pilotage par Ifremer avec clauses de valorisation

Skid de prélèvement :

Réception de la structure fin 2013

Intégration sur véhicule : février 2014

Outillages de prélèvement

Développement de l’aspirateur à faune et des carottiers en 2014 par REM

Cartographie acoustique

Charge utile moins prioritaire (voir CODIR2)

Analyse du besoin en cours (GTS) pour approvisionnement 2014

17

Les charges utiles A

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La liaison fond surface

Treuil et ombilical :

En cours d’approvisionnement

Recette usine ombilical : décembre 2013

Recette usine Treuil : janvier 2014

Recette en mer : février 2014 (Mission LFSHROV1 sur l’Europe)

Lest dépresseur :

Partie mécanique réalisée

Intégration électrique : janvier/février 2014

Recette fonctionnelle : mars 2014

Intégration de la liaison fond surface :

Intégration et recette à quai: mars/avril 2014

Recette en mer : mai 2014 (Mission LFSHROV2 sur l’Europe)

Ava

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Installation bord

Déploiement nominal

Installation bord sur l’Europe

Déploiement sans treuil ni lest

Faible immersion < 200 m

Configuration adaptée au petit Navire (Thalia)

Deux configurations de déploiement

Test de déploiement lors des missions LFSHROV1 et 2

LFSHROV1 (février 2014) : étude des procédures de déploiement

LFSHROV2 (mai 2014) : validation des procédures de déploiement

Réalisation du chantier bord (chariots & rails…) pour la mission LFSHROV2 (mai 2014)

Ava

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Poste de pilotage modulaire

Configuration nominale : 3 postes opérateurs: pilote/copilote/scientifique 3 baies informatiques

Configuration minimale : 1 poste : pilote 1 baie et des éléments extrait de baies non-utilisées Poste scientifique déporté Configuration adaptée en cas d’espace réduit (Thalia)

Intégration des baies informatiques finalisée fin 2013 Premier déploiement : LFSHROV2 (mai 2014)

Ava

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Systèmes informatiques Système informatique surface : Adaptation de l’existant (MIMOSA, TECHSAS…)

Système temps réel (surface : SCS et fond : VCS)

Fonctions :

Gestion des asservissements (propulsions, TMS…)

Gestion des sécurités (suivant mode de fonctionnement ROV/AUV)

Contrôle de mission optimisé : mode AUV « supervisé »

Reconfiguration possible de la mission en cours de plongée

Remontée de données scientifiques possibles

Limitation de l’interactivité par débit liaison acoustique

Stratégie de développement :

Valorisation des travaux de R&D (Swimmer, Alive, AUV…)

Approche modulaire

Gestion simple des évolutions et rajouts de fonction

Possibilité d’utilisation sur d’autres engins

1er temps réel développé en maîtrise d’œuvre

possibilité de valorisation

Sur base de l’Open source ROS

Version 0 disponible : fin 2013 Version opérationnelle (V1) : septembre 2014 (ESSHROV1)

Interf.Actionn.

Interf.Actionn.

Gestion mode

Gestion fautes

Asservisse-ments

Mission &Primitives

Interf.Capteurs

CU 1

CU 2

VCS

Interf.Capteurs

Interf.SIS

CU 3

SCS

JoysIHM

Ava

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Télémanipulation

Objectif : Mise en œuvre d’outils de prélèvement à partir d’un panier porte-outils

2 bras manipulateurs électriques

- bras gauche 5F (5 degrés de liberté) : saisie d’objet, clampage, reprise d’outils, …

- bras droit 7F (7 degrés de liberté) : manipulation dextre

Télémanipulation Bras 5F / Caractéristiques techniques

Fabricant : ECA/CSIP

model ARM 5E

reach 1.044 m (41")

weight 18.5 kg (41 lb) In water

27 Kg (60 lb) In air

Material 6082 T6 Alloy, hard anodised

lift 25 Kg (55 lb) Full extension

jaw Continuous rotate

Closing force 60 kg (33 lb) typical at 4 amps

power req. 24-30 VDC 4 Amps per function (max)

Télémanipulation

Qualification labo

- Pilotage d’un banc de test (5 moteurs)

- Validation du réseau CAN et de la gestion du protocole CANOpen

Qualification en atelier TAO

- Pilotage du bras 5F

- Validation des performances

- Tests d’endurance

Télémanipulation

Réflexions et étude de l’implantation des bras sur la face avant de l’engin

Simulation 3D dans Inventor :

- Pilotage articulaire des bras

- Optimisation de l’accessibilité au panier

- Evaluation des risques de collision avec autres équipements de la face avant

Télémanipulation

Prototypage algorithmique des fonctionnalités robotiques du contrôleur de bras

- Algorithme de calibration du bras

- Pilotage articulaire

- Pilotage cartésien

- Mouvements automatiques (repli, déploiement, ralliement automatique)

Modélisation et simulation sous Matlab

Télémanipulation

Fonctions du contrôleur IFREMER de bras 5F

Calibration articulaire du bras

- Par recherche des butées mécaniques correspondant à la position de repli du bras

- Conversion des positions incréments moteurs en positions angulaires

Pilotage articulaire

- Envoi de consignes de vitesses articulaires axe par axe

Pilotage cartésien

- Nécessite la calibration du bras

- Conversion des consignes de vitesses cartésiennes en consignes de vitesses articulaires (Modèle Cinématique Inverse)

- Mouvement sur les 3 translations du repère engin (pas de rotation possible)

Télémanipulation

Fonctions du contrôleur IFREMER de bras 5F

Repli automatique du bras

- Ne nécessite pas la calibration du bras : la position de repli correspond à une posture du bras en butée mécanique

Sortie automatique du bras

- Nécessite la calibration du bras

- La position de sortie est définie par une posture articulaire du bras (axes 1 à 3, pince)

Fonction de blocage/déblocage de la pince

- Accessible à tout moment

Pilotage automatique le long des axes cartésiens

- Accessible en pilotage cartésien

- Mouvements à vitesse constante le long d’un axe cartésien

- Incréments de consignes par impulsion sur joystick

Télémanipulation Contrôleur embarqué

iArm

pArmControl UWSimiJoy

Interface CANOpen

Messages ROS

IHM,...

USB

• Calibration articulaire du bras

• Pilotage articulaire

• Pilotage cartésien

• Repli automatique du bras

• Sortie automatique du bras

• Fonction de blocage/déblocage de la pince

• Pilotage automatique le long des axes cartésiens

Organes de pilotage 6 axes joystick

analogique 14 bits

15 boutons

2 vibreurs à intensité variable

4 LEDs programmables

Interface USB

Interface ROS

Joypad Xbox

Organes de pilotage 6 axes joystick

analogique 14 bits

15 boutons

2 vibreurs à intensité variable

4 LEDs programmables

Interface USB

Interface ROS

Déplacement Pan&Tilt

Pan&TiltZoom out

Changement Mode joypad

Pan&TiltZoom in

Repli Automatique

Sortie Automatique

Calibration Automatique

Bascule Articulaire / Cartésien

Annulation Mouvement

Blocage Pince

Vibration:· Butée articulaire atteinte· Mouvement indisponible· Action interdite

ARTICULAIRE: axe 1 et 2CARTESIEN: direction X et Y

Fermeture de la pinceOuverture de la pince

Joypad modalité « Pilotage bras gauche 5F »

Organes de pilotage 6 axes joystick

analogique 14 bits

15 boutons

2 vibreurs à intensité variable

4 LEDs programmables

Interface USB

Interface ROS

Changement Mode joypad

Repli Automatique

Sortie Automatique

Calibration Automatique

Bascule Articulaire / Cartésien

Annulation Mouvement

Blocage Pince

Vibration:· Butée articulaire atteinte· Mouvement indisponible· Action interdite

ARTICULAIRE: axe 3 et rotation pinceCARTESIEN: direction Z et rotation pince

ARTICULAIRE: axe 1 & 2 ou 4 & 5CARTESIEN: direction X et Y

Fermeture de la pinceOuverture de la pince

Verticalité Pince

Selection axes

Joypad modalité « Pilotage bras droit 7F »

Télémanipulation

Bras 7F / Spécifications techniques

Longueur du bras : 1200 mm en pleine extension

Débattements articulaires : 120°, >90°, 120°, 340°, >90° (sans retour de position)

Pince : rotation continue (avec retour de position)

Poids : 30 kg dans l’eau, 48 kg dans l’air

Rapport de longueur des segments : b/c = 2,5

Précision absolue de positionnement de l’outil : 10 mm

Répétabilité : < 2 mm

Vitesse angulaire : 30°/s max

Capacité de levage : 15 daN

Force de saisie : 10 daN

Alimentation : 36 VDC

Puissance : 200 W max

Interface de fixation mécanique :

identique au bras 5F