Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article a pour but de présenter les robots voiliers autonomes à travers une description de leurs spécificités, fonctionnement,
architecture et modélisation physique, ainsi que leurs algorithmes de commande, dans l’objectif d’aider à la conception,
simulation et réalisation de ce type de système automatisé.
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This paper will present autonomous sailboats through a description of their physical specificities, functioning, architecture
and model as well as their control algorithms, with the aim of helping to the conception, simulation and building of this type
of automated system.
Auteur(s)
-
Fréderic PLUMET : Maître de conférences, Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, ISIR, CNRS UMR 7222, Paris, France
-
Yves BRIERE : Enseignant-chercheur à l’Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace (ISAE-SUPAERO), Toulouse, France
-
Fabrice LE BARS : Enseignant-chercheur à l’ENSTA Bretagne, département STIC/groupe thématique robotique, Lab-STICC/CID/PRASYS, Brest, France
INTRODUCTION
Les enjeux environnementaux rendent particulièrement visibles les applications liées à l’observation des océans et de l’atmosphère, l’une des problématiques importantes étant la compréhension des interactions fines entre la mer et l’atmosphère. Parmi les nombreux moyens de mesure utilisés par les scientifiques, les voiliers autonomes sont en plein essor. L’utilisation du vent comme moyen de propulsion permet en effet d’envisager des missions de très longue durée et sur de très grandes distances. Comparativement aux moyens de mesure traditionnels (navires, bouées fixes, etc.) les voiliers autonomes peuvent aussi avoir l’avantage de combiner une grande agilité et reconfigurabilité avec une conception low cost. Enfin, si les voiliers autonomes ont été initialement conçus pour l’observation océanographique comme une amélioration des bouées dérivantes passives, ils peuvent aussi offrir des opportunités et être associés à des services innovants. Ils sont par exemple particulièrement indiqués pour les opérations de surveillance d’une zone, les applications de relais de communication entre navires ou bien entre segment sous-marin et segment aérien, etc.
La première section de cet article présentera de manière générale les voiliers autonomes à travers leurs applications possibles et des exemples de robots existants. Ensuite, plus de détails sur les spécificités de fonctionnement d’un robot voilier et les éléments le constituant seront fournis. La troisième section proposera une modélisation cinématique et dynamique, qui pourra notamment aider au dimensionnement et à la simulation de prototypes, et la dernière section sera consacrée à la commande d’un robot voilier autonome.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
Robotics | Modeling | Control | Sailboats
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Architecture des voiliers autonomes
En anglais
1. Véhicules de surface autonomes (ASV)
1.1 Applications des voiliers autonomes
Les données nécessaires à la connaissance de l’atmosphère et des océans ou pour les prévisions climatiques sont obtenues grâce à un vaste ensemble de moyens technologiques :
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Les mesures satellites permettent de mesurer une grande variété de grandeurs météorologiques (profils de vents et de température, bilans radiatifs, poussières atmosphériques, albédo, surveillance des glaces de mer, des anomalies de température de surface de l’océan, de la répartition du CO2 dans l’atmosphère…) et océanographiques principalement de surface (vagues, courants, hauteur de la mer…).
-
Ces données, pour être utilisables, ont généralement besoin de mesures réalisées in-situ. C’est le rôle des différents systèmes de surface : navires océanographiques, systèmes de mesures d’opportunité (stations de mesures embarquées sur des navires commerciaux), stations de mesures fixes (terrestres ou bouées fixes sur ancre), stations de mesures mobiles autonomes (bouées dérivantes), etc. Les systèmes de surface ont, en outre, l’avantage de pouvoir fournir des données très fines correspondant aux échanges gazeux et énergétiques entre la mer et les océans.
-
Enfin, le segment sous-marin vient compléter le panorama : sous-marins téléopérés, tractés ou autonomes, gliders, profileurs, etc.
Les voiliers autonomes, de par leurs capacités à effectuer des missions de très longues durées, peuvent naturellement être comparés aux bouées dérivantes (mesures de surface) avec l’avantage d’être mobiles et donc de permettre des mesures échantillonnées spatialement et temporellement.
De manière plus générale, les voiliers autonomes font partie de la catégorie des ASV (Autonomous Surface Vehicles), segment intermédiaire entre les UAV (Unmanned Aerial Vehicles) et les robots sous-marins AUV (Autonomous Underwater Vehicles). Ils sont à ce titre utiles pour les applications spécifiques en surface ou bien comme intermédiaire entre les segments sous-marins et aériens (voire satellite). Parmi les missions pouvant être effectuées par un robot voilier autonome, on peut citer :
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le monitoring des paramètres physico-chimiques ou biologiques d’une zone avec des...
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Véhicules de surface autonomes (ASV)
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SMITH (B.) - Skamp – roboat boat with rigid sails patrols ocean beat. - Popular Science 196(5), pages 70-72 (1970).
-
(2) - NEAL (M.) - A hardware proof of concept of a sailing robot for ocean observation. - IEEE Journal of Oceanic Engineering, 31(2) : 462-469 (2006).
-
(3) - BRIÈRE (Y.) - IBOAT : An autonomous robot for longterm offshore operation. - In MELECON 2008 – The 14th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference, pages 323-329, May 2008.
-
(4) - ABRIL (J.), SALOM (J.), CALVO (O.) - Fuzzy control of a sailboat. - International Journal of Approximate Reasoning, 16(3-4) : 359-375 (1997).
-
(5) - BRIERE (Y.), BASTIANELLI (F.), GAGNEUL (M.), CORMERAIS (P.) - Challenge Microtransat. - J3eA, 5 : 001 (2006).
-
(6) - - Site...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Challenge Microtransat
World Robotic Sailing
Championship
http://www.roboticsailing.org/
Ocean aero
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