PROGRAMA ESTRATÉGICO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO – iMOV3D –

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Nuevas Tecnologías para el Transporte Inteligente basado en Movilidad Aérea Autónoma




Número de Expediente: CER-20191007
Convocatoria: Acreditación y concesión de ayudas destinadas a Centros Tecnológicos de Excelencia “Cervera”

Socios

FADA-CATEC
ITG
NAITEC
AICIA

Resumen

El principal objetivo de la iniciativa iMOV3D es la creación de una red de excelencia, centrada en el Área tecnológica Cervera de Transporte Inteligente, mediante la cual se impulse el desarrollo de tecnologías y funcionalidades avanzadas relacionadas con la movilidad aérea autónoma con el objetivo de enfrentar el cambio de paradigma que afronta la infraestructura de transporte en la actualidad.

En las últimas décadas se ha producido un crecimiento exponencial de la población urbana que se espera continúe en los próximos años. Este incremento ha originado una creciente presión sobre nuestra infraestructura de movilidad, haciendo necesario un cambio de escenario que pasa por poder diseñar las ciudades contando con las 3 dimensiones, no lo en el plano terrestre como hasta ahora. La Movilidad Aérea Autónoma permitirá un cambio de paradigma en el transporte inteligente.

La agrupación iMOV3D está formada con cuatro centros consolidados que en conjunto presentan las capacidades investigadoras necesarias para enfrentar los retos tecnológicos que plantea este nuevo medio de transporte.

  • Capacidad investigadora en sistemas autónomos aéreos seguros. Uno de estos principales retos yace en la autonomía del vehículo, que permita realizar vuelos sin piloto y por lo tanto poder escalar la solución de manera exponencial, y también aumentar el nivel de seguridad de este tipo de operaciones que deben operar a distancias reducidas de obstáculos.
    La agrupación cuenta con una amplia experiencia en el desarrollo de algoritmos de navegación de alta precisión, diseño de nuevos sensores para detección con rango extendido y algoritmos de evitación de colisiones en tiempo real, aterrizaje inteligente y seguro, desarrollo de nuevos conceptos de aeronaves intrínsecamente seguras.
  • Capacidad investigadora en sistemas automatizados y digitales para la integración segura en el espacio aéreo. Otro de los retos que plantea esta nueva forma de movilidad es la integración segura en el espacio aéreo, para lo cual es fundamental desarrollar herramientas de gestión de control de tráfico aéreo mucho más digital y automatizado que lo que existe a día de hoy.
    La agrupación cuenta con una dilatada experiencia en los campos de seguimiento y fusión sensorial, detección y resolución de conflictos a nivel táctico, planificación coordinada de trayectorias y gestión de la separación.
  • Capacidad investigadora en sistemas cooperativos inteligentes. El último reto planteado es la incorporación de estos nuevos vehículos de movilidad en el ecosistema SmartCity.
    Se empleará la experiencia de la agrupación en aviónica inteligente y altamente integrada, nuevas interfaces para la supervisión remota de vehículos aéreos autónomos y comunicaciones 5G y seguridad.

Estas capacidades investigadoras cubren toda la cadena de valor necesaria para contribuir al desarrollo de nuevos paradigmas de movilidad aérea y transporte inteligente basado en sistemas aéreos autónomos.

Mediante la consecución de este proyecto los centros tecnológicos FADA-CATEC, ITG, NAITEC y el centro tecnológico de apoyo a la investigación AICIA, han sido distinguidos como “Centro de Excelencia Cervera” en relación con Transporte Inteligente y recibido una ayuda para el PROGRAMA NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA EL TRANSPORTE INTELIGENTE BASADO EN LA MOVILIDAD AÉREA AUTÓNOMA (IMOV3D)” (Expte: CER-20191007) a través del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) dependiente del Ministerio de Ciencia e Innovación.

Papel de AICIA en el proyecto

La Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía (AICIA) es una organización sin ánimo de lucro cuya finalidad es impulsar, orientar y desarrollar la investigación en ciencia y tecnología. Los sectores de aplicación de la actividad que los equipos de trabajo de AICIA desarrollan son, energía, materiales y nanotecnología, medio ambiente, ingeniería de organización, tecnologías de fabricación, tecnologías de la información y las comunicaciones, transporte e infraestructuras y aeronáutico.

El grupo de trabajo de AICIA que participará en iMOV3D es el Grupo de Robótica, Visión y Control (GRVC) (https://grvc.us.es), dado que juega un papel relevante a nivel internacional en robótica aérea y sistemas aéreos no tripulados, combinando investigación científica pura con desarrollo de tecnologías, su transferencia a empresas y desarrollo de aplicaciones en colaboración con esas empresas. Los investigadores del GRVC han participado en 23 proyectos relacionados con las tecnologías de iMOV3D, incluyendo 13 proyectos europeos del programa H2020 (convocatorias de Robotics, Galileo, SESAR, Transportation y Clean Skies), así como una “Advanced Grant” del “European Research Council”. De hecho, los miembros del Grupo GRVC de AICIA han participado o liderado un total de 32 proyectos europeos desde su creación: 5 proyectos del FP4, 4 en el FP5 (liderando uno), 4 del FP6 (liderando uno), 8 en el FP7 (liderando tres) y 13 en el Horizonte 2020, liderando dos: el proyecto AEROARMS en el que se ha desarrollado el primer robot aéreo con capacidades de manipulación avanzadas para labores de inspección industrial y mantenimiento, y el proyecto AERIAL-CORE en el que se están desarrollando sistemas robóticos aéreos con nuevas funcionalidades cognitivas y la capacidad de colaborar con operarios en labores de inspección y mantenimiento de grandes infraestructuras lineales.

Los miembros del grupo GRVC aportan una experiencia agregada de más de 20 años en diversas áreas tecnológicas relacionadas con las tecnologías iMOV3D, tales como el desarrollo de tecnologías innovadoras para aeronaves no tripuladas de ala fija y rotatoria incluyendo detección de fallos y reconfiguración, sistemas de detección y evitación de colisiones, navegación en áreas sin GNSS, localización y generación simultánea de mapas (SLAM) basada en cámaras y sensores de rango a bordo, y manipulación robótica aérea. Los investigadores del GRVC también han desarrollado nuevos métodos para la coordinación y cooperación autónoma de UAS, incluyendo técnicas de vigilancia, detección, monitorización y seguimiento de objetivos terrestres de manera cooperativa desde varias aeronaves. Durante este periodo se han generado más de 170 publicaciones científicas, incluyendo unos 60 artículos en revistas indexadas en el JCR, 14 Tesis Doctorales, y se han obtenido 8 premios internacionales (entre ellos el “ICT European Commission Global Innovation Radar Award” y 3 European Innovators of the year) y 3 premios nacionales incluyendo el Premio Rei Jaume I en Nuevas Tecnologías al director del GRVC, el Catedrático Aníbal Ollero.

Entre otras actividades, AICIA trabajará en iMOV3D en las siguientes líneas:

  • Detección y evitación de obstáculos. Se diseñarán y desarrollarán técnicas de detección y evitación de obstáculos en tiempo real, dado que esta es una funcionalidad esencial para el aumento de la seguridad en las operaciones con vehículos aéreos autónomos. Para la detección se desarrollarán técnicas eficientes para la generación de modelos tridimensionales del entorno a partir de múltiples sensores (LIDAR, cámaras, etc). Estos modelos deben ser suficientemente ligeros computacionalmente para su procesado en tiempo real, contemplando tanto obstáculos fijos como obstáculos móviles. Para la evitación de estos obstáculos se desarrollarán algoritmos avanzados de planificación de trayectorias en tiempo real aplicando técnicas basadas en búsquedas aleatorias y en heurísticas.
  • Nuevos conceptos de aeronaves intrínsecamente seguras. Se diseñarán y desarrollarán nuevos conceptos de aeronaves, bio-inspiradas, que permitan aumentar la autonomía de vuelo al presentar configuraciones más eficientes que las aeronaves con múltiples rotores. A su vez tendrán un elevado nivel de seguridad al ser plataformas que estructuralmente son mucho más ligeras y permitirán operar cerca de personas e infraestructuras en entornos urbanos. La implementación de los diseños se basará en fabricación aditiva de piezas multi-material y de piezas con sensores y electrónica integrados. Dado que las estructuras deben ser ligeras, se emplearán materiales como “composites” de fibra de carbono/vidrio, aleaciones de aluminio de gran resistencia, termoplásticos de alta resistencia y materiales elastómeros.
  • Nuevas interfaces para la supervisión remota de vehículos aéreos autónomos. El uso de sistemas aéreos autónomos abre un nuevo campo en lo relativo al diseño de nuevas interfaces de operación, sobre todo teniendo en cuenta que el número de aeronaves por operador/supervisor deberá tener una proporción mucho más alta que la actual. Por lo tanto, en el marco de iMOV3D, se investigará en el desarrollo de nuevas interfaces que permitan supervisar de forma eficiente a un elevado número de sistemas aéreos autónomos, ayudando a mejorar la interacción con el supervisor en casos de emergencias o de situaciones no programadas.

Persona de contacto

Catedrático Aníbal Ollero, Director del GRVC Robotics Lab
Email: aollero@us.es

Web del proyecto

http://imov3d.es