Diseño del software de control de un UUV para monitorización oceanográfica usando un modelo de componentes y framework con despliegue flexible

Abstract

[EN] Unmanned Underwater Vehicles (UUVs) explore different habitats with a view to protecting and managing them. They are developed to overcome scientific challenges and the engineering problems caused by the unstructured and hazardous underwater environment in which they operate. Their development bears the same difficulties as the rest of service robots (hardware heterogeneity, sensor uncertainty, software complexity, etc.) as well as other particular from the domain, like the underwater environment, energy constraints, and autonomy. This article describes the AEGIR UUV, used as a test bed for implementation of control strategies and oceanographic mission in the Mar Menor area in Spain, which is one of the largest coastal lagoons in Europe. It also describes the development of a tool chain that follows a model-driven approach, which has been used in the design of the vehicle control software as well as a component-based framework that provides the runtime support of the application and enables its flexible deployment in nodes, processes and threads and pre-verification of concurrent behavior.

[ES] Los vehículos submarinos no tripulados (Unmanned Underwater Vehicles, UUVs) se diseñan para misiones de monitorización, inspección e intervención. En estudios oceanográficos y de monitorización ambiental son cada vez más demandados por las innumerables ventajas que presentan con respecto a las tecnologías tradicionales. Estos vehículos son desarrollados para superar los retos científicos y los problemas de ingeniería que aparecen en el entorno no estructurado y hostil del fondo marino en el que operan. Su desarrollo no solo conlleva las mismas dificultades que el resto de los robots de servicio (heterogeneidad en el hardware, incertidumbre de los sistemas de medida, complejidad del software, etc.), sino que además se les unen las propias del dominio de aplicación, la robótica submarina: condiciones de iluminación, incertidumbre en cuanto a posición y velocidad, restricciones energéticas, etc. Este artículo describe el UUV AEGIR, un vehículo utilizado como banco de pruebas para la implementación de estrategias de control y misiones oceanográficas. También describe el desarrollo de una cadena de herramientas que sigue un enfoque dirigido por modelos, utilizada en el diseño del software de control del vehículo, así como un framework basado en componentes que proporciona el soporte de ejecución de la aplicación y permite su despliegue flexible en nodos, procesos e hilos y pre-verificación del comportamiento concurrente. Su diseño ha permitido desarrollar, comprobar y añadir los componentes que proporcionan el comportamiento necesario para que el UUV AEGIR pudiera completar con éxito distintos tipos de misiones oceanográficas.