El desafío de hacer volar drones sin ayuda humana

La era de los drones aún está en sus comienzos. Y los nuevos desafíos a los que se enfrenta el sector se suceden de forma incesante. Uno de los objetivos más novedosos es lograr que estos aparatos aéreos sean capaces de viajar de forma autónoma. Drones con estas características podrían ser útiles para acceder a sitios de difícil alcance para el ser humano, por ejemplo en operaciones de búsqueda y rescate o en inspecciones de túneles o depósitos, explican distintos ingenieros. Para ensayar nuevas tecnologías y prototipos, diferentes equipos de investigadores se retan periódicamente en carreras internacionales. Este mes también Madrid fue el escenario de una de ellas.

“La gente vuela drones, pero los vuela, es decir, hay un piloto que está guiándolos”, evidencia Pascual Campoy, catedrático de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM). “El nuevo reto que tiene la comunidad científica es convertirlos en robots autónomos”, contrasta. Campoy explica que uno de los aspectos más importantes es la capacidad de autolocalización del dron con respecto al entorno. La tecnología GPS facilita esta tarea en ambientes exteriores, asegura. Pero en interiores “es muy difícil, porque no hay GPS”, agrega este profesor. Para dar autonomía a un dron, argumenta, es necesario dotarlo de “los mismos sensores que tenemos los humanos: los ojos, la visión”.

José Martínez, del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica de México, suma a ese discurso la necesidad de que los drones de este tipo no sean solamente autónomos, sino también inteligentes. “Un dron autónomo puede hacer una ruta de puntos. Pero si es inteligente, significa que entiende el contorno y puede resolver problemas”, explica. Las ventajas de esta capacidad son múltiples, según mantiene. “En cualquier lugar donde haya riesgo para las personas es bueno tener drones autónomos”, asegura.

Martínez lidera uno de los siete equipos apuntados a la última edición de la Autonomous Drones Racing Competition, una carrera anual celebrada este año a principios de octubre en Madrid, durante la feria IROS. La competición permite a grupos especializados en robótica aérea poner a prueba nuevos prototipos de drones autónomos. Entre los organizadores está Pascual Campoy. “Estamos poniendo retos a la comunidad científica de cómo localizarse respecto a una serie de obstáculos”, explica el catedrático de la UPM.

El objetivo de cada equipo es conseguir que su prototipo recorra sin ayuda humana un circuito compuesto por distintas puertas. Cada grupo tiene derecho a dos turnos de 15 minutos para intentar avanzar lo más posible. “El que sea capaz de completar todo el circuito y el que lo haga en menos tiempo es el ganador”, afirma Campoy.

Drones cada vez más inteligentes

Uno de los equipos participantes es el grupo de investigación de la UPMcoordinado por este profesor. A pocos minutos de que comience la carrera, la adrenalina y los nervios se evidencian en los rostros de sus integrantes. “Los drones no pueden ser comandados. Si se hace, hay una descalificación instantánea”, explica Alejandro Rodríguez, doctorando en la universidad madrileña y miembro del equipo. Su compañero Hriday Bavle muestra el pequeño prototipo que han desarrollado. “Es como un juguete”, asegura.

El  cerebro del dron autónomo es un ordenador instalado a bordo del aparato, explica Bavle. Cámaras y sensores conectados con él detectan y le proporcionan en tiempo real la información de localización. Tras recibirla, los algoritmos integrados procesan esos datos y elaboran decisiones sobre sus movimientos. El ingeniero asegura que el tamaño reducido es una ventaja, porque permite tomar más riesgos en las pruebas ya que “no provoca muchos daños si se estrella”.

Rodríguez agrega que antes de la competición se incorporan al ordenador de bordo algunos parámetros relativos al entorno en el que el dron se va a mover, por ejemplo la luz. Pero no se le pueden anticipar detalles sobre las puertas que se va a encontrar, precisa. “Una vez lo entrenas, lo que hay que hacer es simplemente lanzar unos programitas y darle a un botón [para que se ponga en marcha]. Y el dron es capaz de realizar el circuito entero por sí mismo”, apunta el doctorando de la UPM.

Una carrera todavía lejos del punto final

Durante la carrera, los equipos humanos se encargan únicamente de vigilar si el dron se cae por algún error durante el procesamiento de la información. Unas redes protectoras separan la zona del circuito de las destinadas a participantes y público. Dos árbitros y dos miembros de cada grupo, protegidos con un casco, siguen paso a paso el recorrido del aparato para averiguar que cruce las puertas correctamente y para tratar de captarlo antes de que se estrelle en el suelo si se despista. La cantidad de curiosos agolpados para asistir al evento crece con el pasar de los minutos. “Para la comunidad internacional es muy atractivo saber cómo avanzamos en estos temas”, asegura Campoy.

El impulsor de la competición es Hyungpil Moon, profesor de la Sung Kyun Kwan University (Corea del Sur). “Cuando diseñé el circuito imaginé drones moviéndose dentro de un edificio dañado y buscando a personas atrapadas”, explica. A través de un micrófono, el profesor llama en orden a los equipos para que pongan a prueba su dron y mantiene animado al público como lo haría un comentarista deportivo. “Go, go, go”, incita cuando los drones se ponen en marcha.

Moon asegura que quedan muchos retos por superar para mejorar las prestaciones de los drones autónomos. Entre ellos, indica la importancia de desarrollar ulteriormente las tecnologías de reconocimiento de los obstáculos y el control de la velocidad. Por eso ya está pensando en cómo modificar el circuito para renovar los desafíos a los participantes de la siguiente edición, que se celebrará probablemente en 2019 en Macao (China).

De los siete equipos de este año, dos proceden de Corea del Sur (uno está dirigido por el propio Moon). Los demás representan a Holanda, EE UU, España, México y Suiza. Tras cuatro horas de carrera, es el equipo helvético, formado por investigadores de la Universidad de Zúrich, el que se lleva el título de ganador. Uno de los miembros, Elia Kaufmann, manifiesta la satisfacción de su grupo tanto por el triunfo como porque la prestación de su prototipo ha “respetado más o menos” las expectativas previas.

Al equipo de la UPM y al de José Martínez no les ha ido tan bien. Pero el investigador mexicano no se desespera. De una edición a otra, asegura, los avances en el desarrollo de la autonomía de los drones son notables. En la próxima carrera todos tendrán una nueva oportunidad para demostrar hasta qué punto han llegado.