El uso de la biología en el desarrollo de drones

2

Hace unos días hablábamos en redes sociales de los nuevos micro-robots voladores producidos por el fabricante alemán Festo como parte de su proyecto Bionic Learning Network. Insectos y animales han sido tradicionalmente una fuente de inspiración en todos los ámbitos de la técnica y la robótica. Como era de esperar, el mundo de los drones no podía ser una excepción. Las abejas, por ejemplo, tienen unas enormes habilidades para el vuelo y destacan por su estabilidad y capacidad para transportar cargas de pago considerables.

Hay expertos que prevén estamos ante el año de los microdrones y, sobre todo, de los nanodrones. Los avances tecnológicos que afectan a todos los componentes están consiguiendo que estos dispositivos cuenten con mayores prestaciones a precios cada vez más competitivos. Además las restricciones operativas son menores en la medida que la masa máxima al despegue (MTOW) de la aeronave sea menor. Dicho de otra manera, a corto y medio plazo determinadas operaciones solo se van a poder desarrollar con micro o nanodrones.

Sirva como ejemplo el caso español. De acuerdo con la normativa en vigor por debajo de una MTOW de 25 Kg solo se permite el vuelo más allá del alcance visual del piloto (BVLOS) cuando la masa máxima al depegue sea inferior a 2 Kg. No solo esto. Todo indica que la nueva normativa solo va a permitir el vuelo sobre aglomeraciones urbanas cuando la masa máxima al depegue sea inferior a 10 Kg (entre otros requisitos).

El problema al que se enfrentan estos dispositivos no tiene que ver solo con los sistemas de navegación y control. Por ejemplo en entornos urbanos estos dispositivos se enfrentan a condiciones de vuelo extremas, por el enorme número de obstáculos y de factores imprevisibles, de modo que los nanodrones van a necesitar de sistemas sofisticados para detectar y evitar obstáculos (Detect & Avoid, D&A systems en inglés). Una vez más los investigadores buscan inspiración en la naturaleza. Un reciente artículo publicado en el semanario The Economist informa de los trabajos que se están llevando a cabo por equipos de investigación del Reino Unido y de Estados Unidos utilizando como modelo el comportamiento de distintos insectos.

11-insect-spy-drone-300x224Algunas investigaciones se basan en el principio del flujo óptico, algo que todos hemos experimentado: los objetos que están más próximos se mueven más rápido que los que están alejados. A partir de ese punto, se están desarrollando sistemas de visión dotados de cámaras ultraligeras que envían 25 imágenes por segundo a un ordenador. El ordenador identifica la ubicación de los obstáculos y determina la rapidez con la que el dron se aproxima al obstáculo, lanzando órdenes a los sistemas de control para cambiar la trayectoria. El ordenador, de momento no embarcado, se prevé que en el futuro sea sustituido por un Raspberry Pi a bordo del dron.

Lo que en principio parece sencillo encierra, sin embargo, enorme complejidad, en especial si el obstáculo se encuentra en movimiento. En este punto es donde entran en juego los sistemas anticolisión (collision avoidance systems en inglés) y nuevamente se busca inspiración en el reino animal, en este caso en las moscas y las polillas. Ambos insectos combinan complejos sistemas de visión con sofisticados sistemas de navegación inercial naturales (inertial guidance systems).

Los equipos de investigación están analizando el funcionamiento de las señales nerviosas enviadas desde los “giróscopos naturales”, las antenas, hasta los músculos y extremidades mediante técnicas de fotografía ultrarrápida y tomografía. En el caso de las moscas, éstas usan sus dos halteres (probablemente una evolución de sus alas traseras), dotados con miles de sensores cuyo funcionamiento aún se desconoce. Los halteres controlan el vuelo, al parecer, lanzando estímulos que no pasan por el cerebro, lo cual podría sugerir la adopción de sistemas de navegación autónomos.

En Estados Unidos la Universidad de Harvard está realizando investigaciones similares inspirándose nuevamente en la naturaleza y concretamente en el comportamiento de las abejas.

Las investigaciones llevadas a cabo tratan de reproducir la morfología y sistemas de estos insectos, desde las alas y halteres, a la visión y a los sistemas de energía, el desarrollo de sistemas de hardware y software que permitan controlar el vuelo en función de la información recibida y, finalmente, el desarrollo de sistemas de comunicación y coordinación para el comportamiento de estos drones como colonias o grupos de aeronaves.

Sobre el autor

Javier Galera

Fundador y Editor de ToDrone. Apasionado de las nuevas tecnologías, decidí crear ToDrone para ser testigo del desarrollo de la aviación tripulada de forma remota en España y contribuir a su consolidación en el ámbito civil.

  • Pepe

    existen también seguros para drones por vuestro interés http://segurosparadrones.com/

    • wdr_admin

      Muchas gracias, no sabía que había un comparador como el vuestro. Enhorabuena!.
      Estaríais interesados en algún tipo de publicidad?
      Saludos