Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft han desarrollado un enjambre de pequeños drones capaces de explorar entornos desconocidos de forma autónoma. La investigación fue presentada el 23 de octubre en Science Robotics. El nuevo trabajo es importante para el desarrollo continuo de la robótica de enjambres.
Una de las partes más desafiantes del desarrollo de estos diminutos robots fue que, para que se movieran de forma autónoma, era necesario hacer algo con respecto a sus limitadas capacidades computacionales y de detección. El equipo, formado por investigadores de TU Delft, la Universidad de Liverpool y la Universidad Radbound de Nijmegen, consideró la navegación de insectos como modelo.
Enorme potencial
Como se mencionó muchas veces en este sitio, la robótica de enjambres es un campo en crecimiento que puede generar muchas posibilidades. Los enjambres de insectos de la vida real se han utilizado como modelo para pequeños robots. Un robot individual puede tener capacidades limitadas, pero agrupar muchos puede proporcionar nuevas capacidades. Los robots pequeños a menudo son menos costosos y pueden completar tareas que muchos más grandes no pueden. Con el uso de pequeños drones robóticos que actúan en un enjambre, los sitios de desastre podrían explorarse y comprenderse mucho más rápido. Esta tecnología aún no está disponible, pero los investigadores están trabajando constantemente en ella debido a las grandes posibilidades.
El equipo de investigación conjunto de TU Delft, la Universidad de Liverpool y la Universidad Radbound de Nijmegen está financiado por el programa de Inteligencia Artificial Natural NWO de la fundación científica nacional holandesa.
Una de las principales áreas en las que se puede utilizar esta tecnología es en las misiones de búsqueda y rescate. El equipo de investigación desarrolló los enjambres de drones con la idea de utilizarlos en este tipo de misiones. Si el equipo logra lo que quiere, los rescatistas podrían usar enjambres de pequeños drones para explorar el sitio del desastre e informar. Por ejemplo, los drones explorarían un edificio a punto de derrumbarse y luego informarían sobre la ubicación de las personas en el interior.
Los enjambres de pequeños drones también podrían estar equipados con cámaras para encontrar víctimas. El equipo de investigación probó esto enviando los drones a un entorno de oficina interior que contenía dos víctimas ficticias. El experimento fue un éxito y un enjambre de 6 drones exploró el 80 % de las salas abiertas en 6 minutos. Esta tarea no es posible con un solo dron.
Otra ventaja de tener múltiples drones pequeños es que si uno falla y no puede recuperar una imagen, hay varios otros con la misma información. Esto se mostró en la prueba cuando un dron encontró una víctima pero perdió la imagen y otro regresó con ella.
mayores desafíos
Kimberly McGuire es una estudiante de doctorado que trabajó en el proyecto.
“El mayor desafío para lograr la exploración de enjambres radica en el nivel de inteligencia individual de los drones”, dice McGuire. “Al comienzo del proyecto, nos enfocamos en lograr capacidades básicas de vuelo, como controlar la velocidad y evitar obstáculos. Después de eso, diseñamos un método para que los pequeños drones se detectaran y evitaran entre sí. Resolvimos esto haciendo que cada dron llevara un chip de comunicación inalámbrica y luego haciendo uso de la intensidad de la señal entre estos chips; esto es como la cantidad de barras que se muestran en su teléfono que disminuyen cuando se aleja de su enrutador WiFi en su hogar. Las principales ventajas de este método son que no requiere hardware adicional en el dron y requiere muy pocos cálculos”.
La parte más difícil de desarrollar estos pequeños robots de enjambre es la navegación autónoma. Es extremadamente difícil lograr que un grupo de pequeños robots naveguen en un entorno completamente desconocido. Esta es la razón principal por la que los investigadores recurrieron a los insectos como modelo; a menudo navegan por entornos sin ningún conocimiento previo de ellos.
“La idea principal del nuevo método de navegación es reducir nuestras expectativas de navegación al extremo: solo necesitamos que los robots puedan navegar de regreso a la estación base”, dice Guido de Croon, investigador principal del proyecto. “El enjambre de robots primero se dispersa en el entorno haciendo que cada robot siga una dirección preferida diferente. Después de explorar, los robots regresan a una baliza inalámbrica ubicada en la estación base”.
Este nuevo desarrollo es solo uno de los muchos que están surgiendo de la robótica. La robótica de enjambres es un campo importante que abre muchas posibilidades nuevas.