Bajo el liderazgo de Carlos Alberto Toro, investigadores de Ingeniería desarrollaron un algoritmo que permite a un dron mantenerse estable en interiores mediante una cámara frontal, sin depender del GPS, y reducir en 41.2 por ciento el error de vuelo al compensar las turbulencias generadas por sus propias hélices
Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Coahuila (UA de C) desarrollaron un software que permite a drones estabilizarse por sí mismos en espacios interiores, aun cuando la señal GPS no está disponible, mediante un sistema de control que utiliza la información captada por una cámara frontal para detectar su entorno y corregir sus movimientos.
Carlos Alberto Toro Arcila, líder del proyecto, explicó que el desarrollo surgió de los problemas identificados durante sus investigaciones de maestría y doctorado en el área de control servo visual aplicado a drones, particularmente al intentar mantener una aeronave suspendida dentro de edificios, laboratorios o bodegas. A diferencia del vuelo exterior, donde el GPS ayuda al dron a determinar su posición, en interiores esa referencia se pierde y las propias hélices generan turbulencias capaces de desplazar, elevar, bajar o hacer girar al aparato.
La solución consiste en un “cerebro visual” basado en un algoritmo que utiliza la cámara frontal del dron para observar el entorno. El sistema identifica contrastes y puntos de referencia en una pared y realiza cálculos a partir de las imágenes para determinar los desplazamientos de la aeronave. Incluso puede medir la distancia entre dos puntos de la imagen para establecer si el dron se está acercando o alejando de una superficie y, con esa información, generar comandos de velocidad para corregir su posición.
“Lo que generamos fue una forma de poder transformar la información visual en información de entrada para esta ley de control, que son básicamente puras matemáticas, y poder obtener una salida que son comandos de velocidad para el robot, para poder que se quede lo más quieto posible. Si observan, los drones actuales, los más modernos, en exteriores, si las corrientes de viento no son muy fuertes, prácticamente se quedan estáticos, pero si los llevamos a interiores, se dificulta más porque afuera tienen señal de GPS y cuando metemos al robot a una habitación, edificio o bodega, una casa, esa señal se pierde y el dron ya no tiene cómo localizarse, de esa observación buscamos cómo resolver ese problema de navegación con drones en interiores”, explicó en entrevista para El Heraldo de Saltillo.
Pruebas exitosas
En las pruebas de laboratorio, realizadas con un dron Parrot Bebop 2, el sistema permitió que la aeronave se mantuviera estable utilizando únicamente la información visual proporcionada por su cámara. Además, los investigadores incorporaron un controlador Proporcional-Derivativo, que funciona como una especie de “amortiguador matemático” capaz de compensar las perturbaciones provocadas por las propias hélices. Con esta incorporación, el error de vuelo se redujo 41.2 por ciento respecto a la versión básica del algoritmo.
Toro Arcila señaló que el objetivo fue desarrollar una alternativa que no requiriera sensores costosos, como los sistemas LiDAR utilizados en algunas aeronaves para operar en interiores. Al aprovechar una cámara que ya forma parte del equipo del dron y procesar matemáticamente la información visual, el sistema busca hacer más accesibles este tipo de aplicaciones de robótica autónoma.
Al tratarse de un desarrollo de software, el equipo registró el programa ante el Instituto Nacional del Derecho de Autor (Indautor), bajo el nombre “Controlador IBVS PD desacoplado para estabilización de cuadricópteros en vuelo estacionario”. El trámite que está en curso fue realizado con apoyo de la oficina de patentes de la Universidad, pero bajo la figura de derechos de autor para software.
“Básicamente generamos una ley de control, relacionada con ecuaciones matemáticas, una forma de poder transformar información visual en información de entrada para esta ley de control que son puras matemáticas y poder obtener una salida que son comandos de velocidad para el robot, para que se quede lo más quieto posible”, externó.
Respaldo internacional
El investigador agregó que los resultados de este trabajo ya fueron publicados en la revista científica internacional Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, después de ser sometidos a revisión por pares, lo que permitió validar el desarrollo ante especialistas de otros países. Asimismo, informó que recientemente fue aceptado otro artículo suyo en una revista internacional de astronáutica y ciencias del espacio, en el que propone una ley de control para la evaluación de obstáculos, por lo que anticipó que continuará trabajando en nuevas aplicaciones para la navegación autónoma de drones.
“Esto que nosotros hicimos ya está publicado en una revista internacional de Brasil, entonces ya tiene aval internacional porque ya fue revisado por pares internacionales. Si una compañía estuviera interesada en comprar el software como tal, sería hacer contacto con la Universidad porque cuando hicimos el registro, queda con los derechos patrimoniales y nosotros con los derechos morales de la autoría”, detalló. (OMAR SOTO)
