Pájaros robóticos y “Teslas submarinos”: la innovación de los drones por aire y mar se hace en España
Un viernes de enero de 2021, a unas horas del toque de queda, un ciudadano de una de las zonas básicas de salud confinadas por la Comunidad de Madrid ve que un dron sobrevuela su barrio. La sensación del transeúnte es bastante diferente a la que sintió el verano pasado, cuando escuchó el sonido del dron de otro turista que grababa las vistas de Cabo Formentor en Mallorca. También es diferente a lo que ha pensado al leer que Reino Unido planea abrir a finales de año el primer aeropuerto para drones de reparto y taxis voladores.
Llevamos años viendo cómo los vehículos aéreos no tripulados y los vehículos operados remotamente (UAV y ROV, respectivamente por sus siglas en inglés) se incorporan paulatinamente a nuestra vida diaria. Además, el pasado 30 de diciembre entraba en vigor la nueva normativa de la Unión Europea para el uso de drones a nivel recreativo y profesional, un marco que regula las actividades de esta tecnología en alza y que supone un paso más para su uso generalizado. Para 2022, la Comisión Europea prevé que el número mundial de estos robots alcance los 35 millones de unidades.
En este escenario, más allá de drones que fotografían nuestras vacaciones o entregan nuestros paquetes de Amazon, hay grandes proyectos españoles que, gracias a tecnologías como la inteligencia artificial (IA), los sensores acústicos y la conectividad buscan diferenciarse del resto y llegar donde aún no se ha llegado. Sus objetivos son mejorar las condiciones de trabajo de diversos sectores, optimizar costes y preservar el medioambiente. Da igual dónde: estos drones ya están revolucionando el sector de la robótica por aire y por mar.
Vuelos robóticos inteligentes
El deseo de volar es un rasgo inherente al ser humano que ha acompañado a nuestra especie en todas las culturas, desde Ícaro perdiendo las alas por su imprudencia en la mitología griega a los últimos desarrollos de los ingenieros de la NASA. La necesidad de surcar los cielos ha impulsado el avance de la tecnología y, al igual que Leonardo da Vinci mirara hacia arriba para imitar el vuelo de los pájaros en el diseño de sus máquinas voladoras, los investigadores actuales siguen encontrando en la naturaleza nuevas formas de inspirarse.
El catedrático y director del grupo de Robótica, Visión y Control (GRVC) de la Universidad de Sevilla, Aníbal Ollero, proviene de una familia de pilotos y desde niño miró el mundo subido a cabinas de aviones. Eso, unido a una inquietud innata por los robots, le ha llevado a especializarse en robótica aérea y, como Da Vinci, a poner en las aves el foco de su inspiración. A sus espaldas carga actualmente con trece proyectos europeos y varios contratos con empresas con un mismo hilo conductor: potenciar la robótica aérea.
La clave diferencial de nuestro proyecto es que usamos técnicas cognitivas de inteligencia artificial junto a la tecnología de los drones para que estos puedan cambiar de forma y optimizar su vuelo
Es el caso de AERIAL-CORE, el Proyecto de Investigación del Programa H2020 de la Comisión Europea que mayor subvención ha recibido para el desarrollo de robótica aérea (8.6 millones de euros) y que Ollero lidera dentro de un consorcio de 15 socios, que incluye universidades, centros tecnológicos y empresas de diversos países europeos. El objetivo es dar el salto definitivo en el diseño de drones para realizar trabajos en altura, que son en muchos países la primera causa de fallecimiento por accidentes laborales, como en Reino Unido y en Estados Unidos.
“La clave diferencial de nuestro proyecto es que usamos técnicas cognitivas de inteligencia artificial junto a la tecnología de los drones para que estos puedan cambiar de forma y optimizar su vuelo según las circunstancias”, explica Ollero. Por ejemplo, y tomando como referencia a las aves, “para volar más tiempo interesa adoptar una forma con las alas fijas, mientras que para aterrizar y despegar es mejor que se muevan como los drones convencionales con un movimiento en vertical”, indica.
Este movimiento inteligente no solo ayuda a optimizar la energía y volar más tiempo, sino que también permite al dron hacer tareas tan concienzudas como posarse sobre una línea eléctrica, particularmente en este caso en el que los drones están a una distancia fuera del alcance visual normal del piloto, lo que se conoce como BVLOS (Beyond Visual Line of Sight, más allá del campo visual). “Su visión artificial puede detectar parámetros del entorno y actuar en consecuencia”, señala Ollero. El investigador añade que una idea a futuro será que puedan usar esas propias líneas eléctricas para “recargar las baterías del dron”.
Esa sensibilidad cognitiva que le confiere la IA puede involucrar también oportunidades de colaboración, como que un equipo de UAV puedan repartirse las tareas de inspección de una red eléctrica o que “el dron sea capaz de interaccionar con seguridad con una persona que está en una torre, y pueda identificar sus rasgos y su mano para tenderle una herramienta”, indica. Ante el eterno dilema de si los robots vienen a quitarnos el trabajo, el experto ve aquí un claro ejemplo de que, como se ha hecho a lo largo de la historia con otras máquinas, los drones serán “ayudantes”.
Iniciado en diciembre de 2019, durante la andadura de este proyecto ya han realizado experimentos con empresas como Endesa en el centro de pruebas ATLAS, en Jaén, para comprobar el funcionamiento de los drones y que se adscriben a la nueva normativa. Ahora están probando con líneas eléctricas de alta tensión.
Pájaros para inspeccionar edificaciones
Si los drones anteriores se inspiran en el movimiento de los pájaros para volar más tiempo y ahorrar energía, los del proyecto GRIFFIN incluso se asemejan estéticamente a ellos. El nombre de la iniciativa viene de la criatura mitológica grifo, mitad águila, mitad león. “Tienen poca carga útil, pero se podrán usar para actividades que requieran una capacidad de volar de manera más sutil que la de un dron al uso y para tareas más delicadas”, explica Ollero, que fue premiado con una Advanced Grant del Consejo Europeo de Investigación para realizar este proyecto.
Es el caso de las refinerías, con atmósferas muy sensibles donde un dron convencional podría provocar una explosión; los pájaros robóticos livianos de Ollero, con su movimiento de alas, no. Con su aerodinámica pueden aprovechar las corrientes de aire y además son útiles para la interacción con las personas. “Estos drones no tienen hélices y por eso apenas podrían causar daño, por ejemplo en tareas de búsqueda y rescate”, indica. Podrían aterrizar en el pecho de una persona y medir los parámetros vitales, o ayudar a que fuera rescatado enganchándole los extremos de un sistema de evacuación.
Ahora que la tierra no deja de temblar en Granada y con episodios tan graves en España como el terremoto de Lorca de 2011, otra potencial aplicación de este tipo de drones es la inspección de edificaciones. “Pueden medir las deformaciones y las grietas allí donde es peligroso que entre una persona”, señala Ollero, que ya tiene proyectos de inspección de viaductos, túneles y puentes, y recuerda catástrofes que se podrían haber evitado como el derrumbe del puente de Génova en 2018.
Para todo esto, además de bioinspiración, los drones precisan de IA, especialmente aplicada a la visión, y el investigador apunta a un futuro con “integración de una robótica aún más miniaturizada en el que los robots estarán además hechos de nuevos materiales, blandos y con posibilidad de deformarse”.
Robots submarinos
En un escenario diametralmente opuesto, los drones de Nido Robotics trabajan bajo el agua. Sustituimos la inspiración en pájaros por crustáceos y viajamos de Sevilla a Murcia, donde tiene la sede esta empresa que fabrica robots subacuáticos para realizar tareas de inspección, mantenimiento e investigación de manera más eficiente y más segura para los operarios.
La historia de su CEO y fundador, Roy Torgersen, está intrínsecamente ligada al mar. Trabajó durante quince años en grandes buques para la industria petrolera, energética marina y de la construcción, y además hizo expediciones como buzo para buscar aviones y barcos perdidos. Dice el emprendedor que le parecían “buenas historias para contar a sus nietos”, pero se encontró con más que eso. Torgersen estaba en Papúa Nueva Guinea participando en una expedición de búsqueda cuando le ocurrió que sería mucho más eficiente usar robots y ROV para facilitar el trabajo en esas condiciones, a tantos metros de profundidad.
Así nació en 2016 Nido Robotics, han trabajado con empresas como Enel y ahora acaban de lanzar su diferenciación definitiva: son pioneros en ofrecer (a bajo coste) la posibilidad de controlar estos robots submarinos a distancia, a través de internet y (casi) desde cualquier parte del mundo. Otra empresa americana, Oceaneering International, ofrece un servicio similar pero con robots de más elevado coste y operaciones más complejas. Torgersen, que nos atiende desde Singapur, donde empieza un proyecto con Eastern Pacific Shipping, el armador más grande del país, asegura que ellos están democratizando esta tecnología.
“Lo que hemos hecho ha sido desacoplar el piloto del robot. Antes tenía que haber una gran cantidad de operarios que se desplazaban con el dron subacuático. Ahora bastará con mandar el robot, que una persona lo introduzca en el agua y el piloto puede controlarlo desde cualquier parte del mundo”, explica. Por ejemplo, “podemos tener un centro de control en España, evitando así desplazamientos y mejorando la vida de los operarios, algo realmente importante en tiempos de pandemia, y reduciendo muchísimo la emisión de carbono”.
La única barrera, de momento, es la conectividad. “Además del propio robot, que tiene capacidad de navegación, necesitamos conexión. Hemos hecho pruebas con 4G, ahora vamos a pasar a 5G, y para 2021 queremos poder usar conexión vía satélite, porque entonces podremos controlar hasta un robot en mitad del Océano Índico”, señala Torgersen.
Estos drones incluyen sensores acústicos, sonares para mediciones de distancia y sistemas de posicionamiento acústico para mejorar la posición GPS y resolver la latencia, y ahora trabajan para dotarlos de mayor inteligencia. “Queremos conseguir que sean completamente autónomos. Por ejemplo, si hay una pared deben ser capaces de detectarla y detenerse”, apunta el emprendedor.
El símil más fácil de entender es un coche autónomo, compara Torgersen: “Están pensados como los ‘Teslas del mundo submarino’. De momento tienen una pinza e iremos añadiéndoles otras funcionalidades como brazos y manipuladores para que, además de labores de análisis y observación, puedan ejecutar”.
Veinte mil ventajas de robot submarino
Las aplicaciones de este tipo de drones son innumerables, desde piscifactorías a plantas desalinizadoras, pasando por el sector petrolero y el de la energía. Todas coinciden en tres características según Torgersen: son eficientes, a coste competitivo y no ponen en riesgo ninguna vida humana. Transversalmente, el uso de estos robots subacuáticos puede contribuir al cuidado del medioambiente o, al menos, puede evitar que las actividades humanas en el océano impacten tanto.
Podemos tener un centro de control de los drones subacuáticos en España, evitando así desplazamientos y reduciendo la emisión de carbono
Por ejemplo, la navegación transoceánica implica el riesgo de que se desplace vida marina de una zona a otra, con el consiguiente peligro de la proliferación de especies invasoras. “Cuando yo navegaba ya se implementaron una serie de normativas sobre ello, pero hay una parte de organismos que se adhieren al casco o a las hélices. Esto no solo implica que esas criaturas se desplazan, sino que también reducen la velocidad y la eficiencia del buque”, explica Torgersen. El impacto en el consumo y, por tanto, en el medioambiente es sustancial.
“Un buque petrolero grande en un viaje de 10 días en condiciones óptimas gastaría unas 500 toneladas de combustible. En condiciones peores, se puede ralentizar hasta 12 días y medio, y estamos hablando de unas 700 toneladas”, ejemplifica el experto. En cambio, si se dispone de un dron subacuático como los que Nido Robotics está desarrollando, podría comprobar el estado de esa biodiversidad adherida y ejecutar la limpieza correspondiente.
También pueden utilizarse en investigación oceanográfica. “Imagina que eres una científica y tienes que estudiar una pradera de posidonia durante seis meses. Ahora mismo, la única manera de hacerlo es ir en barco cada día, meterte tú o un robot en el agua, hacer la inspección y volver”, explica Torgersen. Con un dron subacuático controlado a distancia, esa cantidad de viajes se reduce a dos días.
Por aire o por mar, el futuro de la robótica estará inspirado en la naturaleza y mirará por ella, a la vez que hace uso de los últimos avances tecnológicos para buscar la eficiencia y la mejora de la vida de las personas que los utilizan.
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