VANT - X (Diez) Curiosidades

Nuevo vehículo aéreo capaz de vuelo rápido, preciso y repetible

El Robot Locomotion Group de CSAIL revela un nuevo vehículo aéreo controlado por computadora que puede realizar giros muy pronunciados.

Abby Abazorius, CSAIL. Original (en inglés)

¿Cómo maneja un pájaro el viento, colgándose sin ningún esfuerzo mientras es azotado por ráfagas de viento y vuela a través de grupos de árboles con una precisión perfecta? El profesor asociado Russ Tedrake del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencia Computacional quiere entender como los pájaros pueden operar bajo dichas condiciones y crear máquinas que puedan hacer lo mismo. Su meta actual es desarrollar un vehículo aéreo que pueda volar como un pájaro, lanzándose a través de árboles y estrechamente evitando obstáculos durante un vuelo a toda velocidad.

Tedrake y el Robot Locomotion Group, su grupo de investigación en el Laboratorio de Ciencia Computacional e Inteligencia Atificial (CSAIL – Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory), recientemente reveló un video de un nuevo vehículo aéreo controlado por computadora que puede realizar precisamente giros muy pronunciados, girando 90 grados para lanzarse a través de una abertura más estrecha que las alas del avión.

Esta investigación es parte de una iniciativa de cinco años de múltiples investigaciones patrocinadas por la Oficina de Investigación Naval, liderada por Tedrake e involucrando investigadores del la Universidad de Carnegie Mellon, Harvard, MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts), Universidad de Nueva York y la Universidad de Stanford, para desarrollar un vehículo aéreo no tripulado (VANT o UAV por sus siglas en inglés de unmanned aerial vehicle) del tamaño de un pájaro capaz de vuelo rápido, preciso y repetible a velocidades de 10-15 metros por segundo. El vehículo aéreo desarrollado por Tedrake y su equipo puede operar actualmente a velocidades de 7-8 metros por segundo.

“Somos inspirados por los pájaros, pero no estamos tratando de construir un sistema que los imite exactamente”, dice Andrew Barry, un estudiante graduado en el grupo de investigación de Tedrake. “Estamos tratando de tomar ideas de la naturaleza y entonces construir un sistema diseñado”.

Para crear un VANT capaz de volar como los pájaros, el grupo de investigación de Tedrake primero diseño un vehículo aéreo especial que pudiera manejar el vuelo a alta velocidad. Con la ayuda del profesor Mark Drela del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT, el grupo construyó un vehículo aéreo con alas de espuma chapeadas con fibra de vidrio que eliminan la necesidad de alerones, superficies de control típicamente usadas para el control de giro en un vehículo aéreo. El centro del avión está hecho de hule para que el avión pueda resistir colisiones. El vehículo tiene alas de 71.12 cms y con toda la instrumentación a bordo, incluyendo cámaras estéreo de alta velocidad, pesa actualmente 573 gramos.

“El avión es como un rompecabezas tridimensional de alta tecnología que casi no contiene pegamento. Consiste de más de 30 piezas independientes, muchas de las cuales se deslizan o encajan juntas”, dice Tim Jenks, un ingeniero mecánico quien está trabajando en el grupo de investigación de Tedrake. “Muchas de estas piezas son diseños cortados por láser que podrían ser fácilmente producidos en grandes cantidades”.

Por el momento, el avión es operado usando un sistema de captura de movimientos similar a aquellos usados en Hollywood, pero en el futuro los investigadores están planeando implementar un sistema de visión para guiar y controlar el avión.

El vehículo aéreo de los investigadores. — El vehículo aéreo no tripulado de los investigadores. Imagen: Andrew Barry

Controlar un vehículo aéreo que está realizando tan complicados movimientos a altas velocidades es difícil debido a lo complejo e impredecible del flujo del aire a altos ángulos de ataque, como cuando está realizando un giro muy pronunciado. Antes de volar, los modelos computacionales permiten a los investigadores planear una trayectoria a través de los obstáculos. Entonces, gracias a un sistema de control cuadrático lineal que varía en el tiempo, el avión puede ser guiado precisamente a través de maniobras muy pronunciadas. Durante el vuelo, una computadora remota procesa la trayectoria del avión y envía los resultados al avión de manera inalámbrica, donde las computadoras a bordo envían señales eléctricas a los motores, que activan las alas del avión.

El equipo decidió probar su trabajo con una demostración de giro pronunciado por que la maniobra los forzó a resolver un complicado problema de control.

“Elegimos el experimento con giro pronunciado porque nos forzó a resolver todos los problemas correctos”, dice Barry. “Es un desafío y problema de control, ya que el vehículo aéreo tiene que ser capaz de volar precisamente y realmente rápido. Además, es complicado hacer que el vehículo aéreo gire adecuadamente por que el flujo de aire no es suave”.

“El desafío de la tarea de giro pronunciado fue generar trayectorias para el avión que lo llevaran a sus límites físicos de lo que es capaz mientras sigue la trayectoria de manera consistente y segura”, dice Anirudha Majumdar, un estudiante graduado en el grupo de Tedrake. “Veo la tarea en el video como un pequeño paso hacía la tarea más grande que nos hemos propuesto de volar a través de entornos llenos de obstáculos como bosques. El acercamiento sería tener una gran “librería” de trayectorias similares a la del video que el avión pueda elegir según sus sensores proveen más información sobre los árboles/obstáculos enfrente de él”.

Ultimadamente, la meta del trabajo de Tedrake es ganar un mejor entendimiento para la teoría del control, y como operar máquinas bajo condiciones complejas y variantes como disturbios aerodinámicos. Trabajando en un proyecto como desarrollar un vehículo aéreo que pueda volar como un pájaro y realizar giros pronunciados le permite a Tedrake y a su equipo probar la efectividad de sus sistemas de control con resultados muy claros.

“[Este proyecto] nos fuerza a formular la pregunta correcta por la razón correcta,” dice Tedrake. “Tener equipo como este nos mantiene honestos al evaluar nuestro trabajo para entender mejor la teoría de control”.

Reimpreso con permiso de MIT News.

Fuente
http://web.mit.edu/ (en inglés)

Las primeros robots voladores para intercambio de archivos en acción

Hace pocos días La Bahía Pirata anunció que en el futuro partes de su sitio podrían ser hospedadas en vehículos aéreos no tripulados controlados por GPS. Para muchos esto puede haber sonado como una broma, pero de hecho estos vehículos aéreos no tripulados piratas ya existen. El proyecto “contramedidas electrónicas” ha construido un enjambre de cinco vehículos completamente operacionales que prueban que un “Napster aereo” o una “Bahía Pirata voladora” no es tan futurista como suena.

En un esfuerzo continuo por frustrar la censura, La Bahía Pirata planea convertir vehículos aéreos no tripulados en lugares de hospedaje móvil.

“Todos saben lo QUE es La Bahía Pirata. Ahora tendrán que pensar en DONDE está La Bahía Pirata,” le dijo el equipo de La Bahía Pirata a TorrentFreak el pasado domingo, anunciando su proyecto de los vehículos.

Liam Young, co-fundador de “Tomorrow’s Thoughts Today” (Pensamientos de mañana hoy), estuvo asombrado al leer el anuncio, no tanto por la tecnología, por que su grupo ya ha construido un enjambre de vehículos aéreos para compartir archivos.

“Pensé espera, ya estamos haciendo eso”, le dijo Young a TorrentFreak.

Su punto inicial para el proyecto “contramedidas electrónicas” fue crear algo como un “Napster aéreo” o una “Bahía Pirata voladora”, pero se convirtió en más que eso.

“En parte una infraestructura nomádica y en parte enjambre de robots, hemos reconstruido y reprogramado los vehículos aéreos para difundir su propia red Wi-Fi local como una forma de Napster aéreo. Se organizan en formaciones, difundiendo su red pirata, y entonces se dispersan, escapando a la detección, solo para volver a formarse en otra parte”, dice el grupo describiendo su creación.

En resumen, el sistema le permite al público compartir datos con la ayuda de robots voladores. De manera similar a el “Pirate Box“, pero uno que vuela autónomamente sobre la ciudad.

“El público puede subir archivos, fotos y compartir los datos uno con el otro según los robots flotan sobre los espacios públicos significativos de la ciudad. El enjambre se convierte en una red de difusión pirata, una infraestructura móvil con la que pueden interactuar las personas”, explican los creadores.

Una diferencia principal comparada a los centros de intercambio de archivos tradicionales es que requiere de una inversión fuerte. Cada uno de estos vehículos aéreos no tripulados cuestan alrededor de 1500 euros para construir. No es una gran sorpresa, considerando el hardware que es necesario para mantener estos centros aéreos en el aire.

“Cada uno recibe energía de dos baterías LiPo de 2200mAh. La elevación es provista por 4 motores Roxxy Brushless que llevan un tablero de control para vuelo por GPS. También en cubierta hay sensores de altitud y giroscópios que mantienen el vuelo estable. Todos hablan a un sistema de control maestro mediante módulos inalámbricos XBee,” le dijo Young a TorrentFreak.

“Todos estos se sientan en un marco de aluminio de 10mm x 10mm y están envueltos en un vacío formado por una cubierta aerodinámica. La red es difundida usando varias configuraciones de hardware que van desde módulos gumstick con Linux, ruteadores inalámbricos y memorias USB para almacenamiento.

Para Young y su equipo esto es solo el comienzo. Con el soporte financiero apropiado espera poder construir más robots voladores e incrementar el rango que pueden cubrir.

“Estamos planeando escalar el sistema al incrementar el rango de difusión y construir más robots voladores para la manada. También estamos construyendo en otros sistemas como bases de recarga de baterías autónomas. Buscamos fondos y apoyo para que nos asistan en escalar el sistema”, le dijo a TorrentFreak.

Los que ven los robots voladores en acción notarán que no solo son prácticos. El fondo creativo y artístico del grupo brilla, con la coreografía realizada por los robots siendo quizá más impresionante que el componente de intercambio.

“Cuando la audiencia interactúa con los robots estos brillan con brillantes colores, rompen formación, son llamados y su patrón de vuelo se vuelve más dramático y expresivo”, explica el grupo.

Además del valor artístico, los robots pueden tener otros usos más allá de ser centros piratas”. Por ejemplo, pueden servir como soporte de comunicaciones de persona a persona para quienes protestan y activistas en regiones donde el acceso a Internet es censurado.

De cualquier manera, ya sea Hollywood o un dictador, siempre habrá grupos que tendrán una razón para derribar estas máquinas. Pero seamos honestos, ¿quién se atrevería a destruir tan bella pieza de arte?
Fuente:
https://torrentfreak.com/ (en inglés)

Algoritmos genéticos permitirán a vehículos aéreos no tripulados cazar submarinos

Vant algoritmo — Imagen: Martin Lee / Rex Features

Investigadores Chinos de la Marina revelaron como planean cazar submarinos utilizando vehiculos aereos no tripulados (VANTs) lanzados desde barcos, la inteligencia artificial para encontrar los submarinos se hará evolucionar.

El plan es elegir el mejor patrón de caza para un VANT utilizando un algoritmo genético – estos algoritmos (serie de pasos organizados que describe el proceso que se debe seguir, para dar solución a un problema específico, en este caso, la serie de pasos para localizar submarinos) son llamados así porque se inspiran en la evolución biológica y su base genética-molecular. Para este fin, se hacen evolucionar estos algoritmos mediante generar acciones aleatorias semejantes a las que actúan en la evolución biológica (mutaciones y recombinaciones genéticas), seguido de llevar a cabo una selección de acuerdo con algún criterio (en este caso el criterio siendo la efectividad al encontrar submarinos), en función del cual se decide que algoritmos son los más “adaptados”, estos sobreviven y vuelven a someterse al proceso de alteraciones y selección, y cuáles los menos aptos, los que son simplemente descartados.

La ruta evolucionada deberá hacer el uso más efectivo del combustible, preocuparse de amenazas aéreas y marinas, y trabajar con boyas con sonar, arrojadas.

Más información
www.newscientist.com (en inglés)
El estudio (de pago, en inglés)

¿Qué tan rápido puede volar un ave entre obstáculos sin chocar?

Investigadores del MIT encontraron la velocidad crítica por encima de la cual aves y vehículos aéreos no tripulados se estrellarían. Esta velocidad depende de la densidad de los obstáculos en el entorno por donde vuelan, por ejemplo, el azor común vuela a toda velocidad entre ramas buscando presa y evita estrellarse al intuir la velocidad correcta.

Por Jennifer Chu, MIT News Office. Original.

El azor común (Accipiter gentilis) es un ave rapaz formidable. Esta ave caza pájaros y pequeños mamíferos, acelerando a través de doseles de árboles y sotobosques para atrapar a su presa. Con reflejos que rivalizan los de un piloto de avión caza, el azor cruza un bosque a alta velocidad, constantemente ajustando el camino de su vuelo para evitar chocar con árboles y otros obstáculos.

Mientras que la velocidad es el más grande bien del azor, investigadores del MIT dicen que el pájaro debe de tener una velocidad límite teorética si quiere evitar un choque. Los investigadores encontraron que, dada una cierta densidad de obstáculos, existe una velocidad por debajo de la cual el pájaro – y cualquier otro objeto volador – tiene una buena oportunidad de volar sin colisiones. Si se va más rápido que eso el pájaro o un avión seguramente se estrellará contra algo, no importa cuanta información tiene sobre su entorno.

Intuición rápida

La mayoría de los VANTs de hoy en día vuelan a velocidades relativamente bajas, particularmente si navegan alrededor de obstáculos. Eso es principalmente por diseño: Los ingenieros programan un VANT a volar lo suficientemente rápido para poder detenerse si un objeto entra dentro del campo de visión de sus sensores.

“Si solo puedo ver hasta cinco metros, solo puedo llegar a una velocidad que me permita parar dentro de cinco metros,” dijo Frazzoli. “Lo cual no es muy rápido.”

Si el azor común volara a velocidades basadas solamente en lo que puede ver, Frazzoli conjetura que el ave no volaría tan rápido. En su lugar, el azor probablemente analiza la densidad de los árboles, y acelera entre los obstáculos, sabiendo intuitivamente que de acuerdo a la densidad del bosque es que podrá encontrar aberturas entre los árboles.

Frazzoli apunta que la existencia de una intuición similar existe cuando se esquía cuesta abajo.

“Cuando vas a esquiar fuera del camino, no esquías de manera que siempre puedas detenerte antes del primer árbol que veas,” dice Frazzoli. “Esquías y ves una abertura, y confías en que si te diriges ahí, podrás ver otra abertura y podrás continuar”.

Frazzoli dice que de cierta manera, los robots podrían ser programados con esta intuición rápida programada. En base a algo de información general sobre la densidad de los obstáculos en un entorno dado, un robot podría determinar la máxima velocidad a la que podría volar de manera segura.

Volando por siempre

Con este fin, Frazzoli y el estudiante de doctorado Sertac Karaman desarrollaron modelos matemáticos de varias densidades de bosques, calculando la máxima velocidad posible en cada entorno lleno con obstáculos. El equipo encontró que, para cada densidad de bosque, existe una velocidad crítica por encima de la cual no habría una “trayectoria infinita libre de colisiones”. En otras palabras, el ave chocará de seguro. Por debajo de esta velocidad, el ave tiene una gran posibilidad de volar sin incidentes.

Frazzoli y sus estudiantes desarrollarán en los próximos meses un juego de vuelo para probar que tan bien la gente puede navegar por bosques simulados a alta velocidad. “Lo que queremos es que la gente juegue, y nosotros solo recolectaremos estadísticas”, dijo Frazzoli. “Y la pregunta es, ¿qué tanto podemos acercarnos al límite teórico?”

Reimpreso con permiso de MIT News.

Más información
http://web.mit.edu/ (en inglés)

Imagen
Norbert Kenntner. Creative Commons Genérica de Atribución/Compartir-Igual 3.0

Casi un tercio de la flota aérea de USA son vehículos aéreos no tripulados

De acuerdo a un reporte para el congreso de Estados Unidos, los vehículos aéreos no tripulados (VANT) ahora conforman el 31% de la flota aérea de este país, aunque muchos de estos VANT son pequeños espías voladores. En el 2005 solo un 5% de los vehículos aéreos militares eran robots.

Entre los modelos de VANT empleados por el ejército de Estados Unidos se encuentran los RQ-11 Raven (Cuervos), de los que se tienen 5,346; los famosos MQ-1 Predators (Depredadores) responsables de lanzar bombas sobre Pakistán, Yemen y demás, de los cuales se tienen 161; los MQ-9 Reaper (Cosechador) que están mejor armados que los Predator; y los RQ-170 Sentinel (centinela), un VANT invisible al radar, como el capturado recientemente por Irán.

A pesar de que el ejército compró muchos VANT en los años anteriores, el Pentágono gastó mucho más en aviones que llevan gente. El reporte no mencionó vulnerabilidades de los VANT, como las infecciones de malware, y la sobrecarga de trabajo para los analistas de imágenes causada por la proliferación del video tomado y enviado por los VANT. Tampoco fueron exploradas las cuestiones éticas de la guerra a control remoto. Aunque se mencionaron problemas como el uso de sensores muy caros que aumentan el costo, y la saturación del ancho de banda por los VANT, uno solo gasta 5 veces más ancho de banda que todo el ancho de banda utilizado por los militares durante la guerra del Golfo Pérsico.

RQ-170 Sentinel. © TruthDowser / Wikimedia Commons / CC-BY-SA-3.0 & GFDL

Más información:
http://www.wired.com/ (en inglés)
El reporte para el congreso (en inglés)