Crea ITESM arena de drones

Por Israel Pérez

Santiago de Querétaro, Querétaro. 11 de marzo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Ante la necesidad de contar con un espacio de pruebas para el sector aeronáutico, así como de un escenario académico adecuado para el desarrollo de realidad virtual y robótica, el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), campus Querétaro, creó la Arena de Drones en las instalaciones del Centro de Innovación en Manufactura Avanzada (CIMA) perteneciente a esa institución.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el profesor investigador de ingeniería en sistemas digitales y robótica del ITESM, Josué González García, ingeniero en mecatrónica con maestría en sistemas de manufactura, aseguró que existen pocos escenarios de este tipo a nivel Latinoamérica, y que se trata de un espacio que puede ser utilizado por diferentes disciplinas académicas, principalmente las enfocadas en la robótica, ingeniería aeronáutica y realidad virtual.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué es una arena de drones?

Josué González García (JGG): Es un espacio diseñado para que se puedan volar estas aeronaves no tripuladas de una manera segura; consta básicamente de un escenario con un conjunto de cámaras que conforman un sistema de captura de movimiento. Funciona de la siguiente manera: las cámaras emiten luz infrarroja a través de un anillo de leds y en los drones se instalan marcadores, es decir, esferas cubiertas con material reflejante. Esa luz rebota en los marcadores y regresa a las cámaras, con esta información se puede calcular la posición exacta y casi milimétrica del dron dentro de este espacio.

La arena de drones tiene dimensiones de 8x8x8 metros, es un cubo con un toral de 16 cámaras que están distribuidas equidistantemente en dos cuadrados, uno a tres metros y otro a ocho metros de altura; ese es el espacio físico, pero ya el volumen de captura que tenemos en el sistema es un poco más reducido, por las capas y la distribución de las cámaras. El volumen real que tenemos de trabajo en este momento es aproximadamente un cuadrado de seis metros de largo, seis (metros) de ancho y siete metros de altura.

Este tipo de cámaras no fue creado exclusivamente para arena de drones, se trata de equipo que originalmente se usa para la animación digital, es decir, cortometrajes, animaciones e incluso videojuegos. La característica que tiene, además de los sensores, es un procesador integrado, de tal manera que hace la mayor parte del procesamiento de datos en la misma cámara antes de enviarla a la computadora central, con esto nos evitamos tener mucha infraestructura, solo utilizamos un cable Ethernet; dentro de la arena contamos con un ruteador con espacio para 16 cámaras, y de la arena de drones hacia nuestra cabina de control únicamente sacamos un cable de red.

AIC: ¿Cómo surge la idea de construir este escenario?

JGG: La idea surgió aproximadamente un año, año y medio antes de que naciera el proyecto, cuando aquí en el ITESM se empezaron a desarrollar algunos proyectos relacionados con drones y por el acercamiento de algunas empresas al CIMA con problemas tecnológicos muy específicos. A partir de ahí, los profesores del Tecnológico hicimos el trabajo de investigación y concluimos que se necesitaba un espacio en donde poder realizar pruebas y verificar la funcionalidad de los drones antes de llevarlos a exteriores en aplicaciones reales.

Los errores que puedan cometer estos robots, por ser voladores, resultan muy costosos en cuestión económica e incluso de seguridad; a veces los drones se desplazan sin que el usuario pueda tener control de ellos, se alejan y el operador no los vuelve a ver hasta que ya se estrellaron con algo —o alguien—, por eso resultan muy costosos tanto por las reparaciones como por los accidentes que pueden provocar.

AIC: Además de las pruebas y funcionalidad de los drones, ¿en qué otras áreas académicas y de investigación se utiliza la arena de drones?

JGG: Este proyecto nació enfocado específicamente en el área de los drones, pero también teníamos la idea de poder impactar en otras carreras que no están precisamente relacionadas con la electrónica o con el radiocontrol; por ello, este espacio lo utilizan estudiantes y docentes de las áreas de animación digital para hacer cortometrajes; lo están utilizando estudiantes de sistemas computacionales para realizar proyectos de realidad virtual y también hemos tenido algunos proyectos aplicados a la agronomía, en donde requieren aplicaciones con drones que se utilizan en el campo, por lo que la arena de drones les sirve para realizar pruebas.

Este escenario, además de ofrecer la ventaja de hacer proyectos en interiores, es decir, dentro del laboratorio, nos ofrece una precisión de décimas de milímetros, podemos saber exactamente dónde se encuentra el dron y corregir su trayectoria para evitar que se presente alguna colisión o para poder realizar tareas que con un GPS (sistema de posicionamiento global) serían imposibles por el espacio reducido. No hay que olvidar que el GPS funciona únicamente fuera de los edificios, dentro no puede haber recepción y tiene un margen de incertidumbre que para cuestiones de control no es práctico.

AIC: ¿Qué otras ventajas ofrece este escenario en el desarrollo de proyectos académicos y de investigación?

JGG: Hay que ubicar que desde hace algunos años comenzó a surgir una cantidad importante de empresas que se dedican a la fabricación y armado de aeronaves no tripuladas, la mayoría de ellas se enfoca en la toma de fotografías aéreas; apenas estamos empezando a desarrollar otras aplicaciones que impulsen otros sectores, como el agrícola. Lo que hacemos aquí en el Tec de Monterrey es impulsar a los estudiantes a que diseñen estas aeronaves y aplicaciones en escenarios como este y por qué no, que pongan su propia empresa en un futuro.

Con escenarios como este, los estudiantes (...) tienen las posibilidades de hacer sus propios drones, también adquieren el conocimiento de controlarlos desde una computadora, lo que abre una gran posibilidad de desarrollo de aplicaciones; hay unos que utilizan la cámara que trae integrada el dron para hacer procesamiento de imágenes y que puedan navegar dentro de un espacio con condiciones hostiles, pensados para el auxilio en emergencias, desastres naturales o seguridad pública.

La idea es que haya un desarrollo de proyectos innovadores enfocados en sistemas de control en tiempo real, donde es importante que el dron tenga un feedback de datos ininterrumpidos con el operador, para desarrollar aeronaves con vuelos programados en primera persona.

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