Para Drones Ultrarrápidos, Agrega La Intuición De Un Pájaro

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Los científicos han creado un algoritmo para describir la intuición de un pájaro mientras vuela a través de un bosque. Esperan usarlo para programar drones no tripulados mucho más rápidos.

¿Cómo puedes moverte a través de un bosque denso o una multitud, maximizando tu velocidad mientras evitas una colisión? Intuición - algo que no es fácilmente programado por computadora.

Al carecer de este rasgo, los robots no pueden navegar en entornos llenos de obstáculos tan rápido como los seres vivos, ni tan rápido como quisieran los roboticistas o los militares. Tal como está, la forma más sencilla de maximizar la velocidad de los vehículos aéreos no tripulados (UAV) o drones, es hacer que vayan lo más rápido posible y que aún puedan detenerse dentro de la longitud de su campo de visión. Por ejemplo, si sus sensores pueden detectar obstáculos hasta 100 metros adelante, deben ser capaces de desacelerar a cero dentro de los 100 metros.

Pero los seres vivos pueden hacerlo mucho mejor. Por esta razón, los ingenieros de robótica y aeronáutica del Instituto de Tecnología de Massachusetts se han unido a biólogos de la Universidad de Harvard para modelar el comportamiento de uno de los mejores aviadores de la naturaleza, un ave llamada el azor norteño. Con los reflejos de una trampa de resortes, esta rapaz atraviesa bosques a velocidades vertiginosas, ajustando continuamente su trayectoria de vuelo para evitar colisiones con árboles y, mediante habilidades de vuelo superiores, atrapar a las aves y pequeños mamíferos de los que se alimenta.

El equipo ha calculado el límite de velocidad teórica que el azor debe observar en cualquier entorno para evitar un choque. Esperan que esto les permita diseñar UAV similares a aves que puedan atravesar bosques y cañones urbanos a velocidades mucho más rápidas de lo que actualmente son capaces de hacer.

Emilio Frazzoli, profesor asociado de aeronáutica y astronáutica en el MIT que está involucrado en la nueva investigación, dijo que el azor del norte no establece su velocidad basándose en lo que puede ver de inmediato. Más bien, el ave mide la densidad de los árboles en sus inmediaciones para intuir qué tan rápido puede volar, dada la densidad del bosque, de manera que siempre podrá encontrar una abertura a través de los árboles. [Cómo navegan los pájaros]

Los humanos hacen lo mismo cuando hacen esquí alpino, señaló Frazzoli. "Cuando vas a esquiar fuera del camino, no esquías de una manera en la que siempre puedes detenerte antes del primer árbol que ves. Esquías y ves una apertura, y luego confías en que una vez que vayas allí, "Podré ver otra apertura y seguir adelante", dijo en un comunicado de prensa.

Para determinar la relación entre la velocidad de vuelo de los azores y la densidad del bosque circundante, los investigadores crearon una ecuación matemática para representar la posición y la velocidad del ave. Luego elaboraron un modelo de la distribución estadística de los árboles en un bosque, lo que permite que el tamaño, la forma y el espaciado de los árboles individuales varíen al mismo tiempo que mantiene la densidad general.

Usando este modelo, Frazzoli y sus colegas pudieron calcular la probabilidad de que un ave colisionara con un árbol mientras volaba a varias velocidades. El equipo descubrió que, para cualquier densidad de bosque dada, existe una velocidad crítica por encima de la cual el ave seguramente se estrellará. Por debajo de esa velocidad, el ave tiene una "trayectoria infinita sin colisiones": podría, en teoría, volar sin incidentes para siempre.

Para ver si los límites de velocidad teóricos que calcularon realmente se asemejan en la naturaleza, los ingenieros del MIT están colaborando con los biólogos en Harvard, que están observando aves mientras vuelan a través de entornos desordenados. Hasta ahora, las comparaciones preliminares entre la teoría y el experimento en el caso de las palomas son "muy alentadoras", dijo Frazzoli.

Si se confirma en otras aves, el mismo algoritmo podría usarse para programar robots voladores para mejorar su maniobrabilidad, dijo Frazzoli. Dada cierta información general sobre la densidad de los obstáculos en un entorno determinado, un avión no tripulado aéreo podría determinar automáticamente la velocidad máxima por debajo de la cual puede volar de forma segura.

Los resultados hasta este punto se detallarán en un documento en la Conferencia de IEEE sobre robótica y automatización. A continuación, los investigadores planean ver qué tan cerca pueden los humanos llegar a los límites de velocidad teóricos. Frazzoli y sus colegas están desarrollando un juego de vuelo en primera persona para probar qué tan bien las personas pueden navegar a través de un bosque simulado a altas velocidades.

"Lo que queremos hacer es que la gente juegue, y simplemente recopilaremos estadísticas", dijo Frazzoli. "Y la pregunta es, ¿qué tan cerca del límite teórico podemos llegar?"

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