El MIT CSAIL crea una plataforma para diseñar drones híbridos

El MIT CSAIL crea una plataforma para diseñar drones híbridos.

El MIT CSAIL crea una plataforma para diseñar drones híbridos.

Investigadores del MIT y, más concretamente, del Laboratorio de Informática e Inteligencia Artificial (CSAIL) han desarrollado una plataforma para diseñar drones híbridos de manera más sencilla y rápida. Para ello han empleado tecnología basada en inteligencia artificial y machine learning. Podéis leer el documento del proyecto (en inglés) clicando en este enlace.

¿Por qué drones híbridos?

Los drones híbridos combinan la capacidad de despegue de las aeronaves de vuelo vertical (como los helicópteros) con la eficiencia y velocidad de los aviones de vuelo horizontal. Esta verstilidad hace que este tipo de dron sea una de las opciones más interesantes para multitud de tareas.

Si bien la mayoría de drones más comunes en la actualidad, como los multirrotores, ya son capaces de realizar misiones relacionadas con el transporte, inspección y demás, la capacidad de las actuales baterías limita demasiado el rango de acción de estas aeronaves, lo que las vuelve incapaces o muy ineficientes para operaciones que requieran recorrer largas distancias o un tiempo prolongado de vuelo. Los drones híbridos aparecen para sortear este obstáculo, sobre todo mientras la tecnología no avance lo suficiente como para crear baterías que permitan una mayor autonomía.

Sin embargo, los drones híbridos son especialmente difíciles de controlar debido a la complejidad que envuelve su dinámica de vuelo: no solo hay que controlar el vuelo vertical y el vuelo horizontal, sino también la transición necesaria para pasar de un tipo de vuelo a otro de forma exitosa. Para este fin, lo normal hasta ahora es crear para el dron híbrido un sistema de control para cada tipo de vuelo (incluyendo la transición), lo que supone una inversión considerable en tiempo y personal cualificado, sin olvidar que cada diseño de dron requiere de un tipo de configuración diferente debido al cambio de aerodinámica.

Objetivo: facilitar el diseño de drones híbridos

La plataforma para diseñar drones híbridos del MIT viene a solventar este problema. El equipo encargado de su desarrollo, liderado por Jie Xu, ha creado el software necesario para simplificar el proceso de diseño y configuración de drones híbridos mediante el uso de un único controlador de vuelo.

Según Jie Xu, el objetivo es permitir incluso a usuarios no expertos el diseño de un modelo de dron híbrido, que apenas tengan que esperar unas horas mientras se configura el controlador de vuelo (aquí es donde entra en juego el machine learning) para finalmente obtener un dron híbrido listo para volar. De esta manera pretenden hacer que estos drones híbridos tan versátiles sean accesibles a una mayor cantidad de público, sin que queden limitados a empresas especializadas.

Uso de Inteligencia Artificial para que las simulaciones de drones híbridos sean lo más fiel posible a escenarios reales

Enseñar a una máquina cómo volar (machine learning) es tan complicado como desarrollar manualmente un sistema de control de vuelo que sea adaptable. Este tipo de software se suele probar y testar mediante simulaciones, a menudo dejando a un lado las pruebas en un escenario real. Inevitablemente, esto suele acabar en imprevistos que pueden complicar o directamente impedir el uso correcto del dron híbrido.

La plataforma para diseñar drones híbridos creada por el equipo del MIT CSAIL se basa en el desarrollo de una inteligencia artificial capaz de poner remedio a la falta de precisión de las pruebas basadas en simulaciones. Ello se debe a que la red neural del sistema de control creada por el equipo de Jie Xu ha aprendido de pruebas reales con drones (y no únicamente simulaciones), lo que le permite aplicar el aprendizaje adquirido en escenarios simulados, detectando diferencias con «el mundo real» y compensándolas.

Escenario de simulación de la plataforma de diseño de drones híbridos del MIT CSAIL.

Modelo de dron híbrido durante una simulación en la plataforma del MIT CSAIL

La plataforma creada por el CSAIL utiliza el programa OnShape, lo cual permite a usuarios crear el diseño de su dron híbrido. Una vez logrado, éste se somete a un proceso de «entrenamiento» mediante simulación avanzada (machine learning), el cual permite validar el diseño preparado y configurar el controlador de vuelo.

Señalar que el controlador de vuelo de esta plataforma de diseño de drones híbridos no utiliza modos de vuelo estancos (por ejemplo, controlador de vuelo para despegue/aterrizaje vertical, controlador de vuelo para vuelo horizontal, para transición…) sino que él mismo puede cambiar de un tipo de vuelo a otro simplemente adaptando la velocidad del dron.

El equipo del MIT CSAIL seguirá desarrollando la plataforma de drones híbridos para permitir crear diseños más complejos y exigentes. Por el momento, la plataforma todavía no tiene en cuenta efectos aerodinámicos de cierta complejidad, como el flujo de aire entre las hélices y las alas.

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