Aplican el límite de velocidad de las aves a aviones no tripulados

Sin duda, uno de los sueños de los diseñadores de aeronaves no tripuladas es emular la velocidad y la certeza con la cual muchas aves capturan a sus presas a través de vuelos rasantes y fugaces, en medio de complejos trayectos repletos de árboles.

Esto podría ahora hacerse realidad gracias a un descubrimiento de un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, que ha logrado determinar el límite de velocidad de estas aves durante su vuelo, un límite que les permite evitar colisiones. El esquema se trasladaría al desarrollo de vehículos aéreos sin tripulación.

Los reflejos que demuestran muchas especies de aves al volar y cazar les permiten superar el comportamiento del mejor piloto de aviones de caza, al trasladarse a través de un bosque a gran velocidad, ajustando constantemente su trayectoria de vuelo para evitar chocar con árboles y otros obstáculos.

Para lograr esto, el ave debe ajustarse a un límite de velocidad teórica, si quiere evitar un choque. Un grupo de ingenieros del MIT descubrió que, ante cierta densidad de obstáculos, existe una velocidad determinada a la que un ave, o cualquier otro objeto volador, tiene excelentes posibilidades de volar sin riesgo de colisiones. Superando ese límite, crecen en gran medida las posibilidades de sufrir un accidente.

Este trabajo ha sido aceptado en la Conferencia IEEE de Robótica y Automatización, y difundido a través de una nota de prensa del Massachusetts Institute of Technology. Además, la revista especializada Science Daily publicó un artículo sobre este hallazgo. Los resultados podrían ser vitales para el desarrollo de vehículos aéreos no tripulados o UAV´s, según su denominación en inglés (unmanned aerial vehicles).

Mayor comprensión del fenómeno

Al descubrir la velocidad que emplean las aves para volar en estos contextos, los ingenieros encargados del diseño de UAV´s podrían contar con datos muy importantes para crear dispositivos capaces de incrementar su operatividad en ambientes complejos por su elevada densidad de obstáculos, como bosques o incluso algunos entornos urbanos.

La investigación ha sido realizada por un grupo interdisciplinario, que incluye biólogos, ingenieros y especialistas en robótica. Sin embargo, el avance concretado a nivel matemático, con el cálculo del límite de velocidad teórica del vuelo, ha sido lo que ha agilizado los trabajos, que ahora apuntan al desarrollo de vehículos aéreos no tripulados que puedan moverse con rapidez y ductilidad en ambientes repletos de obstáculos.

En la actualidad, la mayoría de los vehículos aéreos no tripulados vuelan a velocidades relativamente bajas en estos contextos, para evitar colisiones y accidentes.

Eso se debe principalmente a su diseño, ya que no ha sido posible hasta hoy dotarlos de la maniobrabilidad suficiente en esas situaciones, al disponerse además de escasa información sobre las condiciones presentes en esos casos.

La lógica indicaba que el vuelo se realizara de acuerdo al contexto visual disponible, que siempre es mínimo en ambientes de tanta densidad de obstáculos. Sin embargo, se ha descubierto que las aves no siguen esa lógica, y que hacen uso de una intuición natural que les permite saber que frente a una determinada cantidad de árboles al descender podrán hallar luego un espacio para salir ilesos.

Robots intuitivos

Los especialistas del MIT relacionaron esa intuición de las aves con el comportamiento de los esquiadores en una carrera, que muchas veces superan un obstáculo mediante una abertura en el bosque y luego saben que hallarán otro espacio similar para poder salir, sin dejar de avanzar en la competición.

Según los ingenieros, los robots que controlan las UAV´s pueden ser programados para estar dotados de una intuición similar. Teniendo en cuenta algunos datos generales sobre la densidad de obstáculos en un entorno determinado, un robot posiblemente podría determinar el límite de velocidad que no podría traspasar para volar con seguridad.

Con este fin, los investigadores desarrollaron modelos matemáticos que responden a diferentes densidades de bosques y otros espacios, obteniendo de esta forma el cálculo de la velocidad máxima posible para poder volar con seguridad en cada entorno lleno de obstáculos. El modelo se ajustó para representar diferentes densidades de árboles y posibles obstáculos. Puede conocerse más sobre el mismo en la web de Sertac Karaman, uno de los especialistas que participaron de la investigación.

En conclusión, el equipo descubrió que, para cualquier densidad posible, en el ambiente existe una velocidad crítica por encima de la cual no se registra una "infinita trayectoria libre de colisiones". En otras palabras, el ave o el objeto volador tienen amplias posibilidades de sufrir un accidente. Sin embargo, por debajo de esta velocidad. las condiciones resultan propicias para trasladarse con escasas posibilidades de colisión.