Guardianes, exploradores y ¡®transformers¡¯: los drones del futuro que se investigan en California

Los investigadores de CAST, en el campus de Caltech, est¨¢n construyendo una ambulancia voladora aut¨®noma. El prototipo (en una escala 1:5) parece casi un helic¨®ptero para Barbies. Sus creadores aseguran que en dos a?os la versi¨®n de tama?o real podr¨ªa estar lista para empezar a funcionar y realizar vuelos sin piloto hasta el Laboratorio de Propulsi¨®n a Reacci¨®n (JPL) de la NASA, que pertenece a la universidad y est¨¢ tambi¨¦n en Pasadena (a unos 10 km).

Este centro interdisciplinar, inaugurado en octubre e instalado en el coraz¨®n del campus de una de las universidades de referencia del mundo en ingenier¨ªa, geolog¨ªa, astronom¨ªa y matem¨¢ticas, quiere poner a ingenieros y matem¨¢ticos a trabajar juntos en el cuerpo (hardware) y la mente (software) de los robots del futuro. L¨ªderes en la investigaci¨®n como el ge¨®logo Woody Fischer y los ingenieros Soon Jo Chung o Aaron Ames ya trabajan aqu¨ª.

¡°En Caltech tenemos una larga experiencia en este ¨¢rea. Empezando por el Explorer 1 [el primer sat¨¦lite artificial enviado por la NASA en 1958]¡±, explica el director de CAST, el profesor de aeron¨¢utica e ingenier¨ªa bioinspirada Mory Gharib, recordando que en realidad el primer veh¨ªculo sin conductor de la historia se envi¨® a Marte hace d¨¦cadas. ¡°Ahora, simplemente, vamos a aprovechar esa experiencia para aplicarla a otras ¨¢reas. Nuestro objetivo ¨²ltimo es que, en una situaci¨®n o en un entorno en el que no han estado nunca, estas m¨¢quinas sean capaces de tomar decisiones por su cuenta, basadas en las instrucciones previas que les hemos instalado en su sistema¡±.

Las nuevas instalaciones cuentan con un t¨²nel de viento ¨²nico en el mundo, de tres pisos de altura, en el que se pueden simular casi cualquier condici¨®n real; una sala de montaje con una cinta de correr de 25 metros para robots andantes; y una sala con suelo dise?ado para simular el movimiento de un vuelo espacial. Sus cinco moonshots suenan un poco a t¨ªtulos de series animadas de los 80, pero pintan un escenario m¨¢s cercano a las grandes pel¨ªculas de ciencia ficci¨®n.

• Los guardianes

Robots durmientes, muy resistentes, que se localizar¨ªan en puntos estrat¨¦gicos de las infraestructuras (puentes, presas) y que se encender¨ªan autom¨¢ticamente tras una cat¨¢strofe natural del tipo de un terremoto o un incendio. En cada escenario estos guardianes rob¨®ticos pondr¨ªan marcha una serie de protocolos. Por ejemplo, en el caso de un terremoto: chequear la seguridad del puente, poner en marcha un sistema alternativo de internet. O guardas forestales rob¨®ticos que se activen al detectar el inicio de un incendio.

• Los transformers o los "enjambres" de drones

Nuestro objetivo es que estas m¨¢quinas sean capaces de tomar decisiones por su cuenta en una situaci¨®n o entorno en el que no han estado nunca

Mory Gharib, director de CAST

Quien haya visto la pel¨ªcula de Disney Big Hero 6 tiene ya una idea de c¨®mo ser¨ªan: una bandada de micro piezas que se mueven sincronizadamente, como golondrinas mec¨¢nicas. Son m¨¢quinas inteligentes que se coordinan para ejecutar una misi¨®n. No tres o cuatro, sino cientos o miles.

¡°Este tipo de sistemas tienen muchas ventajas respecto a los robots ¨²nicos. Son reconfigurables. En caso de un imprevisto (un obst¨¢culo en su camino, la rotura de una de sus piezas) son capaces de redistribuirse para poder ejecutar la misi¨®n.

Tambi¨¦n son m¨¢s robustos en conjunto, puesto que la p¨¦rdida de unos pocos no perjudica a la misionen conjunto, y son m¨¢s baratos porque pueden reconfigurarse para realizar funciones diferentes¡±, explica el profesor Soon Jo Chung, experto en ingenier¨ªa aeroespacial.

¡°Por ejemplo, para enviar un telescopio al espacio, el coste y la dificultad no es la misma si lo mandas ya montado en una pieza monol¨ªtica a si se env¨ªa en m¨²ltiples piezas que saben configurarse solas¡±. Las aplicaciones pueden servir tanto para el espacio como para tierra, concretamente en misiones de reconocimiento y vigilancia. Chung es optimista en cuanto al futuro de estas bandadas: en cinco a?os se van a ver este tipo de formaciones en funcionamiento.

• Los exploradores

Robots caminantes, capaces de ir de un punto a otro de la geograf¨ªa terrestre (o, en un futuro, de otros planetas) con una misi¨®n determinada, de manera completamente aut¨®noma. Estas m¨¢quinas no solo necesitar¨¢n dominar una de las t¨¦cnicas m¨¢s dif¨ªciles para un robot: caminar sobre dos piernas. Tendr¨¢n adem¨¢s que ser capaces de interactuar con el entorno, recargar sus propias bater¨ªas y tomar decisiones dependiendo de lo que les rodeara.

Cassie, el robot b¨ªpedo de CAST, ya puede darse un paseo por el campus sobre sus dos piernas de avestruz, y su movimiento y equilibrio funcionan de forma aut¨®noma, aunque un control remoto le indica la direcci¨®n. Aaron Ames, experto en ingenier¨ªa mec¨¢nica que lidera el proyecto, calcula que en diez a?os este explorador rob¨®tico totalmente aut¨®nomo ser¨¢ una realidad.

• Los transportadores o drones sin piloto

Para el profesor Soon Jo Chung, que lidera este proyecto y es experto en el estudio de la tecnolog¨ªa que se inspira en las formas de la naturaleza, el futuro del transporte sin conductor es m¨¢s f¨¢cil de lograr con veh¨ªculos voladores que con coches.

¡°Los UAV [unmanned aircraft vehicles] se dise?an de partida para no tener piloto, mientras que en el caso de los coches, se trata de aplicar una tecnolog¨ªa nueva a un dise?o preexistente. Adem¨¢s, uno de los problemas fundamentales del transporte terrestre, que es el de la congesti¨®n, no existe en el aire. Y por ¨²ltimo, las posibilidades de error aumentan exponencialmente cuando las m¨¢quinas interact¨²an con los humanos, cosa inevitable en tierra. El aire es un espacio mucho m¨¢s controlado y controlable", opina. No obstante Chung reconoce que las m¨¢quinas voladoras tienen una dificultad inicial que a¨²n no ha sido solventada. "Todav¨ªa no existe el dron capaz de despegar y aterrizar en cualquier condici¨®n meteorol¨®gica".

El profesor Chung ha formado parte de los equipos que han dise?ado m¨¢quinas virtuosas y alucinantes como un dron capaz de aterrizar en una mano y un dron con forma de murci¨¦galo. Trabaja en el dise?o de un don halc¨®n que, en el futuro, podr¨ªa servir para liberar de bandadas de p¨¢jaros los pasillos a¨¦reos como halcones rob¨®ticos. La naturaleza tiene las claves de muchos de los ¨²ltimos avances en el dise?o de estas m¨¢quinas. "Nos hemos dado cuenta, por ejemplo, de que contrariamente a la l¨®gica tradicional, puede llegar a ser m¨¢s aerodin¨¢mico un dron con forma cuadrada (inspirado en los peces cofre)."

• Los ayudantes

Aunque en esta categor¨ªa entrar¨ªa cualquier tipo de robot que realice actividades de colaboraci¨®n o ayuda con los humanos, desde un mayordomo mec¨¢nico a una gu¨ªa de un museo virtual, en CAST se quieren especializar en el estudio de algo para lo que las piernas mec¨¢nicas de Cassie son muy ¨²tiles. Los softwares que, con la ayuda de sensores estrat¨¦gicos, ense?en a las piernas o brazos artificiales a leer las se?ales del resto del organismo y adaptarse a sus necesidades.

El robot ser¨¢ un ayudante muy ¨²til, pero no servir¨ªa de nada sin el cient¨ªfico Mory Gharib, director de CAST

¡°El cuerpo humano es un sistema integral en el que lo que le ocurre a cada parte afecta al resto. Ahora mismo, una pierna ortop¨¦dica puede ser una maravilla de la ingenier¨ªa, pero si la tienes que usar cada d¨ªa, es probable que acabes con dolor de espalda por la manera en la que tu cuerpo ha de adaptarse al nuevo equilibrio. Si esta pierna pudiera comunicarse con el resto del cuerpo, ondas de radio y sensores le informar¨ªan de c¨®mo est¨¢ adapt¨¢ndose tu columna, y la pierna podr¨ªa recolocarse de acuerdo con esa informaci¨®n. Ser¨ªa una parte m¨¢s del cuerpo, no un objeto ajeno¡±, explica el profesor Gharib.

Para poner en pr¨¢ctica lo que predican, en CAST pretenden que pronto haya robots trabajando en las instalaciones junto a los investigadores humanos, y para ello han puesto en funcionamiento un sistema de c¨¢maras de alta definici¨®n que no dejan un rinc¨®n del centro sin observar. De esta manera, los robots realizar¨¢n tareas y al mismo tiempo ser¨¢n observados para su investigaci¨®n.

Si todos estos proyectos de futuro acaban por realizarse, ?sobrar¨¢n los humanos? ¡°No creo que nunca vaya a surgir un Einstein rob¨®tico. Los humanos tenemos la habilidad de recibir influencias constantes de nuestro entorno natural, pol¨ªtico y social y cambiar nuestra manera de ver las cosas. Esa es la belleza de la mente humana", argumenta Gharib. "Eso s¨ª, a la mente le puedes proporcionar instrumentos para trabajar, para avanzar en la investigaci¨®n. Eso es lo que nos proponemos. El robot ser¨¢ un ayudante muy ¨²til, pero no servir¨ªa de nada sin el cient¨ªfico¡±.