Desde desechos árticos hasta volcanes ardientes, profundidades oceánicas hasta planetas distantes, una nueva generación de drones robustos va a lugares donde los humanos no pueden. Pero, ¿cómo se hace un drone súper resistente?

Cuando se inicie en sus exploraciones árticas, el Royal Research Ship (RSS) David Attenborough tendrá en su interior un complemento completo de vehículos autónomos voladores y sumergibles para los misterios de las regiones polares.

Un dron submarino o AUV (Vehículo submarino autónomo) que puede estar a bordo del día del lanzamiento lleva el nombre de Boaty McBoatface, el apodo peculiar elegido para su nave madre  en una encuesta en la línea que ha sido rechazada.

La embarcación está diseñada para bucear a 6,000 m (19,700 pies) donde la presión es aproximadamente 600 veces mayor que a nivel del mar. Los vehículos menos resistentes se aplastaron por completo a esas profundidades.

 
Título de los  medios Attenborough lanza la nave polar 'Boaty McBoatface'

Viene equipado con una carga útil de sensores, equipos de imágenes, sonar, hidrófonos y un kit de comunicaciones para recopilar datos sobre los cambios en las temperaturas de los océanos y su impacto potencial en el cambio climático.

Uno de los desafíos más difícilmente se enfrentó a los diseñadores del Centro Nacional de Oceanografía para poder construir una embarcación que pueda viajar largas distancias bajo el hielo sin necesidad de recargarse.

Los últimos avances en microprocesadores, en gran parte impulsados ​​por la tecnología de los teléfonos inteligentes, han ayudado a cambiar la cantidad de energía que necesitan estos drones para funcionar.

  • 'Boaty McBoatface' sobrevive a la misión de hielo

"El vehículo está diseñado para atraer una cantidad muy pequeña de energía para sus sistemas de propulsión", explica el Dr. Maaten Furlong, jefe de sistemas marinos autónomos y robóticos en el Centro Nacional de Oceanografía.

"Como resultado, viaja a una velocidad relativamente lenta, a lo largo de los años anteriores".

A principios del año pasado, Boaty, Autosub Long Range (ALR) para darle su nombre, completó su primera expedición completa bajo el hielo en la plataforma de hielo de la Antártida Occidental, donde pasó un total de 51 horas bajo el hielo antártico , recorriendo 108km (67 millas).

Alcanzó profundidades de 944 m, al mismo tiempo que viajaba bajo una sección de una plataforma de hielo de 550 m de espesor. Las señales de GPS no pueden penetrar tan abajo, por lo que la navegación es difícil.

En su lugar, tiene que usar el cómputo muerto. Al utilizar un punto de origen, como la nave nodriza, calcula la dirección y la distancia recorrida, calcula la velocidad rebotando el sonido del fondo marino y midiendo los ecos.

Su sensor de fibra óptica basado en giroscopios tiene una tasa de error del 0,1%, lo que significa que por cada kilómetro recorrido podría desviarse un metro de su rumbo, dicen los diseñadores.

Pero para explorar aún más y más profundamente, se requerirá una nueva tecnología de navegación. Y esto está en desarrollo.

Llamado Terrain Aided Navigation, este sistema esencialmente mapea el fondo marino, y estos mapas se cargan en la computadora del vehículo. En última instancia, los diseñadores esperan que los robots puedan "ver" lo suficientemente bien como para crear sus propios mapas en tiempo real.

"Una ambición a largo plazo para la familia de vehículos ALR es desarrollar el potencial y la ambición de completar una misión trans-ártica bajo hielo, un entorno del cual sabemos muy poco en este momento.

"Esto requerirá que las nuevas técnicas de navegación asistida por terreno que se están desarrollando sean completamente operativas".

Robur de Lemur en un acantiladoDerechos de autor de la imagen de laNASA
Leyenda de la imagenEl robot Lemur de la NASA puede escalar acantilados verticales

Las condiciones submarinas en el Ártico son bastante duras, pero la superficie del planeta Marte es aún más dura, lo que conlleva un nuevo conjunto de desafíos de diseño.

Dos dispositivos que la NASA está desarrollando para inspeccionar las entrañas volcánicas del planeta rojo se están probando actualmente en la Tierra, y sus diseñadores contemplan usos mucho más cerca de casa.

Lemur, abreviatura de Limbed Excursion Mechanical Utility Robot, es una máquina de cuatro miembros que puede escalar paredes de roca, sujetando con cientos de pequeños ganchos en cada uno de sus 16 dedos. Ingenieros de los Jet Propulsion Labs de la NASA llevaron a Lemur a una prueba de campo en el Valle de la Muerte de California en enero, donde usaron inteligencia artificial para elegir una ruta por un acantilado.

El Dr. Aaron Parness, de la NASA, dice que las habilidades de escalada en roca de Lemur podrían usarse para operaciones de búsqueda y rescate para ayudar a los equipos de socorro en casos de desastre.

Encontrar garras que no se desgastarían en la roca fue un desafío.

Roca de lava en hawaiiDerechos de autor de la imagenGETTY IMAGES
Leyenda de la imagen Laroca de lava puede ser muy abrasiva y difícil de atravesar para humanos ... y robots

"Observamos el titanio, el acero, la fibra de carbono, el carburo, el acero para herramientas", dice el Dr. Parness. "Tratamos de coser agujas para navegar con agujas, jeringas, herramientas de torno, incluso para cosechar espinas de cactus".

¿La solución ganadora? Ganchos de pesca.

"Resulta que la industria es realmente buena para hacer que las cosas sean afiladas, fuertes y duraderas", dice.

El otro robusto robot de la NASA es Volcanobot, un dispositivo de costo relativamente bajo diseñado para reducirse a fisuras y sobrevivir al calor extremo.

En una misión de prueba al volcán Kilauea en Hawai, trazó un mapa de los conductos de las erupciones anteriores para comprender cómo funciona ese estilo de volcán subterráneo.

Pero la construcción de máquinas que pueden navegar en terrenos difíciles y lidiar con temperaturas extremas ha resultado ser difícil.

La roca volcánica "es extremadamente aguda y dura", explica el Dr. Parness. "Si caminas una milla de dos a través de un flujo de lava, las suelas de tus zapatos serán 100% destrozadas".

Así que Volcanotbot utiliza material infundido con fibra de carbono en sus piezas impresas en 3D para hacerlas más fuertes y más resistentes a la abrasión.

"Se araña como un loco, pero protege la electrónica en el interior", dice.

Si bien el equipo ha creado carcasas y materiales que pueden soportar 300C, el eslabón débil es la electrónica en su interior, que "tiende a fallar alrededor de 60-80C".

"¡No ayudó tener una cáscara robótica fuerte que protege las tripas muertas del robot!"

Robot de cañon de agua camión disparando chorro de aguaDerechos de autor de la imagenMITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES
Leyenda de la imagenEstos robots japoneses de extinción de incendios están diseñados para desviar el calor extremo

Mitsubishi Heavy Industries en Japón ha desarrollado un equipo de robots automáticos de extinción de incendios diseñados para hacer frente al calor extremo.

Equipado con GPS y sensores láser para ayudarlos a navegar hacia la escena del incendio, un robot de cañón de agua toma una posición y luego el drone de extensión de la manguera conduce a la fuente de agua, colocando la manguera a lo largo del suelo.

El cañón de agua puede desatar su carga útil, chorreando hasta 4,000 litros por minuto.

El sistema se sometió a su primera prueba en marzo en el Instituto Nacional de Investigación de Incendios y Desastres de Tokio, y sus diseñadores previeron su uso en entornos altamente volátiles, como incendios petroquímicos.

Un portavoz del equipo de diseño dijo que el objetivo es que los robots sean completamente autónomos en el tiempo.

El experto en robótica, el profesor Barry Lennox, dice que los costos de construcción reducidos, los mejores materiales y los sensores mejorados están impulsando el desarrollo de drones resistentes en todo el mundo.

Tomado de:

14 de junio de 2019

https://www.bbc.com/news/business-48620704

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