Drones que navegan con diminutos ojos de insectos

Un pequeño sensor de movimiento de inspiración biológica podría ayudar a los pequeños aviones no tripulados a evitar colisiones y a volar mejor

Un pequeño ojo artificial inspirado en los sistemas de visión de los insectos podría ayudar a los pequeños drones voladores a navegar su entorno lo suficientemente bien como para evitar colisiones mientras vuelan alrededor de espacios reducidos o desordenados, un práctico paso clave en la fabricación de estos pequeños vehículos voladores autónomos.

Una clase emergente de muy pequeños drones voladores ha despegado en los laboratorios de investigación públicos y privados en los últimos años. Estos mini aviones no tripulados podrían ser valiosos en el espionaje y la vigilancia; también podrían ser útiles para cosas como vigilar las zonas de desastre o entregar suministros a los seres humanos.

Pero queda mucho trabajo por hacer hacia el desarrollo de sistemas de navegación en miniatura, especialmente para espacios reducidos. Sólo evitar las colisiones es todavía un importante desafío técnico, dice Darío Floreano, director del Laboratorio de Sistemas Inteligentes en el Instituto Federal Suizo de Tecnología.

Algunos han tratado de abordar este problema mediante el uso de cámaras digitales, pero estas son voluminosas, y la necesidad de un paquete pequeño y muy ligero ha llevado a los investigadores, incluyendo a Floreano, a investigar la visión de insectos para las penetraciones.

Los insectos voladores evitan las colisiones gracias a unos ojos diminutos que tienen baja resolución espacial, pero que son muy sensibles a los cambios en la forma en que se refleja la luz cuando los insectos se mueven, o debido al movimiento de un objeto en su campo de visión.

El nuevo sensor que su grupo ha presentado recientemente pesa sólo dos miligramos y ocupa sólo dos milímetros cúbicos, y puede detectar el movimiento en condiciones que van desde una habitación mal iluminada a la luz del sol al aire libre muy luminoso tres veces más rápido que los insectos voladores, dice Floreano.

El ojo artificial se compone de una lente en la parte superior de tres fotodetectores electrónicos dispuestos en un patrón triangular. En su opinión, mediante la combinación de las mediciones de los fotodetectores individuales, el dispositivo puede detectar la velocidad y dirección del movimiento.

Ya se han desarrollado los algoritmos para el procesamiento de las señales, y pueden ser programados en pequeños chips para calcular cosas como la distancia a los objetos o el tiempo hasta una potencial colisión.

Uno de los objetivos del trabajo actual del grupo es la integración de este sistema en "plataformas aéreas muy pequeñas", como el quadrotor plegable que el laboratorio ha desarrollado recientemente. El reto, dice Floreano, será combinar múltiples ojos artificiales en configuraciones que permitan que el avión no tripulado "vea todo" y evite las colisiones, estabilice su posición de vuelo, aterrice y despegue.

Él dice que los ojos elementales son particularmente adecuados para aviones no tripulados que pesan 50 gramos o menos, y que no pueden levantar una carga útil más grande que unos pocos gramos.

El sensor podría ser útil para otras cosas además de robots voladores. Para la demostración, el grupo de Floreano ha creado lo que llama "cinta de visión", un parche flexible que contiene muchos ojos artificiales. La cinta se puede conectar a cualquier superficie curvada, incluyendo otros tipos de robots, vehículos, e incluso muebles y ropa, dice.

Artículo científico: An artificial elementary eye with optic flow detection and compositional properties