Para hacer que los drones vuelen solos obstáculos complicados en la oscuridad, Los investigadores de la Universidad de Cincinnati están recurriendo a los profesionales.

Los murciélagos han evolucionado para utilizar el sonido y la ecolocalización para navegar y encontrar comida. Su sonar es tan agudo, De hecho, que los murciélagos amantes del néctar pueden "detectar" sus flores favoritas en la oscuridad total utilizando sólo el sonido.

Ahora, los investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UC están aprovechando este superpoder para mejorar la navegación y la autonomía de los drones.

Los drones se pueden pilotar manualmente usando la línea de visión, cámaras de vídeo, satélites de posicionamiento global y radar basado en láser llamado LIDAR. UC lleva años desarrollando drones autónomos que se basan en la lógica difusa y otras formas de inteligencia artificial.

Pero el último proyecto de drones de UC agrega otra capa de navegación:el sonido. El profesor de UC y experto en murciélagos Dieter Vanderelst quiere dar a los drones de todo tipo la capacidad adicional de observar y evitar obstáculos con ecolocalización.

Los investigadores dijeron que esto es especialmente útil en situaciones en las que LIDAR y los sistemas satelitales son menos confiables, como condiciones de humo o polvo en edificios o túneles.

"El problema es desafiante porque dentro de un edificio, tiene obstáculos en un entorno muy desordenado, "dijo Manish Kumar, Profesor asociado de ingeniería aeroespacial de la UC. "El vehículo aéreo no tripulado puede navegar en condiciones de humo o polvo utilizando un sonar".

Vanderelst está especialmente calificado para resolver este problema. Se especializó en biología y estudió murciélagos y cómo navegan en el rocoso desierto de Negev en Israel. Divide su tiempo entre la facultad de ingeniería y los departamentos de psicología y biología de la Facultad de Artes y Ciencias McMicken de la UC.

"Hay cientos de especies de murciélagos y todos tienen llamadas muy diferentes en diferentes frecuencias, "Dijo Vanderelst.

Los murciélagos con nariz de hoja usan sus apéndices de formas extrañas para amplificar y enfocar el sonido a una frecuencia constante. Otros murciélagos crean una sinfonía de charlatanes, lo que les permite encontrar frutas o flores mediante el sonido.

"Intuitivamente, pensarías que una flor es fácil de encontrar porque es colorida y se destaca del verde del bosque. Pero el color no significa nada por la noche, ", Dijo Vanderelst." Su capacidad para escanear las hojas para encontrar flores es increíble o simplemente nos falta algo que lo hace fácil. Podríamos estar mirándolo desde el punto de vista equivocado ".

Si bien nuestra visión binocular nos brinda una vista panorámica de 210 grados, Vanderelst dijo que los murciélagos tienen un campo de detección mucho más estrecho utilizando un haz de sonido que se extiende a menos de 60 grados.

"Es como si estuvieran agitando una linterna frente a ellos para encontrar una presa en la oscuridad, "Dijo Vanderelst.

Los murciélagos son expertos en eso. Además de atrapar comida sobre la marcha, los murciélagos pueden encontrar insectos y ranas que se esconden inmóviles sobre las hojas.

Para entender cómo podría traducir las habilidades de los murciélagos a un dron de computadora, Vanderelst comenzó en su laboratorio de UC. Construyó un robot.

"Estoy interesado en ver cómo los murciélagos usan activamente el sonar para moverse por el mundo, ", Dijo Vanderelst." Espero convencer a la gente de que podemos usar la ecolocalización en drones muy pequeños ".

Vanderelst diseñó su sistema de sensores tomando las señales de la naturaleza. Primero, usó una impresora 3-D para representar las cabezas de pequeños murciélagos con nariz de hoja como guía de referencia. Los micrófonos de su robot imitan la forma y el contorno de las orejas de murciélago, colocados ligeramente desplazados en el marco del robot de la misma manera que las orejas de una lechuza común son asimétricas en su cráneo. Esto ayuda a los cazadores nocturnos a localizar a sus presas en completa oscuridad utilizando solo el sonido.

Del tamaño de un yorkshire terrier, el robot rojo de tres ruedas tiene una serie de altavoces ultrasónicos y micrófonos que pueden emitir tonos o pulsos de sonido y sensores para detectar el reflejo o el eco. Así como no hay dos especies de aves que suenen igual, Los murciélagos también emiten chirridos de frecuencias y duración únicas.

Los chirridos de murciélago del robot oscilan entre 25 y 75 kilohercios, pero Vanderelst dijo que 50 es el punto óptimo. Para capturar la capacidad de ecolocalización de los murciélagos, un dron tendrá que ser casi igual de acrobático.

"Un murciélago gira la cabeza primero para mirar hacia dónde quiere volar y su cuerpo lo sigue, ", Dijo Vanderelst." Los murciélagos cambian constantemente el enfoque de lo que están mirando, por lo que mi robot debe poder dirigirse hacia donde mira para poder hacer lo mismo ".

Vanderelst dijo que las lecciones que aprende al hacer que un robot navegue de forma independiente en dos dimensiones en el suelo se traducirán en un dron que opera en un espacio tridimensional. Él visualiza un dron levantando sus "orejas" independientemente entre sí para navegar con precisión en confines estrechos como lo hacen los murciélagos.

"Volar un dron es una habilidad muy técnica. El operador tiene que concentrarse mucho para no chocar contra nada, ", Dijo Vanderelst." Y si las cámaras del dron fallan porque está oscuro o polvoriento, Sería genial tener un piloto automático que lo aleje de los obstáculos mediante la ecolocalización ".

El proyecto captó la atención del Departamento de Seguridad Nacional de EE. UU., que está interesado en explorar aplicaciones, Kumar de UC dijo.

Kumar imagina un dron que puede volar de forma autónoma a un área desconocida mientras escanea y mapea los confines del espacio 3-D para su uso por observadores humanos distantes. Esto sería valioso para los equipos SWAT o los trabajadores de rescate en situaciones en las que enviar a una persona a explorar un lugar podría poner en riesgo vidas.

"Ahí es donde nos ayudará el dron inspirado en murciélagos de Dieter, "Dijo Kumar.