Cuando un dron de una compañía llamada Zipline vuela por el aire a unas 70 mph, el escenario ideal es que ningún otro avión de vuelo bajo, pero más rápido, se estrelle contra él. Los drones Zipline entregan suministros enfocados en la salud (como sangre) en paracaídas en países como Ruanda y Ghana. También hacen envíos comerciales desde un Walmart en Arkansas. En Ruanda, incluso han estado entregando semen de toros (y cerdos), con fines de inseminación con énfasis en, en el caso del semen de toro, la diversidad genética y la producción de leche.
Como cualquier otro operador de aeronaves, Zipline no quiere colisiones en el aire. Keenan Wyrobek, CTO de la compañía, dice que, especialmente en los EE. UU., navegar por el espacio aéreo puede ser complicado. Es posible que los aviones que vuelan a baja altura de personas normales que navegan por diversión en un Cessna, o alguien que opera un fumigador o un helicóptero, no tengan un transpondedor que anuncie su ubicación. “Muchos de estos aviones simplemente no están obligados a llevar transpondedores”, dice Wyrobek. “Hay una especie de espíritu del salvaje oeste de la aviación en este país”.
Si bien un humano que vuela un avión pequeño tiene la responsabilidad de mirar hacia adelante y evitar chocar con otro avión, como un helicóptero que se encuentra en el aire, en el caso del dron, el UAV debe tomar medidas para evitar que lo golpeen. “En realidad, el trabajo del dron es ver que Cessna se acerca a ellos y salir del camino”, dice Wyrobek. El pequeño vaquero, en este caso, tiene que dejar paso al vaquero que galopa mucho más rápido.
Eso plantea algunas preguntas, que son preocupaciones que no solo se aplican a esta empresa: ¿Cómo puede un dron, sin ningún ser humano a bordo que use sus ojos para detectar el tráfico que podría chocar contra él, salir del camino de un avión de vuelo rápido? ¿Cómo puede identificar el tráfico amenazante en primer lugar?
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La solución a este problema mayor, al menos en el caso de Zipline, no involucra radares, cámaras, lidar u otros sensores, que tienden a ser enfoques comúnmente utilizados en el espacio de los automóviles autónomos. En cambio, la compañía de drones ha decidido emplear micrófonos que pueden escuchar a otros aviones y luego hacer que el dron se aparte de su camino.
La configuración es la siguiente: un total de ocho micrófonos, cada uno colocado en una sonda que sobresale del borde de ataque del ala de 11 pies, componen la matriz de sensores encargada de detectar otras aeronaves. El sistema debe poder ignorar el ruido ambiental del propio dron (el aire alrededor del dron y los sonidos de su propia hélice) y solo escuchar otras máquinas voladoras. “La matriz es importante tanto para ayudar a obtener suficiente relación señal-ruido para escuchar los aviones a lo lejos, como para averiguar dónde están los aviones”, dice Wyrobek. De esa manera, puede “triangular de dónde vienen realmente esos aviones”.
Para hacer este truco, el dron depende de una pequeña cantidad de potencia informática a bordo. “Es una combinación de técnicas de procesamiento de señales, como la formación de haces, así como técnicas basadas en IA de aprendizaje automático para localizar realmente dónde está ese avión”, dice. Una pequeña GPU integrada ayuda con este trabajo, ya que esos tipos de chips son buenos para manejar tareas relacionadas con la IA. Wyrobek dice que, afortunadamente, los micrófonos no producen tantos datos. “La tubería de información real es tan pequeña, [so] no es una gran carga de cómputo”, agrega.
Para construir el sistema, recopilaron datos de entrenamiento que incluían unas 15 000 interacciones planificadas entre un dron y una aeronave tripulada por humanos, como un avión o un helicóptero. Por supuesto, los micrófonos no van a ser muy útiles en el caso de un globo aerostático o un planeador, pero Wyrobek dice que un beneficio fortuito de este enfoque es que los aviones que se mueven rápidamente tienden a ser más fuertes, lo que significa que la señal de una amenaza de movimiento más rápido es más fuerte.
Por ahora, la compañía está esperando la aprobación regulatoria para permitir que el software a bordo del dron tome decisiones para tomar medidas evasivas para evitar una aeronave que pueda golpearlo, lo que implicaría una maniobra como apartarse proactivamente y entrar en un patrón de espera. hasta que la costa esté despejada. Actualmente, los micrófonos están instalados en algunos de los drones, incluso si el sistema completo aún no está encendido. “Los micrófonos creen que tienen el control, pero no es así”, dice; el equipo examina los datos de ellos después del vuelo para “asegurarse de que lo que quería hacer es lo que debería haber hecho”.
Wyrobek anticipa usar el software de detección y evasión basado en sonido en muchas regiones donde operan. “En la mayoría de los lugares, creo que lo usaremos”, dice. “A medida que escalamos, queremos seguir aumentando nuestra seguridad, y esta es una forma de hacerlo”. Desde la perspectiva de la gestión del espacio aéreo, eso suena bien.