26 de febrero 2013    /   CIENCIA
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Cuando los cuadricópteros se hacen virales

26 de febrero 2013    /   CIENCIA     por          
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Cuadrocópteros
El miércoles pasado, un estudiante de la Eidgenössische Technische Hochschule (Instituto Federal Suizo de Tecnología) de Zürich, Dario Brescianini, colgó su primer vídeo en Youtube. En dicho metraje se veía cómo dos drones cuadricópteros en vuelo lanzaban y -mucho más impresionante- recogían un péndulo invertido. Cinco días después y varios artículos en webs especializadas sobre el asunto, el vídeo que puedes ver aquí debajo acumula más de un millón de visualizaciones.
No es para menos. Aunque se había visto a estos robots voladores hacer otro tipo de trucos, es la primera vez que se logra con un péndulo invertido, un experimento en el que los drones tienen que ser capaces de analizar tanto el ángulo de lanzamiento como el de aterrizaje del péndulo, además de corregir su trayectoria en cuestión de decisegundos.
“Los robots y especialmente los vehículos voladores siempre me han fascinado”, cuenta desde Zurich Brescianini, que compró su primer avión por radio control a los 15 años y que, al finalizar el instituto, escribió su proyecto sobre cómo construir un avión de papel con un folio que fuera capaz de volar grandes distancias; “así que para mi estaba claro que debía estudiar Ingeniería Mecánica, que me permite combinar mi interés en física, mecánica y electrónica para crear vehículos alucinantes”. Y vaya si lo ha hecho, logrando, a la edad de 25 años, terminar con estos drones equilibristas su máster en dicha materia.
El camino hasta llegar aquí no ha sido fácil. “Tenía curiosidad por ver qué era posible hacer con los cuadricópteros”, explica, “y me pareció que hacer malabarismos con un palo era la labor perfecta para demostrar su alta maniobrabilidad y precisión”. De los seis meses totales dedicados al proyecto, Brescianini pasó dos con la parte más difícil del mismo: cuando el drone coge y equilibra el bastón.

“¿Cuándo debe cogerlo? ¿Dónde debe estar el bastón cuando lo coge? ¿Cómo hacemos el proceso?”, rememora sus preguntas iniciales al respecto, para a renglón seguido autocontestarse. “Decidimos que cogería el bastón exactamente en el mismo momento que rota sobre sí mismo para una posición de equilibrio tras el impacto, ya que de este modo es más fácil para el cuadricóptero equilibrarlo”.
Esto, que puede sonar sencillo, requiere que tan pronto como el bastón abandona el vehículo lanzador hay que predecir la variante trayectoria de vuelo y computar dónde será la mejor posición de recogida, que se mueve en un margen de unos 25 centímetros y debe hacerse en unos 0,64 segundos. Existen además varias maniobras para llegar a dicho punto. “Ninguna funcionó”, recuerda Brescianini, “hasta que aplicamos algoritmos de aprendizaje al sistema para compensar los errores sistemáticos que hacían los cuadrocópteros”.
Cinco intentos son los que necesitan los drones de media, entre que aprenden la posición de impacto y de sus errores sistemáticos, en ser capaces de coger el bastón. La máxima racha de capturas seguidas son cuatro. Aspectos como el desgaste de los propulsores, la posición de las baterías, el momento en que el bastón sale del vehículo lanzador… alteran las variables. Todos estos cálculos fueron posibles gracias a la Flying Machine Arena, un espacio de 10 metros cúbicos con colchonetas y un sistema de captura de movimientos que permite enviar y recibir datos de los vehículos en vuelo y que Brescianini define como una “plataforma para probar nuevas estrategias de control y aprendizaje de algoritmos”.
“La verdad es que yo soy el primer sorprendido de la cantidad de visitas del vídeo en estos pocos días”, confiesa tras felicitarle por el éxito de su estreno en YouTube, “aunque los drones han sido un tema muy popular en la prensa y, además, el vídeo enseña un problema que mucha gente ha intentado en casa. Prácticamente todo el mundo ha tratado de hacer equilibrios con un bastón”. Lo que ha probado mucha menos gente es hacerlo metiendo en la ecuación a un cuadricóptero.

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Cuadrocópteros
El miércoles pasado, un estudiante de la Eidgenössische Technische Hochschule (Instituto Federal Suizo de Tecnología) de Zürich, Dario Brescianini, colgó su primer vídeo en Youtube. En dicho metraje se veía cómo dos drones cuadricópteros en vuelo lanzaban y -mucho más impresionante- recogían un péndulo invertido. Cinco días después y varios artículos en webs especializadas sobre el asunto, el vídeo que puedes ver aquí debajo acumula más de un millón de visualizaciones.
No es para menos. Aunque se había visto a estos robots voladores hacer otro tipo de trucos, es la primera vez que se logra con un péndulo invertido, un experimento en el que los drones tienen que ser capaces de analizar tanto el ángulo de lanzamiento como el de aterrizaje del péndulo, además de corregir su trayectoria en cuestión de decisegundos.
“Los robots y especialmente los vehículos voladores siempre me han fascinado”, cuenta desde Zurich Brescianini, que compró su primer avión por radio control a los 15 años y que, al finalizar el instituto, escribió su proyecto sobre cómo construir un avión de papel con un folio que fuera capaz de volar grandes distancias; “así que para mi estaba claro que debía estudiar Ingeniería Mecánica, que me permite combinar mi interés en física, mecánica y electrónica para crear vehículos alucinantes”. Y vaya si lo ha hecho, logrando, a la edad de 25 años, terminar con estos drones equilibristas su máster en dicha materia.
El camino hasta llegar aquí no ha sido fácil. “Tenía curiosidad por ver qué era posible hacer con los cuadricópteros”, explica, “y me pareció que hacer malabarismos con un palo era la labor perfecta para demostrar su alta maniobrabilidad y precisión”. De los seis meses totales dedicados al proyecto, Brescianini pasó dos con la parte más difícil del mismo: cuando el drone coge y equilibra el bastón.

“¿Cuándo debe cogerlo? ¿Dónde debe estar el bastón cuando lo coge? ¿Cómo hacemos el proceso?”, rememora sus preguntas iniciales al respecto, para a renglón seguido autocontestarse. “Decidimos que cogería el bastón exactamente en el mismo momento que rota sobre sí mismo para una posición de equilibrio tras el impacto, ya que de este modo es más fácil para el cuadricóptero equilibrarlo”.
Esto, que puede sonar sencillo, requiere que tan pronto como el bastón abandona el vehículo lanzador hay que predecir la variante trayectoria de vuelo y computar dónde será la mejor posición de recogida, que se mueve en un margen de unos 25 centímetros y debe hacerse en unos 0,64 segundos. Existen además varias maniobras para llegar a dicho punto. “Ninguna funcionó”, recuerda Brescianini, “hasta que aplicamos algoritmos de aprendizaje al sistema para compensar los errores sistemáticos que hacían los cuadrocópteros”.
Cinco intentos son los que necesitan los drones de media, entre que aprenden la posición de impacto y de sus errores sistemáticos, en ser capaces de coger el bastón. La máxima racha de capturas seguidas son cuatro. Aspectos como el desgaste de los propulsores, la posición de las baterías, el momento en que el bastón sale del vehículo lanzador… alteran las variables. Todos estos cálculos fueron posibles gracias a la Flying Machine Arena, un espacio de 10 metros cúbicos con colchonetas y un sistema de captura de movimientos que permite enviar y recibir datos de los vehículos en vuelo y que Brescianini define como una “plataforma para probar nuevas estrategias de control y aprendizaje de algoritmos”.
“La verdad es que yo soy el primer sorprendido de la cantidad de visitas del vídeo en estos pocos días”, confiesa tras felicitarle por el éxito de su estreno en YouTube, “aunque los drones han sido un tema muy popular en la prensa y, además, el vídeo enseña un problema que mucha gente ha intentado en casa. Prácticamente todo el mundo ha tratado de hacer equilibrios con un bastón”. Lo que ha probado mucha menos gente es hacerlo metiendo en la ecuación a un cuadricóptero.

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