Un sistema desarrollado en la UGR dota de «conciencia» espacial a los enjambres de drones

Un equipo de la Universidad de Granada (UGR) ha elaborado un sistema que dota a los enjambres de drones de «conciencia» individual y de grupo para no depender de apoyo externo. La tecnología desarrollada consigue que esos grandes grupos de robots voladores actúen unidos como lo harían grandes bandadas de pájaros, bancos de peces o las colonias de hormigas.

Así lo ha dado a conocer la UGR en un comunicado de prensa recogida por Europa press, en el que apunta que la revolución tecnológica basada en enjambres de drones, con aplicaciones que abarcan desde la defensa hasta la gestión de emergencias, continúa encontrándose con un obstáculo fundamental como es la ausencia de una conciencia espacial distribuida que permita a cada unidad conocer tanto la posición de sus vecinas como la configuración global del enjambre.

Y exponen que los sistemas actuales dependen de mecanismos centralizados o de protocolos que se saturan cuando el número de drones aumenta, lo que limita la escalabilidad y obliga a recurrir a infraestructuras externas como el GPS.

‘Aerosense’

En este contexto, el equipo del ‘Swarm Systems Lab’ de la Universidad de Granada, dirigido por Héctor García de Marina, ha desarrollado ‘Aerosense’, un sistema de aviónica específicamente diseñado para que los drones operen con autonomía colectiva sin apoyarse en infraestructura externa.

La propuesta integra transceptores de banda ultraancha (UWB) y protocolos propios que operan directamente sobre la capa física para dotar al enjambre de capacidades de cálculo distribuido en tiempo real.

A partir de los avances del proyecto ‘ERC Starting Grant’ llamado ‘Controlling imperfect robot swarms’ (Controlando enjambres de robots imperfectos o iSwarm, conseguido por García de la Marina en octubre de 2023 y dotado con 1,5 millones de euros durante cinco años), los investigadores han implementado algoritmos de consenso distribuido que permiten a cada dron estimar posiciones relativas, así como propiedades globales del enjambre, como el centroide y los momentos espaciales.

A diferencia de los enfoques existentes que dirigen los algoritmos distribuidos a través de capas centralizadas, ‘Aerosense’ proporciona computación distribuida nativa como servicio de red.

El punto de partida de esta solución es un problema habitual en los enjambres robóticos. A gran escala, explica García de la Marina, «los enjambres de robots son en la actualidad increíblemente frágiles ante las imperfecciones inevitables en sistemas reales. Estas se van amplificando a lo largo de grandes cantidades de robots que interaccionan, haciendo impredecible el comportamiento y rendimiento del enjambre».

Como si fueran bandadas de pájaros

‘Aerosense’ consigue que esas grandes cantidades de robots actúen unidas, al modo en que lo harían grandes bandadas de pájaros, bancos de peces o, también, las colonias de hormigas.

El proyecto acomete este problema desde un punto de vista distinto al mayoritario: caracterizar el impacto de las imperfecciones para encontrar, y explotar, los patrones que subyacen al aparente caos en los comportamientos colectivos, permitiendo así escalar y diseñar enjambres con unidades imperfectas.

El desarrollo se articula en varias líneas complementarias: ‘firmware’ empotrado sobre microcontroladores UWB, refinamiento teórico mediante métodos de teoría de grafos y arquitecturas multicanal, campañas de ensayos de vuelo con iteraciones semanales y acciones orientadas a transferencia y validación de mercado.

Las primeras demostraciones se llevan a cabo con enjambres de diez drones, considerado el punto óptimo actual, y representan el paso clave hacia despliegues superiores a las cien unidades. Este avance inicial consolida la base tecnológica necesaria para futuras implementaciones a gran escala sin recurrir a infraestructuras externas.