Revolucionando el vuelo Tailsitter: Los innovadores algoritmos de planificación de trayectorias del MIT
Los investigadores del MIT han abierto nuevos caminos en el campo de la robótica aérea al desarrollar algoritmos de vanguardia para la planificación precisa de trayectorias y el control de aviones tailsitter.
Los algoritmos aprovechan la excepcional maniobrabilidad y versatilidad de los tailsitters, permitiéndoles realizar maniobras atrevidas como el vuelo lateral e invertido. Además, estos algoritmos son muy eficaces desde el punto de vista computacional y permiten planificar trayectorias complejas en tiempo real.
Desafiando la norma
Contrariamente a los enfoques tradicionales, que simplifican la dinámica del sistema o se basan en modelos separados para los modos helicóptero y avión, el innovador planteamiento del MIT destaca por encima de los demás.
El principal autor, Ezra Tal, investigador científico del Laboratorio de Sistemas de Información y Decisión (LIDS) del MIT, subraya el objetivo de explotar al máximo las capacidades de los tailsitters en toda su envolvente de vuelo.
Demostración de una agilidad sin precedentes
Los miembros del equipo del MIT, dirigidos por Ezra Tal, demostraron la destreza de sus algoritmos de control y generación de trayectorias mediante maniobras de tailsitter asombrosas. Entre ellas, bucles, volteretas, giros de escalada e incluso actuaciones acrobáticas sincronizadas de varios tailsitters en una carrera de drones.
Además del espectáculo, estos algoritmos encierran un inmenso potencial de aplicaciones prácticas. Los emisores de cola, equipados con esta tecnología, podrían navegar de forma autónoma por entornos dinámicos, como edificios derrumbados, para buscar supervivientes evitando obstáculos.
En el equipo de investigación participan Ezra Tal, Gilhyun Ryou, estudiante de posgrado del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática (EECS), y el autor principal Sertac Karaman, profesor asociado de Aeronáutica y Astronáutica y director de LIDS. Los resultados de la investigación se publican en IEEE Transactions on Robotics.
Las complejidades de los “tailsitters
Hace tiempo que los Tailsitters, aeronaves cuya historia se remonta a Nikola Tesla en 1928, se enfrentan a problemas de control. A diferencia de los drones más convencionales, presentan complejidades de movimiento únicas que dificultan la planificación y el control de la trayectoria.
Para superarlos, los investigadores del MIT adoptaron un modelo de dinámica global aplicable a todas las condiciones de vuelo, desde despegues verticales hasta vuelos hacia delante o hacia los lados. Para asegurar la eficacia del modelo, aprovecharon una propiedad técnica llamada “planitud diferencial”.
Redefiniendo la generación de trayectorias
En la generación de trayectorias es fundamental garantizar que el avión pueda ejecutar la trayectoria prevista. Los “tailsitters”, con sus intrincados sistemas, suelen requerir cálculos exhaustivos para verificar la viabilidad de la trayectoria.
No obstante, el enfoque del MIT utiliza la planitud diferencial para evaluar rápidamente la viabilidad de la trayectoria, lo que agiliza el proceso de planificación y permite planificar la trayectoria en tiempo real.
Este algoritmo del MIT tiene en cuenta una amplia gama de condiciones de vuelo, pasando sin problemas del vuelo vertical al horizontal y de las maniobras laterales a las invertidas. Este enfoque integral lo diferencia de las investigaciones anteriores, que a menudo se centraban en los cuadricópteros debido a su simplicidad.
El Tailsitter abre una nueva era
La tecnología innovadora del MIT abre las puertas a diversas aplicaciones, desde la tecnología de consumo hasta las inspecciones industriales a gran escala, en las que puede brillar la eficacia del vuelo hacia delante de los tailsitters.
El MIT probó sus algoritmos en un espacio de vuelo interior, demostrando la capacidad de un tailsitter para ejecutar maniobras complejas, incluidos giros rápidos de ascenso. Un “espectáculo aéreo” sincronizado de tailsitter mostró bucles, giros bruscos y una navegación por puertas precisa, posible gracias al uso de la planitud diferencial en su modelo.
Ampliando el horizonte de la planicidad diferencial
La aplicación de la planitud diferencial, desarrollada inicialmente para sistemas mecánicos básicos, ha evolucionado para mejorar las capacidades de aviones de ala fija como los tailsitters. Los investigadores prevén aplicaciones potenciales más allá de la aviación.
El siguiente reto del MIT es adaptar su algoritmo al vuelo totalmente independiente en exteriores, donde factores ambientales como el viento pueden influir significativamente en la dinámica de las aeronaves de ala fija.
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