image: Researchers at North Carolina State University have developed a combination of software and hardware that will allow them to use unmanned aerial vehicles (UAVs) and insect cyborgs, or biobots, to map large, unfamiliar areas -- such as collapsed buildings after a disaster. view more
Credit: Edgar Lobaton
Investigadores de la North Carolina State University, USA, han desarrollado software y hardware que les permitirá usar drones e insectos cyborg (o biobots) para explorar grandes áreas desconocidas como edificios derrumbados después de un desastre.
"La idea sería liberar a un enjambre de biobots como por ejemplo cucarachas a control remoto equipados con sensores en un edificio colapsado u otra zona peligrosa," dice Edgar Lobatón, un profesor asistente de Ingeniería Eléctrica y de Computadora en NC State University y coautor de dos artículos describiendo el trabajo.
"Usando tecnología de control remoto, planeamos restringir el movimiento de los biobots a un área definida," dice Lobatón. "Esa zona se definiría de acuerdo a la proximidad a un transmisor en el drone. Por ejemplo, podríamos prevenir que los biobots estén a más de 20 metros del drone."
Los biobots se moverían libremente dentro de esta área. Ellos mandarían una señal a los investigadores a través de las ondas de radio cuando los biobots se hayan acercado los unos a otros, y el software podría convertir los datos de los sensores a un bosquejo del área que se está explorando.
Una vez que el programa ha recibido suficientes datos para crear el mapa del área definida, el drone se movería hacia adelante para posicionarse sobre la siguiente sección adyacente que no ha sido explorada. Los biobots se moverían con él, y se repite el proceso de exploración. El software conecta el nuevo mapa al anterior. Este proceso se puede repetir hasta que toda la región o estructura se halla explorado y ese mapa luego podría ser utilizado por equipos de primeros auxilios u otras autoridades.
"Esto tiene utilidad para áreas como por ejemplo edificios derrumbados, donde no se puede utilizar GPS," Lobatón dice. "Una señal de radio fuerte desde el drone podría penetrar en cierta capacidad hasta dentro de un edificio derrumbado, manteniendo el enjambre de biobot dentro del área definida. Y mientras podamos obtener una señal de alguno de los biobots, seriamos capaces de recuperar datos del resto del enjambre. Basado en los datos experimentales, sabemos que vamos a perder algunos de los biobots, pero esto no debería impedir que recuperemos suficientes datos para producir un mapa de la región que se está explorando."
Co autor Alper Bozkurt, profesor de Ingeniería Eléctrica y de Computadora en NC State University, ha construido previamente biobots usando cucarachas. Sin embargo, para demonstrar su nueva tecnología para construir mapas de regiones desconocidas, el equipo de investigación se basó en robots de 5 centímetros que se mueven como las cucarachas.
En su experimento, dejaron que los robots exploren un laberíntico, en vez de un transmisor en un drone se usó una cámara montada a dos metros sobre el laberinto y una pequeña cerca para mantener los robots in el área definida que fueron conectados a una plataforma con ruedas. La plataforma fue movida mientras los robots creaban un mapa de la zona que estaban explorando (un video del experimento está disponible en https://www.youtube.com/watch?v=OWnrGsJEw6s&feature=youtu.be).
"Anteriormente, habíamos desarrollado un software que nos ha permitido crear mapas de áreas pequeñas con biobots, pero nuestro nuevo trabajo nos permite explorar áreas mucho más grandes y unir los mapas para dar una perspectiva global de la región. Este proceso es mucho más práctico y podrá ayudar a localizar a sobrevivientes después de un desastre, encontrar una manera segura de llegar a los sobrevivientes, o para ayudar a los equipos de primeros auxilios a determinar que tan estructuralmente seguro un edificio es.
"El siguiente paso es replicar estos experimentos usando biobots, por lo cual estamos bastante entusiasmados," dice Lobatón.
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Un artículo en la teoría detrás de la construcción de los mapas usando información acerca de la cercanía de los biobots, Geometric Learning and Topological Inference with Biobotic Networks, ha sido publicado en IEEE Transactions on Signal and Information Processing over Networks. Otro artículo acerca del mecanismo usado para construir los mapas en un área definida y luego conectarlos ha sido publicado en Robotics and Autonomous Systems. El tercer coautor en ambos artículos es Alireza Dirafzoon, a previo estudiante de doctorado en NC State University. El trabajo fue fundado por el National Science Foundation en los USA a través de la beca federal CNS-1239243.
Journal
Robotics and Autonomous Systems