Un nuevo centro de investigación y desarrollo (I+D) aeroespacial llamado Lift es el último de una serie de esfuerzos de colaboración para ayudar a desarrollar la tecnología de drones, y una industria de drones, en Finlandia. El proyecto involucra a una comunidad de expertos, y uno de los miembros fundadores es el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia.
Propiedad del estado finlandés, VTT es uno de los principales de Europa organizaciones de investigación y tecnología (RTO). Su función es promover la utilización y comercialización de la investigación y la tecnología en los negocios y la sociedad.
Aproximadamente un tercio de la financiación de VTT proviene del gobierno finlandés, y otro tercio proviene de proyectos financiados con fondos públicos y conjuntos, como proyectos de la UE y proyectos nacionales.
hannu karvonencientífico senior y líder de ecosistemas para sistemas autónomos en VTT, dice: “El otro tercio proviene de proyectos comerciales, financiados por el trabajo del cliente, que generalmente está bajo un acuerdo de confidencialidad. [NDA] y no puede ser discutido públicamente. Estos proyectos comerciales generalmente involucran investigación por contrato aplicada para una organización específica o grupo de organizaciones”.
La participación de VTT en este último proyecto surgió del trabajo de Karvonen en la construcción de un ecosistema con socios hace cinco años. El ecosistema, llamado Repensando la Autonomía y la Seguridad (RAAS), se enfoca en sistemas autónomos y en drones.
Dado que las plataformas de drones integran varias tecnologías diferentes, ejecutar este tipo de proyectos juega con una de las fortalezas de VTT: una gran organización con investigación en muchos dominios diferentes puede reunir a una variedad de expertos con relativa facilidad. El ecosistema brinda a las personas una forma formal de colaborar, aprovechando la experiencia en robótica, imágenes remotas, investigación espacial, desarrollo de baterías, investigación de seguridad e ingeniería de factores humanos, que es el área de enfoque de Karvonen.
La generación actual de drones, o más específicamente, vehículos aéreos no tripulados (UAV), funciona principalmente a través de controles manuales, con un operador humano controlando un solo dron. Por lo general, los vuelos se planifican para permitir que el operador vea el dron en todo momento, manteniendo una línea de visión directa.
Uno de los desafíos actuales es mantener los drones en el aire durante más tiempo y hacer que viajen distancias más largas. El peso, las condiciones climáticas y la potencia de la batería son limitaciones. Una vez que las baterías mejoren para manejar tiempos de vuelo más largos y cargas útiles más pesadas, algunos de los casos de uso más interesantes comenzarán a tener sentido desde una perspectiva comercial.
Otro conjunto de obstáculos que se interponen en el camino del uso a gran escala de los UAV es la aceptación del público. El público aún no está listo para tener drones zumbando en el aire. La mayoría de las personas lo encuentran molesto, y algunos incluso tienen miedo.
“Creo que debemos poner más énfasis en la aceptación pública y los factores humanos, antes de que los drones puedan usarse más ampliamente”, dice Karvonen. “Hay cierta aceptación cuando se trata de drones que realizan misiones de emergencia y rescate, pero aún no estamos listos para aceptarlos para aplicaciones menos críticas, como la entrega”.
VTT realiza una amplia gama de servicios y soluciones de investigación e innovación para apoyar el desarrollo de sistemas aéreos no tripulados (UAS). Están trabajando en la autonomía y el enjambre de drones, y en algoritmos de IA relacionados. También están construyendo y operando entornos de prueba de gestión del espacio aéreo en Finlandia. Un proyecto importante es hacer que la aviación tripulada y no tripulada trabajen juntas para estar en el mismo espacio aéreo.
Otra área clave en la que está trabajando VTT es hacer que los drones sean más resistentes a la intemperie. Con el duro clima invernal en Finlandia, VTT está bien situado para ayudar a desarrollar drones que operen en condiciones árticas.
También ayuda a desarrollar soluciones para situaciones de emergencia, por ejemplo, para la detección y seguimiento de incendios forestales. Están particularmente involucrados en el desarrollo del concepto de operaciones (ConOps) para sistemas sociotécnicos complejos donde los factores humanos juegan un papel importante. Deben tenerse en cuenta los hábitos y prácticas de trabajo de los usuarios expertos.
“Analizamos los tipos de interfaces de usuario que se necesitan en el centro de mando y control para gestionar una situación crítica”, dice Karvonen. “En relación con eso, también estamos trabajando en visualización y control basados en realidad aumentada para operaciones de drones, que es un área futurista e interesante”.
VTT también está trabajando extensamente en diferentes tipos de fuentes de energía que permitirán futuros drones, incluidas tecnologías de baterías e hidrógeno, como las celdas de combustible. Esas tecnologías mejorarán los tiempos de vuelo y harán posible una mayor carga útil en el futuro.
Luego está la tecnología de sensores, las soluciones de visión por computadora e incluso el desarrollo de radares para soluciones anti-UAS, que es cuando detecta drones desde el aire y los obliga a bajar, por ejemplo, cuando un avión está volando ilegalmente en un entorno de aeropuerto o alrededor. un estadio. Esas soluciones generalmente se enfocan en aplicaciones relacionadas con la seguridad y la defensa.
Naturalmente, dado que los UAV vuelan al aire libre, necesitan buena conectividad y seguridad cibernética. VTT también está trabajando en esas cosas.
La importancia de la tecnología de drones para Finlandia
“Según un estudio reciente, Finlandia es uno de los líderes mundiales en el impacto de su investigación con drones”, dice Karvonen. “Tenemos investigación de alta calidad aquí, pero también tenemos una industria que lleva la tecnología al mercado. Tenemos empresas que producen drones y que pueden ofrecer toda la tecnología y operar en muchas áreas de aplicación”.
Los drones también se utilizan en Finlandia para fotografía y video aéreos. Las transmisiones de video brindan un buen conocimiento de la situación, por ejemplo, para la policía y los bomberos. De hecho, la policía finlandesa es el mayor operador de drones del país.
Otro gran caso de uso en Finlandia es en las inspecciones de edificios e infraestructuras. Los UAV se utilizan para comprobar edificios en busca de fugas de calor y para comprobar el estado de puentes o palas de aerogeneradores. Se utilizan para monitorear los sistemas de energía, verificar el estado de las líneas eléctricas e inspeccionar el entorno alrededor de las líneas eléctricas.
Finlandia es uno de los líderes mundiales en el impacto de su investigación con drones. Tenemos investigación de alta calidad aquí, pero también tenemos una industria que lleva la tecnología al mercado.
Hannu Karvonen, VTT
La mitad de Finlandia está rodeada por mar, por lo que los drones voladores son útiles para detectar derrames de petróleo y productos químicos o para “olfatear” los gases de los barcos para monitorear las emisiones. Los drones se utilizan para mapeo remoto y vigilancia de seguridad, monitoreo de áreas industriales y patrullaje de fronteras. La búsqueda y el rescate (buscar personas desaparecidas o extraviadas con una cámara térmica) es una gran aplicación.
Alauna empresa de Alphabet, está operando en Finlandia, entrega de alimentos por dron en Helsinki. Entregan a un área en particular durante el verano cuando hace buen tiempo. El año pasado, se probó un sistema experimental para entregar desfibriladores de emergencia a pacientes con infartos.
“Tenemos autoridades reguladoras y de seguridad muy colaboradoras”, dice Karvonen. “Son positivos hacia las innovaciones en general y las soluciones de drones en particular. Por eso Wing ha podido hacer sus operaciones aquí.
“Otro impulsor de los drones es que Finlandia es un país grande y necesitamos apoyar las áreas remotas. Los drones pueden funcionar como nodos de retransmisión para mejorar la cobertura de la red móvil. Si hay un gran incendio forestal en algún lugar remoto, por ejemplo, puede proporcionar una mejor conectividad al área. Nokia y otras empresas están interesadas en este tipo de cosas, que mejoran la red móvil.
“En septiembre, VTT y socios anunció el nuevo centro de investigación en Finlandia para operaciones de drones y UAM, llamado LIFT Future Aerospace Center. Podemos hacer todo tipo de experimentos en el nuevo centro de pruebas, que está ubicado en el Aeródromo Este de Helsinki. Es una especie de banco de pruebas para hacer cosas en este entorno real de aeródromo”.
La investigación sobre UAS resistentes a todo clima es importante para Finlandia, así como para el resto del norte de Europa y lugares como Canadá. Finlandia puede ofrecer pruebas de invierno para drones, como ya lo hacen para probar neumáticos de automóviles en Laponia. VTT ha instalado un túnel de viento helado donde generan condiciones climáticas adversas para ver qué tan bien resisten los drones.
Otro uso importante de los drones es detectar una fuente de humo e ir a esa fuente para verificar si existe un peligro real. Podría ser solo una chimenea o un incendio en un campamento, pero si realmente es un incendio forestal, se puede monitorear el incendio forestal desde diferentes ángulos desde el aire utilizando diferentes tipos de sensores, como cámaras térmicas.
“Puedes ver a través del humo con este tipo de cámara, por lo que puedes ver hacia dónde avanza el frente de fuego, a qué velocidad, etc.”, dice Karvonen. “Ese tipo de información es muy útil para que la brigada de bomberos apoye la conciencia situacional al combatir un gran incendio forestal y organizar las cuadrillas de extinción de incendios de manera eficiente. Si el incendio se produce en un lugar remoto, entonces se podría establecer una conectividad de alta velocidad para esa zona con la ayuda de drones”.
Tecnología de drones en los próximos cinco años
Para prepararse para el futuro, VTT desarrolló una hoja de ruta de impacto de cinco años. Una cosa que esperan es una gama más amplia de servicios de gestión de tráfico no tripulados (UTM) en toda Europa. Una mejor gestión del tráfico permitirá muchas cosas, incluida la logística basada en drones. También permite elevar el nivel de automatización de manera segura y que una combinación de aeronaves tripuladas y no tripuladas operen en el mismo espacio aéreo.
En el futuro, la operación semiautónoma se volverá más común, al igual que las operaciones más allá de la línea de visión visual (BVLOS). Además, un operador no controlará necesariamente un solo dron; incluso podría monitorear una flota de drones, que realizan de forma autónoma sus rutas de vuelo o sus misiones. El operador intervendría solo cuando sea necesario, como si surge un problema técnico o ocurre un evento inesperado.
Karvonen agrega: “Veo tres tendencias generales en el futuro. Una es que la aviación va a ser verde y limpia, con soluciones dirigidas a la neutralidad de carbono, utilizando sistemas de propulsión eléctrica o fuentes de energía basadas en hidrógeno, como las pilas de combustible.
“Otra gran tendencia será la servitización. Eso puede significar cualquier cosa, desde servicios de movilidad bajo demanda, como vuelos en taxi para particulares, hasta logística rápida bajo demanda por aire. Cada vez es más común decir que no siempre tienes que comprar cosas, sino que usas un servicio.
“Entonces la tercera tendencia es la autonomía. Los niveles más altos de automatización permiten todo tipo de cosas, incluido el enjambre”.
Los enjambres de drones se están implementando gradualmente de manera limitada en áreas específicas, como misiones de búsqueda y rescate, monitoreo de desastres y lucha contra incendios forestales. Pero VTT espera que los enjambres de drones se vuelvan más comunes una vez que aumente el nivel de autonomía. Esto permitirá nuevos casos de uso, como la inspección de áreas geográficas o la organización de misiones de rescate de manera muy eficiente.
Incluso cuando el nivel de autonomía aumente, seguirá siendo necesario contar con salas de control, centros de comando y control que permitan que los operadores humanos se hagan cargo cuando sea necesario. En un centro de control mal diseñado, el operador podría tener que pasar horas simplemente monitoreando los UAV, y luego, después de 12 horas, sucede algo que requiere intervención. En ese momento, es posible que el operador no esté prestando atención.
“Un gran desafío con estos niveles más altos de automatización es cómo mantener a los operadores involucrados en el proceso de lo que está sucediendo y mantener su conocimiento de la situación en un nivel suficientemente bueno”, dice Karvonen. “Estamos trabajando en algunas soluciones de interfaz de usuario para respaldar esta vigilancia y conciencia situacional de una mejor manera”.
Los operadores podrán evaluar el entorno de los drones en pantallas y a través de otros sensores. Las futuras interfaces humanas tendrán que ser lo suficientemente significativas e interesantes para que un operador controle enjambres de drones en áreas remotas. Los investigadores de VTT están trabajando para hacer que los sistemas sean lo más robustos posible. Después de todo, dominar la tecnología de drones no es solo un área de investigación interesante para Finlandia. También es una parte necesaria del futuro del país.
