SUPER, el robot aéreo capaz de navegar en entornos desconocidos de forma segura a alta velocidad
Un nuevo dron autónomo, llamado SUPER, revoluciona la navegación aérea al combinar alta velocidad y seguridad en entornos desconocidos. Con tecnología lídar y un innovador sistema de doble trayectoria, promete aplicaciones muy fiables en rescate, exploración y vigilancia.
Por Enrique Coperías
Este es el aspecto de SUPER, un microvehículo aéreo (MAV) de última generación capaz de moverse con soltura en entornes por los que nunca antes ha volado. Cortesía: Universidad de Hong Kong
Los drones autónomos han demostrado un enorme potencial en diversas industrias y desafíos, desde la búsqueda y rescate de víctimas de catástrofes hasta los deportes, la logística y las operaciones militares. Sin embargo, su implementación en escenarios complejos ha sido limitada, debido a su falta de confiabilidad y maniobrabilidad en entornos no estructurados.
Para que estos vehículos aéreos tengan un impacto potente en el mundo real, deben mejorar su capacidad para evitar obstáculos, operar en condiciones de baja visibilidad y seguir objetivos en movimiento.
Inspirados en la destreza de las aves para volar a alta velocidad entre árboles sin colisionar, Yunfan Ren y sus colegas de la Universidad de Hong Kong han desarrollado un microvehículo aéreo (MAV), que han bautizado con el nombre deSUPER (Safety-assured high-speed aerial robot). Este dron compacto, de 280 mm de distancia entre ejes y una relación empuje-peso superior a 5,0, combina tecnologías de vanguardia para lograr vuelos autónomos a más de 20 metros por segundo (72 km/h) con una tasa de éxito del 99,63% en entornos desconocidos.
Este avance marca un hito en la transición de los drones autónomos desde entornos de laboratorio hacia aplicaciones reales, con la posibilidad de revolucionar múltiples sectores.
Tres innovaciones para vuelos seguros y ultrarrápidos
Para lograr un equilibrio entre seguridad y velocidad, SUPER incorpora tres innovaciones clave. En primer lugar, cuenta con un lídar tridimensional avanzado, que supera las limitaciones de los sensores de cámara convencionales, los cuales sufren desenfoque de movimiento y tienen un rango de detección limitado de tres a cinco metros.
De forma resumida, puede decirse que un lídar es un sensor que utiliza láseres para medir distancias con alta precisión, para crear un mapa 3D del entorno.
En contraste, SUPER utiliza un lídar de estado sólido con un alcance de 70 metros, lo que le permite percibir obstáculos a gran distancia y operar eficazmente en condiciones de baja iluminación o incluso en completa oscuridad.
Además, emplea un sistema de navegación de doble trayectoria, en el que, en cada ciclo de planificación de ruta, genera dos trayectorias simultáneamente. La trayectoria exploratoria optimiza la velocidad y asume que algunas áreas desconocidas pueden estar libres de obstáculos, mientras que la trayectoria de respaldo prioriza la seguridad al moverse exclusivamente por zonas confirmadas como libres de obstáculos.
Si el lídar detecta un obstáculo en la ruta exploratoria, el dron cambia inmediatamente a la trayectoria de respaldo, y evita así posibles colisiones sin comprometer la eficiencia del vuelo.
En las pruebas de seguimiento de objetivos en movimiento, SUPER rastreó a una persona corriendo a través de un bosque sin perderlo de vista, superando significativamente a los drones convencionales.
Resultados en pruebas reales
Por último, su algoritmo de planificación ultrarrápido es diez veces más eficiente que los métodos anteriores, lo que reduce drásticamente el tiempo de cálculo y permite vuelos fluidos incluso en entornos congestionados.
Ren y su equipo sometieron a SUPER a rigurosos experimentos en escenarios del mundo real, enfrentándolo a drones comerciales y otros dos MAV de investigación en una serie de desafíos. En la navegación en bosques densos, SUPER pudo maniobrar entre árboles y obstáculos naturales a altas velocidades sin colisionar, mientras que un dron comercial con sensores de visión perdió de vista el objetivo y se detuvo repetidamente.
En cuanto a la evasión de cables eléctricos delgados, muchos drones comerciales no pueden detectar cables de alta tensión o ramas finas, pero SUPER logró evitarlos con éxito, incluso con un diámetro de apenas 2,5 mm, una hazaña casi imposible para otros sistemas de navegación aérea.
En las pruebas de seguimiento de objetivos en movimiento, SUPER rastreó a una persona corriendo a través de un bosque sin perderlo de vista, superando significativamente a los drones convencionales. Además, en los vuelos nocturnos y en entornos de baja iluminación, SUPER demostró su capacidad de operar sin problemas en condiciones de dusk y oscuridad total, a diferencia de los sistemas basados en visión, que dependen de iluminación externa.
El desempeño de SUPER fue 36 veces mejor que la mejor alternativa probada, ya que redujo los fallos de planificación y aumentó significativamente la velocidad de navegación.
Comparación con otros drones
El siguiente cuadro muestra cómo SUPER supera a los drones comerciales y de investigación en múltiples aspectos:
Desafíos y oportunidades futuras
Aunque SUPER marca un importante avance en la navegación autónoma, los investigadores reconocen que aún hay áreas de mejora. En cuanto a la miniaturización del hardware, aunque el lídar utilizado es más ligero que los modelos anteriores, sigue siendo más grande y pesado que los sensores de cámara.
En palabras de Ren, un desarrollo en lídares más compactos y eficientes podría permitir el diseño y fabricación MAV aún más ágiles. La optimización aerodinámica también es un aspecto clave, ya que rediseñar el dron para reducir la resistencia al aire podría aumentar aún más su velocidad y mejorar la estabilidad en condiciones extremas.
Por otro lado, la predicción de obstáculos en movimiento sigue siendo un desafío. Aunque SUPER evita colisiones con éxito, actualmente no predice el movimiento de objetos dinámicos. La integración de inteligencia artificial avanzada permitiría una mejor anticipación, optimizando su desempeño en entornos urbanos densos o en misiones de búsqueda y rescate.
El dron SUPER puede alcanzar una velocidad punta de 72 Km/h.
Impacto y aplicaciones potenciales
El éxito de SUPER abre la puerta a una nueva era en la robótica aérea autónoma, con aplicaciones en diversos sectores. En búsqueda y rescate, puede operar en terrenos peligrosos o inaccesibles para humanos, facilitando misiones de emergencia en entornos hostiles. También es ideal para la exploración y mapeo autónomo, ya que podría realizar trabajos como son el reconocimiento de cuevas, zonas de desastre y otros espacios desconocidos sin riesgo para los operadores humanos.
En el ámbito de la inspección de infraestructuras críticas, como redes eléctricas u oleoductos, su capacidad para detectar obstáculos de poco calibre lo convierte en una herramienta invaluable para el mantenimiento y la prevención de fallos. Además, SUPER puede desempeñar un papel fundamental en seguridad y vigilancia, patrullando áreas extensas sin intervención humana, optimizando la supervisión de espacios sensibles.
En el mundo del deporte y el entretenimiento, SUPER podría revolucionar la forma en que se capturan eventos en vivo, siguiendo a atletas o vehículos en tiempo real con una precisión inigualable. Dado su impresionante desempeño, es probable que en los próximos años veamos drones autónomos ultrarrápidos operando en múltiples industrias, transformando la manera en que interactuamos con la tecnología aérea.
El MAV más rápido y seguro desarrollado hasta la fecha
SUPER no es solo un dron más en el mundo de la robótica aérea: representa un cambio de paradigma en la navegación autónoma de alta velocidad, según los autores del estudio, que aparece publicado en el último número de la revista Science Robotics. Su combinación de percepción avanzada, algoritmos eficientes y maniobrabilidad extrema lo convierte en el MAV más rápido y seguro desarrollado hasta la fecha.
Este avance podría acelerar la adopción de drones autónomos en sectores críticos, y abre la posibilidad de un futuro donde estos vehículos sean parte integral de la vida cotidiana, desde misiones de rescate hasta entregas ultrarrápidas y vigilancia autónoma.
Con más mejoras en hardware y software, el cielo es el límite para SUPER y la próxima generación de MAV autónomos. ▪️
Fuente: Yunfan Ren et al. Safety-assured high-speed navigation for MAVs. Science Robotics (2025). DOI:10.1126/scirobotics.ado6187
