Un vehículo terrestre no tripulado ( UGV ) es un vehículo que opera en contacto con el suelo sin presencia humana a bordo. Los UGV se pueden utilizar para muchas aplicaciones en las que resulta inconveniente, peligroso, costoso o imposible utilizar un operador humano a bordo. Normalmente, el vehículo cuenta con sensores para observar el entorno y controla de forma autónoma su comportamiento o utiliza un operador humano remoto para controlar el vehículo mediante teleoperación .
El UGV es el equivalente terrestre de los vehículos aéreos no tripulados , los vehículos submarinos no tripulados y los vehículos de superficie no tripulados . La robótica no tripulada se está desarrollando activamente para uso tanto civil como militar.
En 1904, el ingeniero español Leonardo Torres Quevedo estaba desarrollando un sistema de control por radio al que llamó Telekino . Eligió realizar una prueba inicial con un vehículo terrestre de tres ruedas ( triciclo ), que tenía un alcance efectivo de 20 a 30 metros, el primer ejemplo conocido de un vehículo terrestre no tripulado. [1] [2]
Los primeros prototipos de drones robóticos explosivos fueron los 'torpedos terrestres' Aubriot-Gabet inventados en Francia en 1915 [3] y el Crocodile Schneider-Creusot , 20 ejemplares se pusieron en servicio con el 2.º ejército francés en julio de 1915. [4]
En la edición de octubre de 1921 de la revista World Wide Wireless de RCA se informó sobre un automóvil en funcionamiento controlado a distancia . El coche se controlaba de forma inalámbrica por radio; Se pensó que la tecnología podría adaptarse a los tanques. [5] En la década de 1930, la URSS desarrolló el Teletank , un pequeño tanque armado con una ametralladora. Estaba controlado remotamente por radio desde otro tanque. Los teletanques operaron en la Guerra de Invierno (1939-1940) entre Finlandia y la URSS y al comienzo de la Guerra Germano-Soviética después de que Alemania invadiera la URSS en 1941. Durante la Segunda Guerra Mundial, los británicos desarrollaron una versión radiocontrolada de su Matilda. II tanque de infantería en 1941. Conocido como "Príncipe Negro", habría sido utilizado para disparar cañones antitanques ocultos o para misiones de demolición. Debido a los costos de conversión del sistema de transmisión del tanque a cajas de cambios tipo Wilson , se canceló un pedido de 60 tanques. [6]
A partir de 1942, la Wehrmacht alemana utilizó la mina de orugas Goliath para trabajos de demolición por control remoto. El Goliath era un vehículo de orugas que transportaba 60 kg de carga explosiva, dirigida a través de un cable de control. Modeló un vehículo de orugas francés en miniatura encontrado después de la derrota alemana de Francia en 1940. La combinación de costo, baja velocidad, dependencia de un cable para el control y mala protección contra las armas hizo que el Goliat no se considerara un éxito.
El primer gran esfuerzo de desarrollo de robots móviles, llamado "Shakey" , tuvo lugar durante la década de 1960 como un estudio de investigación para la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de Estados Unidos (DARPA). Shakey era una plataforma con ruedas que tenía una cámara de televisión, sensores y una computadora para ayudar a guiar sus tareas de recoger bloques de madera y colocarlos en ciertas áreas según órdenes. Posteriormente, DARPA desarrolló una serie de robots terrestres autónomos y semiautónomos, a menudo en colaboración con el ejército de EE. UU . Como parte de la Iniciativa de Computación Estratégica de 1983-1993, DARPA c. En 1985 se demostró el vehículo terrestre autónomo [7] (ALV), el primer UGV que podía navegar de forma completamente autónoma dentro y fuera de las carreteras a velocidades útiles. [8] [ necesita cotización para verificar ]
El 29 de marzo de 2024, como parte de la Campaña del Este de Ucrania en la Guerra de Ucrania , un pelotón de UGV rusos equipados con lanzagranadas automáticos AGS-17 fue desplegado para un asalto cerca de la ciudad de Berdychi en Ucrania, marcando el primer uso de UGV para ataques directos en primera línea. [9]
Los UGV generalmente incluyen: una plataforma de vehículo, sensores, sistemas de control, interfaz de guía, enlaces de comunicación y funciones de integración de sistemas. [10]
La plataforma puede ser un automóvil, camión, vehículo todo terreno , etc., e incluye el aparato locomotor, sensores y fuente de energía. Las orugas, las ruedas y las piernas son formas comunes de locomoción. La plataforma puede incluir un cuerpo articulado y puede unirse con otras unidades. [10] [11] Las fuentes de energía pueden ser motores de combustión interna, baterías o hidrógeno. [12]
Los sensores crean un modelo del entorno que muestra otros vehículos, peatones y obstáculos. También localizan el vehículo en la ruta de navegación. Los sensores pueden incluir brújulas, odómetros, inclinómetros, giroscopios, cámaras, telémetros láser y ultrasónicos, radios GPS y tecnología infrarroja. [10] [13]
Los vehículos terrestres no tripulados generalmente se consideran operados a distancia o autónomos, aunque el control de supervisión es una combinación de operación autónoma y remota. [14]
Un UGV operado a distancia está controlado por un operador humano. El operador toma decisiones basándose en la observación visual directa o en sensores como cámaras. Un ejemplo básico de funcionamiento remoto sería un coche de juguete teledirigido.
Ejemplos:
Un UGV autónomo (AGV) es un robot autónomo que reemplaza el controlador humano con tecnologías de inteligencia artificial . El vehículo utiliza sensores para alimentar un modelo del entorno, que respalda un sistema de control que determina la siguiente acción. Esto elimina la necesidad de que los humanos vigilen el vehículo.
Un vehículo autónomo debe tener la capacidad de:
Un robot también podría aprender de forma autónoma. El aprendizaje autónomo incluye la capacidad de:
Las máquinas armadas autónomas deben distinguir entre combatientes y civiles. Esto es particularmente cierto en conflictos donde los combatientes se disfrazan intencionalmente de civiles para evitar ser detectados. Incluso los sistemas muy precisos pero imperfectos pueden provocar pérdidas civiles inaceptables.
La interfaz entre la máquina y el operador humano puede incluir un joystick, software autónomo o comandos de voz. [10]
La comunicación entre el UGV y la estación de control se puede realizar mediante radio o fibra óptica. Puede incluir comunicación con otras máquinas y robots. [10]
Los diversos elementos de hardware y software deben trabajar juntos para producir los resultados deseados. [10] [19]
En 2024 se utilizaba una amplia variedad de UGV. Por lo general, reemplazan a los humanos en situaciones peligrosas, como el manejo de explosivos y en vehículos para desactivar bombas , donde se necesita fuerza adicional o un tamaño más pequeño, o donde los humanos no pueden ir con seguridad. Las aplicaciones militares incluyen vigilancia, reconocimiento y adquisición de objetivos. [14] Se utilizan en industrias como la agricultura, la minería y la construcción. [20] Los UGV son eficaces en operaciones navales y para la Infantería de Marina en combate; pueden ayudar en operaciones logísticas terrestres y marítimas. [21]
Se están desarrollando UGV para operaciones de mantenimiento de la paz , vigilancia terrestre, operaciones de portero/puestos de control, presencia en las calles urbanas y para mejorar las redadas policiales y militares en entornos urbanos. Los UGV pueden "atraer el primer fuego" de los adversarios, lo que reduce las bajas militares y policiales. [22] Además, los UGV se utilizan en misiones de rescate y recuperación y se utilizaron para encontrar supervivientes después del 11 de septiembre en la Zona Cero . [23]
El proyecto Mars Exploration Rover de la NASA incluyó dos UGV, Spirit y Opportunity. Ambos se desempeñaron más allá de los parámetros de diseño. Esto se atribuye a sistemas redundantes, un manejo cuidadoso y una toma de decisiones de interfaz a largo plazo. [10] Opportunity y su gemelo, Spirit , son vehículos terrestres de seis ruedas impulsados por energía solar. Fueron lanzados en julio de 2003 y aterrizaron en lados opuestos de Marte en enero de 2004. Spirit operó nominalmente hasta que quedó atrapado en arena profunda en abril de 2009, durando más de 20 veces más de lo esperado. [24] Opportunity estuvo operativo durante más de 14 años, más allá de su vida útil prevista de tres meses. Curiosity aterrizó en Marte en septiembre de 2011 y desde entonces su misión original de dos años se ha extendido indefinidamente. [ cita necesaria ]
Las aplicaciones civiles están automatizando procesos en entornos de fabricación. [25] Trabajan como guías turísticos autónomos para el Museo Carnegie de Historia Natural y la Exposición Nacional Suiza. [10]
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Los UGV son un tipo de robot agrícola . Los tractores no tripulados pueden funcionar las 24 horas del día, para cumplir con períodos cortos de cosecha. Los UGV se utilizan para fumigar y diluir. [26] Pueden utilizarse para controlar la salud de los cultivos y el ganado. [27]
En el entorno de fabricación, los UGV se utilizan para transportar materiales. [28] Las empresas aeroespaciales utilizan estos vehículos para posicionar con precisión y transportar componentes pesados y voluminosos entre estaciones de fabricación, lo que es más rápido que usar grúas grandes y puede mantener a las personas fuera de áreas peligrosas. [29]
Los UGV se pueden utilizar para atravesar y mapear túneles mineros. [30] Se están desarrollando UGV que combinan radar, láser y sensores visuales para mapear superficies rocosas en 3D en minas a cielo abierto. [31]
En el sistema de gestión de almacenes, los UGV tienen múltiples usos, desde transferir mercancías con montacargas y transportadores autónomos hasta escanear existencias y realizar inventarios. [32] [33] Los vehículos guiados automatizados se utilizan ampliamente en almacenes para manipular mercancías que son peligrosas para los humanos (por ejemplo, mercancías corrosivas e inflamables) o que necesitan un manejo especial, como pasar a través de congeladores. [34]
Los UGV se utilizan en muchas situaciones de emergencia, incluida la búsqueda y rescate urbano , la extinción de incendios y la respuesta nuclear. [23] Tras el accidente de la central nuclear de Fukushima Daiichi en 2011 , los UGV se utilizaron en Japón para mapeo y evaluación estructural en áreas con demasiada radiación para permitir la presencia humana. [35]
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El uso de UGV por parte del ejército ha salvado muchas vidas. Las aplicaciones incluyen eliminación de artefactos explosivos (EOD), como minas terrestres, carga de artículos pesados y reparación de las condiciones del terreno bajo fuego enemigo. [14] El número de robots utilizados en Irak aumentó de 150 en 2004 a 5.000 en 2005, donde desarmaron más de 1.000 bombas colocadas al pie de las carreteras en Irak a finales de 2005. [36] Para 2013, el ejército estadounidense había comprado 7.000 máquinas de este tipo y 750 había sido destruido. [37] El ejército estadounidense está construyendo UGV para que actúen como robots armados equipados con ametralladoras y lanzagranadas que pueden reemplazar a los soldados en combate. Tales usos potencialmente plantean preocupaciones éticas al eliminar a los humanos del circuito OODA . [38] [39] [17]
SARGE es un vehículo todoterreno con tracción en las 4 ruedas que utiliza el bastidor del Yamaha Breeze. El objetivo es dotar a cada batallón de infantería de hasta ocho unidades SARGE. [40] SARGE se utiliza principalmente para vigilancia remota; enviado delante de la infantería para investigar posibles emboscadas.
Construido por General Dynamics Land Systems , el transporte táctico multiuso ("MUTT") viene en variantes de 4, 6 y 8 ruedas. A partir de 2013 estaba en pruebas. [41]
X-2 es un UGV con orugas de tamaño mediano construido por Digital Concepts Engineering. Se basa en un sistema robótico autónomo anterior diseñado para su uso en EOD, búsqueda y rescate (SAR), patrulla perimetral, retransmisión de comunicaciones, detección y remoción de minas y como plataforma de armas ligeras. Mide 1,31 m de longitud, pesa 300 kg y puede alcanzar una velocidad de 5 km/h. Atraviesa pendientes de hasta 45' de pendiente y atraviesa lodo profundo. El vehículo se controla mediante el sistema Marionette que también se utiliza en los robots EOD de carretilla . [42] [43]
El Warrior es un nuevo modelo de PackBot , pero cinco veces su tamaño. Puede viajar a velocidades de hasta 15 mph y es el primer PackBot capaz de portar un arma. [44] Al igual que el Packbot, desempeña un papel clave en la comprobación de explosivos. Son capaces de transportar 68 kilogramos y viajar a 8 mph. El Warrior tiene un precio de casi 400.000. Ya se han entregado más de 5.000 unidades en todo el mundo. [ cita necesaria ]
TerraMax está diseñado para integrarse en cualquier vehículo táctico con ruedas y está completamente incorporado en los frenos, la dirección, el motor y la transmisión. Los vehículos equipados conservan la posibilidad de ser conducidos por un conductor. Los vehículos fabricados por Oshkosh Defense y equipados con el paquete compitieron en los Grandes Desafíos de DARPA de 2004 y 2005, y en el Desafío Urbano de DARPA de 2007. El Laboratorio de Guerra del Cuerpo de Marines seleccionó MTVR equipados con TerraMax para el proyecto Cargo UGV iniciado en 2010, que culminó con una demostración de concepto de tecnología para la Oficina de Investigación Naval en 2015. Los usos demostrados para los vehículos mejorados incluyen la limpieza de rutas no tripuladas (con un rodillo de minas) y la reducción del personal necesario para los convoyes de transporte. [ cita necesaria ]
THeMIS (Sistema de infantería modular híbrido con orugas) es un vehículo no tripulado armado terrestre diseñado principalmente para aplicaciones militares. Está construido por Milrem Robotics en Estonia. La arquitectura abierta del vehículo le confiere capacidad para realizar múltiples misiones. Su objetivo principal es aumentar el conocimiento de la situación, proporcionar inteligencia, vigilancia y reconocimiento mejorados en áreas amplias, apoyar la logística en la base, proporcionar reabastecimiento de última milla para las unidades de primera línea y ayudar en la evaluación de daños en batalla . El vehículo sirve como plataforma de transporte, estación remota de armas, unidad de detección y eliminación de artefactos explosivos improvisados , etc. Reduce la carga física y cognitiva, aumenta la distancia de separación, la protección de la fuerza y la capacidad de supervivencia. [ cita necesaria ]
THeMIS Combat UGV incluye un sistema de armas integrado autoestabilizador controlado a distancia que proporciona apoyo de fuego directo a las fuerzas de maniobra. El sistema de armas proporciona alta precisión en áreas amplias, de día y de noche, aumentando la distancia de enfrentamiento, la protección de la fuerza y la capacidad de supervivencia. Pueden estar equipados con ametralladoras ligeras o pesadas, lanzagranadas de 40 mm, cañones automáticos de 30 mm y sistemas de misiles antitanque.
Los UGV THeMIS ISR tienen capacidades de recopilación de inteligencia multisensor. El sistema puede ayudar a las unidades de infantería desmontadas, a la guardia fronteriza y a los organismos encargados de hacer cumplir la ley a recopilar y procesar información sin procesar y reducir el tiempo de reacción de los comandantes.
El Type-X es un vehículo de combate robótico blindado y con orugas de 12 toneladas diseñado y producido por Milrem Robotics en Estonia. Con unas medidas de 600 cm de largo, 290 cm de ancho y 220 cm de alto, este vehículo pesado pesa 12.000 kg y puede transportar una carga útil máxima de 4.100 kg. [45] Puede equiparse con torretas de cañones automáticos de hasta 50 mm o con otros sistemas de armas, como ATGM, SAM, radares, morteros, etc. [ cita necesaria ]
El Talon se utiliza principalmente para desactivar bombas y es resistente al agua a 100 pies de profundidad para que pueda buscar explosivos bajo el agua. El Talon se utilizó por primera vez en el año 2000 y se han distribuido más de 3.000 unidades en todo el mundo. En 2004, The Talon se había utilizado en más de 20.000 misiones distintas. Estas misiones consistían en gran medida en situaciones que se consideraban demasiado peligrosas para los humanos. [36] Estos pueden incluir entrar en cuevas con trampas explosivas, buscar artefactos explosivos improvisados o explorar una zona de combate. El Talon puede seguir el ritmo de un soldado que corre. Puede funcionar durante 7 días con una carga de batería y es capaz de subir escaleras. Fue utilizado en la Zona Cero durante la misión de recuperación. La durabilidad de Talon está atestiguada por una unidad que cayó de un puente a un río; Los operadores volvieron a encender la unidad de control y la sacaron del río. [ cita necesaria ]
SWORDS es un robot Talon con un sistema de armas adjunto. Poco después del lanzamiento del Warrior, se diseñó e implementó el robot SWORDS. SWORDS es capaz de montar cualquier sistema de arma que pese menos de 300 libras. [44] En cuestión de segundos, el usuario puede colocar armas como un lanzagranadas, un lanzacohetes o una ametralladora calibre 50. Las ESPADAS disparan con gran precisión y dan en el blanco de un objetivo 70/70 veces en una sola prueba. [40] Son capaces de resistir daños como múltiples disparos de calibre 50 o una caída desde un helicóptero sobre hormigón. [40] Además, el robot SWORDS es capaz de atravesar terrenos difíciles, incluso bajo el agua. [44] En 2004, sólo existían cuatro unidades SWORDS. Fue nombrado como uno de los inventos más sorprendentes del mundo por la revista Time en 2004. El ejército estadounidense desplegó tres en Irak en 2007, pero luego canceló el apoyo al proyecto. [ cita necesaria ]
El sistema SUMET es un paquete de percepción, localización y autonomía electroóptica de bajo costo, independiente de plataforma y hardware, desarrollado para convertir un vehículo tradicional en un UGV. Realiza diversas maniobras autónomas en entornos todoterreno austeros/difíciles, sin dependencia de un operador humano ni del GPS . El sistema SUMET se ha implementado en varias plataformas tácticas y comerciales y es abierto, modular, escalable y extensible. [46]
El ASSCM es un vehículo terrestre civil no tripulado desarrollado en la Universidad Yuzuncu Yil gracias a una subvención de TUBITAK (código de proyecto 110M396). [47] El vehículo es una máquina de construcción a pequeña escala y de bajo costo que puede nivelar suelos blandos. La máquina es capaz de nivelar de forma autónoma dentro de un polígono una vez que se define el borde del polígono. La máquina determina su posición mediante CP-DGPS y la dirección mediante mediciones de posición consecutivas.
En abril de 2014, el ejército ruso presentó el Taifun-M UGV como centinela remoto para proteger los sitios de misiles RS-24 Yars y RT-2PM2 Topol-M . El Taifun-M cuenta con apuntamiento láser y un cañón para realizar reconocimientos y patrullas, detectar y destruir objetivos estacionarios o en movimiento y brindar apoyo de fuego al personal de seguridad. Son operados de forma remota. [48] [49]
La plataforma de armas para vehículos terrestres no tripulados (UKAP) de Turquía fue desarrollada por los contratistas de defensa Katmerciler y ASELSAN . El vehículo está equipado con sistemas de armas estabilizados controlados remotamente SARP de 12,7 mm. [50] [51] [52]
El Ripsaw es un vehículo de combate terrestre no tripulado en desarrollo diseñado y construido por Howe & Howe Technologies para su evaluación por parte del Ejército de los Estados Unidos. [53]
La bicicleta eléctrica coModule se opera de forma remota a través de un teléfono inteligente y los usuarios pueden acelerar, girar y frenar la bicicleta inclinando su dispositivo. La bicicleta puede circular de forma autónoma en un entorno cerrado. [54]
Recientemente, los científicos realizaron la primera demostración en el programa de vehículos terrestres autónomos de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA). El viaje de 1 kilómetro, a una velocidad de 5 kilómetros por hora, fue el primero de una serie de manifestaciones previstas.
Medios relacionados con vehículos terrestres no tripulados en Wikimedia Commons