Un vehículo terrestre no tripulado ( UGV ) es un vehículo que opera mientras está en contacto con el suelo sin una 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. Por lo general, el vehículo tiene 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 tanto para uso civil como militar.
En 1904, el ingeniero español Leonardo Torres Quevedo estaba desarrollando un sistema de control basado en radio al que llamó Telekino . Decidió realizar una prueba inicial en forma de 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 en el 2.º Ejército francés en julio de 1915. [4]
En la edición de octubre de 1921 de la revista World Wide Wireless de la RCA se informó de un automóvil controlado a distancia en funcionamiento . El automóvil se controlaba de forma inalámbrica a través de la radio; se pensaba que la tecnología podría adaptarse a los tanques. [5] En la década de 1930, la URSS desarrolló el Teletank , un tanque pequeño, armado con una ametralladora. Se controlaba de forma remota 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 controlada por radio de su tanque de infantería Matilda II en 1941. Conocido como "Black Prince", se habría utilizado para atraer el fuego de los cañones antitanque ocultos o para misiones de demolición. Debido a los costos de convertir el 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. Se basaba en un vehículo de orugas francés en miniatura que se encontró después de la derrota alemana de Francia en 1940. La combinación de costo, baja velocidad, dependencia de un cable para el control y poca protección contra las armas hicieron que el Goliath no se considerara un éxito.
El primer gran esfuerzo de desarrollo de un robot móvil, 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 los 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 comandos. Posteriormente, DARPA desarrolló una serie de robots terrestres autónomos y semiautónomos, a menudo en conjunto con el Ejército de los Estados Unidos . Como parte de la Iniciativa de Computación Estratégica de 1983-1993, DARPA demostró en 1985 el Vehículo Terrestre Autónomo [7] (ALV), el primer UGV que podía navegar de manera completamente autónoma dentro y fuera de las carreteras a velocidades útiles. [8] [ se necesita cita para verificar ]
El 29 de marzo de 2024, como parte de la Campaña de Ucrania Oriental en la Guerra de Ucrania , un pelotón de UGV rusos equipados con lanzagranadas automáticos AGS-17 se desplegó para un asalto cerca de la ciudad de Berdychi en Ucrania, lo que marcó el primer uso de UGV para asaltos directos en primera línea. [ cita requerida ]
Los UGV generalmente incluyen: una plataforma de vehículo, sensores, sistemas de control, interfaz de guía, enlaces de comunicación y características de integración de sistemas. [9]
La plataforma puede ser un automóvil, un camión, un vehículo todoterreno , etc., e incluye el aparato locomotor, los sensores y la fuente de energía. Las orugas, las ruedas y las patas son formas comunes de locomoción. La plataforma puede incluir un cuerpo articulado y puede unirse con otras unidades. [9] [10] Las fuentes de energía pueden ser motores de combustión interna, baterías o hidrógeno. [11]
Los sensores crean un modelo del entorno, mostrando otros vehículos, peatones y obstáculos. También ubican 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. [9] [12]
Los vehículos terrestres no tripulados generalmente se consideran operados de forma remota o autónomos, aunque el control de supervisión es una combinación de operación autónoma y remota. [13]
Un vehículo terrestre no tripulado 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 operación remota sería un coche de juguete controlado a distancia.
Ejemplos:
Un UGV autónomo (AGV) es un robot autónomo que reemplaza al 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 puede aprender de forma autónoma. El aprendizaje autónomo incluye la capacidad de:
Las máquinas autónomas armadas 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 sistemas sumamente precisos pero imperfectos pueden causar pérdidas civiles inaceptables.
La interfaz entre la máquina y el operador humano puede incluir un joystick, software autónomo o comandos de voz. [9]
La comunicación entre el UGV y la estación de control puede realizarse por radio o fibra óptica. Puede incluir comunicación con otras máquinas y robots. [9]
Los diversos elementos de hardware y software deben trabajar juntos para producir los resultados deseados. [9] [18]
En 2024 se utilizaba una amplia variedad de UGV. Por lo general, reemplazan a los humanos en situaciones peligrosas, como la manipulación de explosivos y en vehículos de desactivación de bombas , donde se necesita fuerza adicional o un tamaño menor, o donde los humanos no pueden ir de manera segura. Las aplicaciones militares incluyen vigilancia, reconocimiento y adquisición de objetivos. [13] Se utilizan en industrias como la agricultura, la minería y la construcción. [19] Los UGV son efectivos en operaciones navales y para el Cuerpo de Marines en combate; pueden ayudar en operaciones logísticas en tierra y mar. [20]
Los UGV se están desarrollando para operaciones de mantenimiento de la paz , vigilancia terrestre, operaciones de control de acceso, presencia en las calles urbanas y para mejorar las incursiones policiales y militares en entornos urbanos. Los UGV pueden "atraer el primer fuego" de los adversarios, lo que reduce las bajas militares y policiales. [21] Además, los UGV se utilizan en misiones de rescate y recuperación y se utilizaron para encontrar sobrevivientes después del 11 de septiembre en la Zona Cero . [22]
El proyecto Mars Exploration Rover de la NASA incluyó dos UGV, Spirit y Opportunity. Ambos rindieron más allá de los parámetros de diseño. Esto se atribuye a sistemas redundantes, manejo cuidadoso y toma de decisiones de interfaz a largo plazo. [9] Opportunity y su gemelo, Spirit , son vehículos terrestres de seis ruedas propulsados 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. [23] 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 su misión original de dos años desde entonces se ha extendido indefinidamente. [ cita requerida ]
Las aplicaciones civiles están automatizando procesos en entornos de fabricación. [24] Trabajan como guías turísticos autónomos para el Museo Carnegie de Historia Natural y la Exposición Nacional Suiza. [9]
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Los UGV son un tipo de robot agrícola . Los tractores no tripulados pueden funcionar las 24 horas del día para aprovechar los breves períodos de cosecha. Los UGV se utilizan para pulverizar y aclarear. [25] Se pueden utilizar para controlar la salud de los cultivos y del ganado. [26]
En el entorno de fabricación, los UGV se utilizan para transportar materiales. [27] Las empresas aeroespaciales utilizan estos vehículos para el posicionamiento de precisión y el transporte de 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 las áreas peligrosas. [28]
Los UGV se pueden utilizar para atravesar y mapear túneles mineros. [29] Combinando radar, láser y sensores visuales, se están desarrollando UGV para mapear superficies rocosas en 3D en minas a cielo abierto. [30]
En el sistema de gestión de almacenes, los UGV tienen múltiples usos, desde la transferencia de mercancías con carretillas elevadoras y transportadores autónomos hasta el escaneo de existencias y la toma de inventario. [31] [32] Los vehículos guiados automáticamente se utilizan ampliamente en los almacenes para manipular mercancías que son peligrosas para los humanos (por ejemplo, mercancías corrosivas e inflamables) o que necesitan un manejo especial, como pasar por congeladores. [33]
Los UGV se utilizan en muchas situaciones de emergencia, incluidas la búsqueda y el rescate urbanos , la lucha contra incendios y la respuesta nuclear. [22] Después del accidente de la planta 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. [34]
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El uso de UGV por parte de los militares ha salvado muchas vidas. Las aplicaciones incluyen la desactivación de artefactos explosivos (EOD), como minas terrestres, la carga de objetos pesados y la reparación de las condiciones del terreno bajo fuego enemigo. [13] El número de robots utilizados en Irak aumentó de 150 en 2004 a 5000 en 2005, donde desactivaron más de 1000 bombas en la carretera en Irak a fines de 2005. [35] Para 2013, el Ejército de los EE. UU. había comprado 7000 de estas máquinas y 750 habían sido destruidas. [36] El ejército de los EE. UU. 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 ciclo OODA . [37] [38] [16]
El SARGE es un vehículo todoterreno con tracción en las cuatro ruedas que utiliza el chasis del Yamaha Breeze. El objetivo es proporcionar a cada batallón de infantería hasta ocho unidades SARGE. [39] El SARGE se utiliza principalmente para vigilancia remota; se envía por delante de la infantería para investigar posibles emboscadas.
Construido por General Dynamics Land Systems , el Multi-Utility Tactical Transport ("MUTT") viene en variantes de 4, 6 y 8 ruedas. En 2013 se encontraba en fase de pruebas. [40]
X-2 es un vehículo terrestre no tripulado de tamaño mediano construido por Digital Concepts Engineering. Se basa en un sistema robótico autónomo previo diseñado para su uso en EOD, búsqueda y rescate (SAR), patrullaje perimetral, retransmisión de comunicaciones, detección y limpieza de minas y como plataforma de armas ligeras. Mide 1,31 m de largo, pesa 300 kg y puede alcanzar velocidades de 5 km/h. Atraviesa pendientes de hasta 45 pies de inclinación y cruza lodo profundo. El vehículo se controla mediante el sistema Marionette que también se utiliza en los robots Wheelbarrow EOD . [41] [42]
El Warrior es un nuevo modelo del PackBot , pero cinco veces más grande. Puede viajar a velocidades de hasta 24 km/h y es el primer PackBot capaz de llevar un arma. [43] Al igual que el Packbot, desempeña un papel clave en la comprobación de explosivos. Son capaces de transportar 68 kilogramos y viajar a 12,8 km/h. El Warrior tiene un precio de casi 400.000 dólares. Ya se han entregado más de 5.000 unidades en todo el mundo. [ cita requerida ]
El TerraMax está diseñado para integrarse en cualquier vehículo táctico con ruedas y está completamente integrado en los frenos, la dirección, el motor y la transmisión. Los vehículos equipados conservan la capacidad de ser operados por el conductor. Los vehículos fabricados por Oshkosh Defense y equipados con el paquete compitieron en los Grandes Desafíos de la DARPA de 2004 y 2005, y en el Desafío Urbano de la DARPA de 2007. El Laboratorio de Combate del Cuerpo de Marines seleccionó los MTVR equipados con TerraMax para el proyecto Cargo UGV iniciado en 2010, que culminó en una demostración del 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 requerida ]
THeMIS (Tracked Hybrid Modular Infantry System) es un vehículo terrestre armado no tripulado diseñado principalmente para aplicaciones militares. Lo construye Milrem Robotics en Estonia. La arquitectura abierta del vehículo le otorga capacidad para múltiples misiones. Su propósito principal es aumentar la conciencia situacional, proporcionar inteligencia, vigilancia y reconocimiento mejorados en áreas amplias, apoyar la logística en la base, proporcionar reabastecimiento de última milla para unidades de primera línea y ayudar a la evaluación de daños en batalla . El vehículo sirve como plataforma de transporte, estación de armas remota, unidad de detección y eliminación de IED , etc. Reduce la carga física y cognitiva, aumenta la distancia de separación, la protección de la fuerza y la capacidad de supervivencia. [ cita requerida ]
El vehículo terrestre de combate THeMIS incluye un sistema de armas de control remoto autoestabilizador integrado que proporciona apoyo de fuego directo a las fuerzas de maniobra. El sistema de armas proporciona alta precisión en áreas extensas, de día y de noche, lo que aumenta la distancia de seguridad, 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 ISR de THeMIS tienen capacidades de recopilación de inteligencia con múltiples sensores. El sistema puede ayudar a las unidades de infantería desmontadas, a la guardia fronteriza y a las agencias de aplicación de 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. Este vehículo de servicio pesado mide 600 cm de largo, 290 cm de ancho y 220 cm de alto, pesa 12 000 kg y puede transportar una carga útil máxima de 4100 kg. [44] Puede equiparse con torretas de cañón automático de hasta 50 mm o con varios otros sistemas de armas, como ATGM, SAM, radares, morteros, etc. [ cita requerida ]
El Talon se utiliza principalmente para la desactivación de bombas y es resistente al agua a 30 metros de profundidad, por lo que puede buscar explosivos bajo el agua. El Talon se utilizó por primera vez en 2000 y se han distribuido más de 3000 unidades en todo el mundo. En 2004, el Talon se había utilizado en más de 20 000 misiones independientes. Estas misiones consistían principalmente en situaciones que se consideraban demasiado peligrosas para los humanos. [35] Estas 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. Se utilizó en la Zona Cero durante la misión de recuperación. La durabilidad del Talon está atestiguada por una unidad que se cayó de un puente a un río; los operadores volvieron a encender la unidad de control y la sacaron del río. [ cita requerida ]
SWORDS es un robot Talon con un sistema de armas adjunto. Poco después del lanzamiento del Warrior, se diseñó y desplegó el robot SWORDS. SWORDS es capaz de montar cualquier sistema de armas que pese menos de 300 libras. [43] En cuestión de segundos, el usuario puede colocar armas como un lanzagranadas, un lanzacohetes o una ametralladora de calibre 50. SWORDS dispara con alta precisión, dando en el blanco de un objetivo 70/70 veces en una prueba. [39] Son capaces de soportar daños como múltiples rondas de calibre 50 o una caída desde un helicóptero sobre concreto. [39] Además, el robot SWORDS es capaz de abrirse camino a través de terrenos difíciles, incluso bajo el agua. [43] En 2004, solo existían cuatro unidades SWORDS. Fue nombrado como uno de los inventos más asombrosos del mundo por la revista Time en 2004. El ejército de los EE. UU. desplegó tres en Irak en 2007, pero luego canceló el apoyo al proyecto. [ cita requerida ]
El sistema SUMET es un paquete de percepción electroóptica, localización y autonomía de bajo coste, independiente de hardware y plataforma, desarrollado para convertir un vehículo tradicional en un UGV. Realiza diversas maniobras autónomas en entornos todoterreno austeros y hostiles, sin depender de un operador humano ni de GPS . El sistema SUMET se ha implementado en varias plataformas tácticas y comerciales y es abierto, modular, escalable y extensible. [45]
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). [46] El vehículo es una máquina de construcción a pequeña escala y de bajo coste que puede nivelar suelos blandos. La máquina es capaz de nivelar de forma autónoma dentro de un polígono una vez definido el borde del mismo. La máquina determina su posición mediante CP-DGPS y su dirección mediante mediciones de posición consecutivas.
En abril de 2014, el ejército ruso presentó el vehículo terrestre no tripulado Taifun-M como centinela remoto para proteger los emplazamientos de misiles RS-24 Yars y RT-2PM2 Topol-M . El Taifun-M cuenta con un sistema de puntería láser y un cañón para realizar tareas de reconocimiento y patrullaje, detectar y destruir objetivos fijos o móviles y proporcionar apoyo de fuego al personal de seguridad. Se opera de forma remota. [47] [48]
La Plataforma de Armas para Vehículos Terrestres No Tripulados de Turquía (UKAP) fue desarrollada por los contratistas de defensa Katmerciler y ASELSAN . El vehículo está equipado con sistemas de armas estabilizados y controlados a distancia SARP de 12,7 mm. [49] [50] [51]
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. [52]
La bicicleta eléctrica coModule se maneja 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 conducirse de forma autónoma en un entorno cerrado. [53]
Los científicos llevaron a cabo recientemente la primera demostración del 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 demostraciones planificadas.
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