El Drone X Challenge está ampliando las fronteras de la tecnología de los vehículos aéreos no tripulados. Tom Batchelor habló con los equipos que se repartieron el premio de 1 millón de dólares de este año
Elconcurso
El concurso DXC 2020 se organizó en tres fases. La primera, en la que se repartieron 320.000 dólares entre los equipos preseleccionados, se centró en los aspectos de diseño, y los solicitantes debían presentar una propuesta técnica. En la segunda fase, los desarrolladores demostraron cómo funcionaría su dron, incluyendo la presentación de un vídeo del diseño propuesto, lo que atrajo una subvención de 300.000 dólares para investigación y desarrollo repartida entre los solicitantes. En la tercera y última fase, los equipos se ajustaron a criterios específicos establecidos por los organizadores, con el requisito de demostrar que el producto final tenía potencial comercial. El asesor Anas Zeineddine explicó: "Para apoyarles en el desarrollo, los equipos preseleccionados para cada fase recibieron subvenciones de I+D que les permitirían pasar a la siguiente fase para desarrollar su producto en los laboratorios, conseguir los materiales y la mano de obra necesaria. En la segunda fase, la de desarrollo, los equipos preseleccionados recibieron subvenciones y luego siguieron desarrollando los proyectos hasta convertirlos en un dron de reparto. En la fase final, se seleccionaron los mejores equipos en función de las distintas categorías que buscábamos: drones de ala fija o multirrotor que funcionan con hidrocarburos o con baterías".
El Drone X Challenge 2020 (DXC 2020), creado por el centro de innovación Krypto Labs, con sede en Abu Dhabi, concedió su primer premio de forma conjunta a un equipo con sede en Taiwán y a otro dividido entre Ucrania y Canadá, tras un proceso de pruebas y desarrollo de tres años que atrajo a más de 1.000 aspirantes de 55 países. El objetivo de DXC 2020 era desarrollar drones de transporte y entrega que no estuvieran disponibles actualmente en el mercado comercial, buscando empresas emergentes a nivel mundial, así como ingenieros, emprendedores y estudiantes con los ingredientes básicos para desarrollar un UAV de éxito y el potencial para ampliar la tecnología.
Estableciendo el reto
Krypto Labs tuvo claro a lo largo del concurso que el jurado de DXC no buscaba tecnologías ya disponibles ni empresas que estuvieran en fases avanzadas de diseño de drones. Más bien quería fomentar ideas y conceptos creativos que no se hubieran implantado con éxito antes. Se animó a los desarrolladores a presentarse a una o varias de las cuatro categorías siguientes: drones de ala fija alimentados por baterías (con una carga útil mínima de 15 kg y una resistencia mínima de 45 minutos)
ala fija impulsada por hidrocarburos o combustible híbrido (50 kg de carga útil, 360 minutos de resistencia), drones multirrotor impulsados por batería (50 kg de carga útil, 45 minutos de resistencia) o hidrocarburo/híbrido (50 kg de carga útil, 180 minutos de resistencia).
Lanzado en octubre de 2018, las primeras subvenciones de investigación y desarrollo de DXC, por valor de 320.000 dólares, se concedieron en mayo de 2019 a los desarrolladores preseleccionados para probar el potencial de cada propuesta, y se repartieron subvenciones adicionales durante la segunda fase del proyecto en marzo de 2020. Cuando llegó COVID-19, el proceso se retrasó, en gran parte debido a las dificultades de los desarrolladores para acceder a sus laboratorios, así como a los retrasos en los envíos internacionales de piezas clave y a las presiones financieras relacionadas con la pandemia. Pero en enero de este año se cerró el plazo de solicitud y en mayo se anunciaron los ganadores.
El premio del éxito
El premio de 1 millón de dólares se repartió entre un equipo de ingenieros del Instituto de Investigación Tecnológica Industrial (ITRI) de Taiwán, que desarrolló un dron híbrido multirrotor (alimentado por gas y batería) capaz de transportar una carga útil de al menos 50 kg durante tres horas, y UAVita, una empresa emergente con sede en Canadá y Ucrania, que desarrolló un dron de ala fija alimentado por hidrocarburos y capaz de transportar una carga útil de hasta 80 kg durante seis horas. En la siguiente fase, las partes interesadas -empresas locales de inversión que trabajan para la comercialización de drones con fines de reparto- se asociarán con el ITRI y UAVita para avanzar en sus diseños.
"Tuvimos varias evaluaciones y equipos que visitaron los lugares y probaron los drones, por lo que pasaron por un proceso de pruebas muy riguroso", explicó Anas Zeineddine, antiguo director ejecutivo de Krypto Labs que ahora es asesor del centro de innovación. Según explicó a AIR International, "el concurso concluyó con dos equipos ganadores, uno de multirrotores y otro de ala fija. Estos equipos se han repartido el premio y el siguiente paso, a discreción de las partes interesadas, es trabajar con los equipos en las posibles aplicaciones en términos de comercialización y posterior desarrollo de productos".
Concursos regulares
Las competiciones de vehículos aéreos no tripulados no son nada nuevo en el sector, ya que periódicamente se organizan desafíos para fomentar el desarrollo del software y el hardware necesarios para mejorar el rendimiento de los drones. La empresa aeroespacial, de defensa y seguridad Leonardo ha lanzado su propio concurso de drones en colaboración con seis universidades italianas, para fomentar el desarrollo de la inteligencia artificial en los sistemas no tripulados.
El Leonardo Drone Contest comenzó en noviembre de 2019 y está previsto que termine en 2022, con la primera carrera celebrada el pasado septiembre en Turín. Una segunda competición, exclusivamente de software, que se celebrará en el Centro de Investigación y Pruebas de UAV de la Universidad de Purdue, en West Lafayette (Indiana), el próximo mes de marzo, pondrá a prueba a los drones en una competición en interiores en la que volarán de forma autónoma y seguirán un modelo de coche mientras evitan múltiples objetos en movimiento. La competición IEEE 2022 de vehículos aéreos no tripulados (UAV) obligará a los UAV a seguir un objeto a la distancia deseada; el ganador será el dron que consiga hacerlo durante más tiempo.
Destacarentre la multitud
El desafío DXC 2020 es único, ya que está diseñado para identificar la tecnología emergente e incubarla en un intento de hacerla comercialmente viable. "El criterio número uno era cumplir los requisitos técnicos en términos de carga útil y resistencia", dijo Zeineddine. "El número dos fue buscar las tecnologías innovadoras que se utilizaron para desarrollar el dron. El tercero era la compacidad del propio avión no tripulado, es decir, tener un avión no tripulado que pueda levantar un gran peso, pero que también sea lo suficientemente pequeño". Otros criterios fueron la eficiencia del combustible, la estabilidad del vuelo y la seguridad del dron en caso de que fuera necesario un aterrizaje de emergencia".
A pesar de los avances logrados en los últimos años en los sistemas de energía eléctrica y de hidrógeno, a la hora de establecer los criterios, los organizadores del DXC optaron por permitir la presentación de candidaturas que utilizaran cualquier tipo de combustible -incluidos los hidrocarburos tradicionales- para facilitar la mayor participación posible. Zeineddine señaló: "Algunos desarrolladores basaron los suyos en la energía de las baterías, otros en el combustible, así que lo mantuvimos amplio para poder dar cabida a cualquier tipo de combustible que se utilice para alimentar la máquina".
Dijo que los Emiratos Árabes Unidos eran un lugar apropiado para una competición de vehículos aéreos no tripulados, ya que los drones eran "muy populares" en el Golfo: "Hay muchas empresas que tienen muchos usos para los drones. Es una región que está adoptando la tecnología mucho más que otros lugares y otras zonas".
"Por eso nos centramos en el aspecto comercial, porque no se trata de que algún equipo de Taiwán o Canadá o Ucrania o de donde sea gane un premio, sino de conseguir que se establezcan aquí y trabajen en la comercialización que cumpla unos requisitos concretos: todo depende de lo que tú, como inversor o interesado, quieras hacer con esa tecnología".
Krypto Labs, que ofrece programas de incubación y aceleración de empresas, innovación corporativa y financiación para start-ups, se creó en 2017 y lanzó el desafío de los drones un año después. Desde entonces, la empresa ha organizado varios concursos para ayudar a las start-ups existentes a transformar sus ideas en productos viables, tanto en tecnología educativa y espacial como en drones.
Al explicar la razón de ser del proyecto DXC, Zeineddine dijo: "Nuestro mandato siempre ha sido apoyar a los emprendedores, crear nuestra red y demostrar que se puede desarrollar la tecnología de los drones sin tener necesariamente todo el personal, los recursos y el laboratorio. Se pueden aprovechar los equipos existentes y hacer que desarrollen una nueva tecnología para satisfacer sus necesidades, así que ese fue el papel que desempeñamos".
En cuanto a si habrá futuros retos relacionados con los drones, Zeineddine afirmó que sigue "aspirando a seguir emprendiendo estos proyectos, ya sea en el ámbito de los drones o en el de la tecnología espacial o en otras áreas" mediante un nuevo facilitador de la innovación que ha fundado, llamado innovaMENA, cuyo objetivo es apoyar y desarrollar el ecosistema de las start-ups en Oriente Medio y fuera de él.
Saleh Al Hashemi, director general de Krypto Labs hasta mayo de 2021, afirmó que los drones tienen el potencial de "alterar las principales industrias y nuestra propia noción de transporte de reparto". Al producir drones que transporten cargas pesadas, podemos revolucionar realmente los medios de los sistemas de transporte tradicionales y actuales". Comentando la fase final del reto, dijo: "A través de DXC 2020, estamos empujando las fronteras de la innovación de los drones... y estamos orgullosos de contribuir al ecosistema de los EAU alentando a las start-ups a alcanzar nuevos horizontes, donde los límites son infinitos y sus productos pueden tener un impacto que está destinado a cambiar la forma en que hacemos nuestra vida cotidiana."
UAVita
El dron Discovery de UAVita es un vehículo aéreo no tripulado de ala fija diseñado para múltiples usos, como el transporte de carga, la protección y la vigilancia. Tiene una capacidad de carga útil de 80 kg y puede ser controlado por un piloto automático a bordo o manualmente por un operador remoto. Está diseñado para misiones complejas de corto o largo alcance en las que la capacidad de carga útil y la seguridad son primordiales, y es capaz de volar distancias de unos 600 km, dependiendo de las condiciones meteorológicas, con una velocidad de crucero de 100 km/hora.
El Discovery se desarrolló para la fumigación de cultivos agrícolas, de ahí la decisión de diseñarlo como un UAV de ala fija. "Debido a la fuerza de sustentación del ala, las plataformas de UAV de ala fija tienen una ventaja significativa sobre las plataformas de UAV multirrotor", explicó Yuri Pederiy, cofundador de UAVita Systems. En declaraciones a AIR International sobre el proyecto, dijo que el equipo de ingenieros tenía una amplia experiencia en la aviación de ala fija tripulada y utilizó su conocimiento de los datos y pruebas de la industria y su comprensión del proceso de fabricación y la cadena de suministro en el desarrollo del Discovery. UAVita anunció recientemente el nuevo miembro de su familia, el UAV Enterprise E-340, que tiene una capacidad de carga útil de 340 kg y una duración máxima del plan de vuelo de 4.500 km. Ambas plataformas cuentan con el software Mission Possible, desarrollado a medida y diseñado para facilitar el manejo de la aeronave: los desarrolladores afirman que se puede preparar un plan de vuelo en tan sólo dos minutos.
Pederiy afirma que ganar el premio DXC 2020 "ha puesto de relieve nuestra tecnología y nuestras soluciones. Nos ha dado reconocimiento y credibilidad para contar nuestra historia y ya hemos tenido la oportunidad de iniciar conversaciones con varios clientes y socios internacionales potenciales. Invertiremos el dinero del premio en I+D para seguir desarrollando plataformas de mayor carga útil. Ha sido increíble trabajar con Krypto Labs durante todo el proceso".
El objetivo principal de los drones de UAVita es la fumigación y el control de los cultivos agrícolas, la vigilancia de las infraestructuras y la seguridad de las tuberías y las líneas eléctricas, así como la logística con la entrega de carga entre ciudades. En 2020, la empresa completó con éxito un proyecto piloto con un operador de gasoductos para detectar fugas de gas y proporcionar vigilancia de seguridad. Ese mismo año, UAVita colaboró con una empresa de entrega de paquetes para transportar carga en una ruta de 100 km. Pederiy dijo que los resultados de ambas colaboraciones fueron exitosos y que estaban conduciendo a otros proyectos, incluyendo una expansión de la entrega de carga en rutas adicionales en 2021.
"El mercado de los vehículos aéreos no tripulados (UAV) comerciales crecerá un 56% (tasa de crecimiento anual compuesta) en los próximos cinco años y gran parte de este crecimiento dependerá de la legislación sobre drones de cada país, incluida la certificación y el registro de los UAV y la reserva del espacio aéreo para las operaciones de los UAV", añadió. "A medida que la industria se desarrolle y madure, UAVita será el principal proveedor de soluciones seguras de UAV de ala fija de alta carga útil y resistencia de vuelo".
ITRI
El dron ganador del premio del ITRI, con sede en Taiwán, demostró al jurado que era capaz de volar durante 180 minutos en lo que el jurado calificó como un vuelo "impresionante", mientras transportaba una carga útil de 50 kg en modo de vuelo estacionario alimentado por hidrocarburos híbridos. El hexacóptero MMSL-H-50/180 tiene 18 hélices: 12 alrededor del exterior y seis en un anillo interior. Los motores sin escobillas, de accionamiento directo y alta eficiencia, tienen capacidad de empuje, y su robusto control hace que se comporte bien con vientos de hasta 27kts. El UAV puede utilizarse para diversas tareas, como el apoyo a trabajos de mantenimiento de infraestructuras, como el transporte de herramientas u otros elementos, y puede elevar un tanque de 40 litros para realizar trabajos de pulverización de productos químicos para explotaciones agrícolas o campos de golf. El ITRI también ha demostrado la posible aplicación del dron en modo atado para transportar equipos de vigilancia y comunicación. Sin embargo, es probable que pase un año o más hasta que el UAV entre en el mercado comercial, ya que los drones de gran utilidad tardan en demostrar que cumplen la normativa y los estándares necesarios, según el ITRI.
El último proyecto de UAV premiado por el equipo se basa en una tecnología híbrida, alimentada por una combinación de gasolina y batería eléctrica. "La mayoría de los drones multirrotor actuales se alimentan directamente de las baterías de a bordo", explicó el Dr. Wen-Yang Peng, subdirector general de los Laboratorios de Investigación de Sistemas Mecánicos y Mecatrónicos del ITRI. "Sin embargo, la densidad energética de las actuales baterías de litio disponibles en el mercado contribuye de forma limitada a la duración del vuelo si se solicitan más de 30 minutos con una carga útil moderada como 20 kg o más.
"En relación con el objetivo del reto, se adopta el enfoque de potencia híbrida con gas para mantener las ventajas de la alta densidad energética del gas y la agilidad de la propulsión eléctrica. En el futuro, podremos cambiar el combustible o utilizar una mezcla de combustible ecológico para reducir las emisiones de carbono. Sus emisiones son mejores que las de la mayoría de los aviones propulsados por combustible y creemos que aún hay espacio para mejorar su eficiencia y los problemas de ruido".
El ITRI tiene otros tipos de drones en su cartera, incluido un pequeño UAV puramente eléctrico diseñado para la fumigación agrícola, la fotografía aérea o el uso por parte de la policía y los servicios de bomberos. Tiene una carga útil máxima de 16 kg y una autonomía de hasta media hora. Su dron de tamaño medio, adecuado para entornos más extremos como la ayuda en catástrofes, puede volar distancias similares pero lleva el doble de carga útil. El gran dron comercial del ITRI tiene una carga útil de 30-50 kg y está diseñado para permanecer en el aire entre ocho y 24 horas. Este vehículo aéreo no tripulado funciona con un generador de tierra y está conectado continuamente a través de una larga línea eléctrica, lo que le permite permanecer en el aire durante largos periodos. Sus aplicaciones incluyen facilitar las comunicaciones a gran altura o la vigilancia remota. Un segundo dron híbrido de gran tamaño con una carga útil similar, pero con una resistencia de alrededor de una hora, combina un ligero motor de combustión interna y un compacto motor de arranque y generador integrados. Sus aplicaciones incluyen la inspección de redes eléctricas de largo alcance y el mantenimiento de cultivos agrícolas tanto en terrenos llanos como accidentados. El octocóptero, que puede permanecer en el aire hasta 45 minutos con 30 kg de carga útil -más del triple de la resistencia de un dron alimentado únicamente con batería de litio- fue nombrado galardonado con el Premio a la Innovación CES 2019 en la categoría de robótica y drones.
Los otros competidores
El DXC 2020 fue el primero de este tipo en Oriente Medio, pero el desafío ha allanado el camino para que surjan innovadores de los UAV. Entre ellos destacan los desarrolladores que entraron en la lista de finalistas del concurso, como la empresa alemana Weslax, la británica Vulcan UAV, la canadiense Forward Robotics, las chinas Richen Power y Autoflight, la estadounidense Avimech International Aircraft y la española LAUREN (Tecnalia Electric Aircraft Lab). Vulcan UAV, por ejemplo, cuenta con una gama de drones, que va desde fuselajes listos para usar hasta aeronaves industriales construidas a medida. La empresa, con sede en Gloucestershire, declaró que, a diferencia de sus competidores, "no fabricamos productos fijos y los ofrecemos al mercado con la esperanza de que sean adecuados, sino que especificamos y optimizamos los sistemas para que se adapten mejor a la aplicación y los requisitos específicos del cliente. Esto puede ir desde una pequeña personalización de una plataforma existente hasta un desarrollo totalmente a medida". Sus drones se han diseñado para diversas aplicaciones, como el lavado a chorro de turbinas eólicas de gran tamaño en el Mar del Norte y la plantación de árboles mediante un altímetro láser y un GPS para un vuelo autónomo de precisión a bajo nivel y un posicionamiento exacto de cada retoño. El sistema actual es capaz de plantar 600 árboles en 10 minutos. Por otra parte, los drones de Avimech, con sede en Tucson (Arizona), incluyen el Dragonfly DFU, que se alimenta de peróxido de hidrógeno renovable y afirma tener un ruido en el suelo inferior al de un secador de pelo estándar (72 dB frente a 85 dB). La fuente de energía libre de carbono hace que el escape esté formado por vapor de agua y oxígeno, y la aeronave puede pasar de "cabina oscura" a estar en el aire en 30 segundos.
