¿Qué es un dron?
Un dron es una aeronave no tripulada. Los drones se conocen más formalmente como vehículos aéreos no tripulados (VANT) o sistemas de aeronaves no tripuladas. Básicamente, un dron es un robot volador que puede controlarse a distancia o volar de forma autónoma mediante planes de vuelo controlados por software en sus sistemas embebidos, que funcionan en conjunción con sensores a bordo y un sistema de posicionamiento global (GPS).
Los VANTs se asocian más a menudo con el ejército. Al principio se utilizaban para prácticas de tiro antiaéreas, recopilación de información de inteligencia y, de forma más controvertida, como plataformas de armamento. En la actualidad, los drones también se utilizan en diversas funciones civiles, como las siguientes:
- búsqueda y rescate
- vigilancia
- monitoreo de tráfico
- monitoreo meteorológica
- extinción de incendios
- uso personal
- fotografía basada en drones
- videografía
- agricultura
- servicios de entrega
¿Cómo funcionan los drones?
Los drones tienen dos funciones básicas: el modo de vuelo y la navegación.
Para volar, los drones deben tener una fuente de energía, como una batería o combustible. También tienen rotores, hélices y un armazón. El armazón de un dron suele estar hecho de un material compuesto ligero para reducir el peso y aumentar la maniobrabilidad.
Los drones requieren un controlador, que permite al operador utilizar mandos a distancia para lanzar, navegar y aterrizar la aeronave. Los controladores se comunican con el dron mediante ondas de radio, como Wi-Fi.
¿Qué características y componentes suelen tener los drones?
Los drones tienen un gran número de componentes, entre ellos:
- reguladores electrónicos de velocidad, que controlan la velocidad y la dirección del motor
- controlador de vuelo
- módulo GPS
- batería
- antena
- receptor
- cámaras
- sensores, incluidos sensores ultrasónicos y sensores para evitar colisiones
- acelerómetro, que mide la velocidad
- altímetro, que mide la altitud.
Las características del dron varían según el uso que se le dé. Algunos ejemplos son:
- varios tipos de cámaras con capacidades de alto rendimiento, zoom y gimbal de cámara fija e inclinación
- Inteligencia artificial (IA) que permite al dron seguir objetos
- funciones de realidad aumentada que superponen objetos virtuales a la imagen de la cámara del dron
- formato de almacenamiento multimedia
- tiempo máximo de vuelo, que determina cuánto tiempo puede permanecer el dron en el aire
- velocidades máximas, incluidas las de ascenso y descenso
- precisión de vuelo estacionario
- alcance sensorial de obstáculos
- retención de altitud, que mantiene el dron a una altitud fija;
- transmisión de vídeo en directo
- registros de vuelo
Los sistemas de navegación, como el GPS, suelen estar alojados en la parte delantera de un dron. El GPS de un dron comunica su ubicación exacta al controlador. Un altímetro a bordo puede comunicar información sobre la altitud. El altímetro también ayuda a mantener el dron a una altitud específica si el controlador designa una.
Los drones pueden ir equipados con sensores, como sensores de distancia ultrasónicos, láser o lidar, sensores de tiempo de vuelo, sensores químicos y sensores de estabilización y orientación. Los sensores visuales ofrecen datos fijos y de vídeo. Los sensores rojos, verdes y azules recogen longitudes de onda visuales estándar de color rojo, verde y azul, y los sensores multiespectrales recogen longitudes de onda visibles y no visibles, como las infrarrojas y las ultravioletas. Acelerómetros, giroscopios, magnetómetros, barómetros y GPS también son características comunes de los drones.
Por ejemplo, los sensores térmicos hacen posibles aplicaciones de vigilancia y seguridad, como la supervisión del ganado y la detección de firmas térmicas. Los sensores hiperespectrales ayudan a identificar minerales y vegetación, y son ideales para su uso en la salud de los cultivos, la calidad del agua y la composición de la superficie.
Algunos drones utilizan sensores para detectar obstáculos y evitar colisiones. Al principio, los sensores se diseñaban para detectar objetos situados delante del dron. En la actualidad, algunos drones detectan obstáculos en cinco direcciones: delante, detrás, debajo, encima y de lado a lado.
Para aterrizar, los drones utilizan sistemas de posicionamiento visual con cámaras orientadas hacia abajo y sensores ultrasónicos. Los sensores ultrasónicos determinan la proximidad del dron al suelo.
¿Qué tipos de drones existen?
Hay dos tipos principales de plataformas para drones:
- de rotor, que incluyen los de un solo rotor y los multirrotor, como los tricópteros, los cuadricópteros, los hexacópteros y los octocópteros; y
- de ala fija, que incluyen los drones híbridos de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) que no requieren pistas de aterrizaje.
Los drones no militares suelen ser o bien personales y de aficionados, o bien aeronaves comerciales.
Drones personales
Hay muchos drones personales disponibles para uso de los consumidores. Se han convertido en ofertas estándar del Black Friday y el Cyber Monday, y ofrecen capacidades de vídeo HD y cámara fija. Los operadores suelen ser principiantes que buscan simplemente volarlos para divertirse o competir. Estos drones suelen pesar 10 libras o menos; pueden ser tan ligeros como por debajo de una libra.
Algunos de los drones personales más populares son los siguientes:
- Autel EVO II ofrece vídeo de alta calidad.
- DJI FPV Combo está diseñado para carreras.
- DJI Air 2S es un buen aparato para principiantes, con un diseño plegable y tecnología de sensores.
- DJI Mavic 3 es un potente dron con cámara y detección omnidireccional de obstáculos.
- DJI Mini 2, con unos 242 gramos, es uno de los drones más ligeros.
- Parrot Anafi es compacto con funciones avanzadas de estabilización que lo hacen resistente al viento.
- PowerVision PowerEgg X vuela con cualquier clima, aterriza en el agua, tiene capacidades de IA y se convierte en una cámara de mano.
- Ryze Tello tiene una calificación alta para principiantes.
Drones comerciales
También existen drones más potentes y capaces para su uso en entornos comerciales. Insitu, una empresa de Boeing, ofrece el ScanEagle, un VANT con una envergadura de 10 pies y un peso de 35 libras. Insitu también fabrica el Integrator, una aeronave de 80 libras y 16 pies de envergadura. Los drones de Insitu no despegan de pistas. En su lugar, utilizan las capacidades VTOL de los lanzadores y el sistema de recuperación de la empresa. Entre los sensores disponibles se encuentran las cámaras electroópticas, las cámaras infrarrojas de onda media, los marcadores infrarrojos y los telémetros láser.
En 2018, Boeing anunció que había creado un prototipo de un vehículo aéreo de carga VTOL eléctrico no tripulado capaz de transportar una carga útil de hasta 500 libras.
Los drones anclados son otra opción. Están físicamente atados a una estación base. Los sistemas anclados pueden resolver el problema de suministro de energía al que se enfrentan muchos drones si el anclaje proporciona una fuente de alimentación directa. Por ejemplo, la estación de anclaje para drones Safe-T de Elistair ofrece 2.5 kW de potencia y puede volar a más de 200 pies de altura, con velocidades de transferencia de datos de hasta 200 Mbps.
Además de Insitu y Elistair, otros fabricantes de drones comerciales son:
- 3D Robotics
- DJI
- Hubsan
- Tecnologías identificadas
- Medida
- Parrot
- PrecisionHawk
- Yuneec
Aplicaciones de drones comerciales y empresariales
El uso de drones no militares ha aumentado en la última década. Más allá de las aplicaciones de vigilancia y entrega, los VANT se utilizan para el periodismo con drones, la búsqueda y rescate, la respuesta ante catástrofes, la protección de activos, la vigilancia de la vida salvaje, la extinción de incendios, la retransmisión de comunicaciones, la atención sanitaria y la agricultura.
La integración de los drones y la tecnología del Internet de las cosas (IoT) ha creado muchas aplicaciones empresariales. Los drones que trabajan con redes de sensores IoT sobre el terreno pueden ayudar a las empresas agrícolas a vigilar la tierra y los cultivos; a las empresas energéticas, a inspeccionar las líneas eléctricas y los equipos operativos; y a las compañías de seguros, a vigilar las propiedades a efectos de reclamaciones y pólizas.
Un experimento realizado en 2015 en Austin (Texas) mostró una forma de combinar drones e IoT. Una empresa de tecnología de seguridad se asoció con una startup de drones para buscar balizas Zigbee que ofrecieran una visión general de las redes IoT presentes en zonas residenciales y comerciales de la ciudad. Las empresas informaron de que los resultados fueron rápidos e instructivos.
Desde la logística a la agricultura, pasando por la seguridad, los vehículos aéreos no tripulados y el IoT suelen formar parte del mismo debate. Ofrecen un componente de conectividad e interactividad ubicuas.
Otros ejemplos de cómo se utiliza la mejor tecnología de drones son los siguientes:
- Agricultura. Los drones miden y registran la altura de los cultivos. Utilizan tecnología de teledetección lidar que ilumina el cultivo con un láser y calcula la distancia midiendo lo que se refleja. Esto puede ayudar a los agricultores a optimizar la producción agrícola y promover prácticas agrícolas sostenibles.
- Vigilancia biológica. Los drones con sensores biológicos vuelan a zonas inseguras para tomar lecturas de la calidad del aire o del agua. También pueden comprobar la presencia de microorganismos específicos y elementos atmosféricos.
- Control de incendios forestales. Los bomberos utilizan drones para inspeccionar una zona afectada y determinar el alcance de los daños y la velocidad de propagación del fuego. Las imágenes tomadas proporcionan detalles de los daños.
- Cobertura deportiva. Las cadenas de televisión utilizan drones para captar imágenes de acontecimientos deportivos, como grabaciones y sobrevuelos en directo, que de otro modo serían difíciles de captar. El uso de drones debe cumplir la normativa de la Administración Federal de Aviación de Estados Unidos (FAA), así como las normas de las ligas deportivas, los estadios y las fuerzas de seguridad locales.
La historia de los drones
Los drones se remontan a la Italia de 1849, cuando Venecia luchaba por su independencia de Austria. Los soldados austriacos atacaron Venecia con globos de aire caliente, llenos de hidrógeno o helio y equipados con bombas.
El primer avión sin piloto controlado por radio se utilizó en la Primera Guerra Mundial. En 1918, el ejército estadounidense desarrolló el Kettering Bug experimental, un avión «bomba voladora» sin piloto, que nunca se utilizó en combate.
El primer avión no tripulado de uso general apareció en 1935 como una remodelación a tamaño real del biplano de Havilland DH82B «Queen Bee». Estaba equipado con radio y mandos accionados por servomecanismo en el asiento trasero. El avión podía pilotarse convencionalmente desde el asiento delantero, pero generalmente volaba sin tripulación para que los artilleros en entrenamiento dispararan.
El término dron data de este uso inicial, un juego de palabras con la nomenclatura «Abeja Reina».
La tecnología de los VANT siguió interesando a los militares, pero a menudo resultaba poco fiable y costosa. Tras la preocupación suscitada por el derribo de aviones espía, el ejército retomó el tema de los vehículos aéreos no tripulados. Los drones militares pronto asumieron funciones de lanzamiento de panfletos y de señuelos de espionaje.
En 1982, la Fuerza Aérea israelí utilizó VANT para aniquilar la flota siria con una pérdida mínima de fuerzas israelíes. Los VANTs israelíes actuaban como señuelos, interferían las comunicaciones y ofrecían reconocimiento por vídeo en tiempo real.
Los drones han seguido siendo un pilar en el ejército como parte del IoT militar, desempeñando las siguientes funciones:
- inteligencia
- vigilancia aérea
- protección de fuerzas
- búsqueda y rescate
- avistamiento de artillería
- seguimiento y adquisición de objetivos
- evaluación de daños de combate
- reconocimiento
- armamento
Algunos hitos recientes de los drones son los siguientes:
- 2006. La Agencia de Aduanas y Protección de Fronteras de Estados Unidos utilizó por primera vez VANT para vigilar la frontera entre Estados Unidos y México.
- Finales de 2012. Chris Anderson, redactor jefe de la revista Wired, se jubiló para dedicarse a su empresa de drones, 3D Robotics Inc. La empresa empezó especializándose en drones personales para aficionados. Hoy comercializa vehículos aéreos no tripulados para fotografía y videografía aéreas. También vende a empresas de construcción, telecomunicaciones y seguridad pública.
- Finales de 2013. Jeff Bezos, consejero delegado de Amazon, anuncia un plan para utilizar drones comerciales en la entrega de productos.
- Julio de 2016. La startup Flirtey, de Reno (Nevada), se adelantó a Amazon. Entregó con éxito un paquete a un residente en Nevada utilizando un dron comercial.
- Septiembre de 2016. El Instituto Politécnico y la Universidad Estatal de Virginia, en colaboración con Project Wing, una unidad de Alphabet Inc, propietaria de Google, probaron entregas con drones. Empezaron con burritos de un restaurante Chipotle local.
- Octubre de 2016. Zipline, con sede en San Francisco, lanzó un servicio de entrega de sangre y medicamentos a hospitales de Ruanda.
- Marzo de 2021. Zipline comenzó a entregar vacunas COVID-19 a proveedores de atención médica en Ghana como parte de la iniciativa COVAX de las Naciones Unidas.
- Agosto de 2021. Project Wing de Alphabet anunció que superaría la marca de 100.000 entregas con drones, lo que supone un paso más para demostrar que la entrega a escala con drones es posible.
Recepción de VANT y normativa sobre drones
La rápida adopción de los drones en la última década ha suscitado quejas y preocupaciones en materia de privacidad, seguridad y protección. Voyeurs y paparazzi utilizan drones para obtener imágenes de personas en sus casas y otros lugares que antes se suponían privados. Los drones también se utilizan en lugares inseguros, como zonas urbanas y cerca de aeropuertos.
El crecimiento del uso comercial y personal de drones también ha creado la posibilidad de que se produzcan colisiones en pleno vuelo y se pierda el control del aparato. La preocupación específica por los drones que vuelan demasiado cerca de aviones comerciales ha dado lugar a peticiones de regulación.
Muchos países han establecido normativas sobre vehículos aéreos no tripulados. A medida que crece la popularidad del uso de drones, las leyes cambian continuamente. Los pilotos de drones personales y comerciales deben comprobar las leyes del país y la localidad en la que operan los dispositivos.
En China, volar a más de 400 pies de altura requiere una licencia de dron de la Administración de Aviación Civil de China. Los drones que pesen más de 15 libras también requieren una licencia, y deben respetarse las zonas de exclusión aérea.
En el Reino Unido, la Autoridad de Aviación Civil (CAA) restringe el vuelo de drones por encima de los 500 pies. Cualquier dron que pese más de medio kilo debe registrarse en la CAA. La agencia también ha publicado su «Dronecode»:
- No vueles cerca de aeropuertos o aeródromos.
- Recuerde mantenerse a menos de 400 pies y al menos a 150 pies de edificios y personas.
- Observe su dron en todo momento.
- No vuele nunca cerca de aviones.
- Disfrute con responsabilidad.
Hasta 2006, era ilegal volar drones comerciales según la normativa de la FAA. Los vuelos no comerciales estaban permitidos por debajo de los 400 pies sólo si los operadores seguían la Circular Consultiva 91-57, Normas de operación de aeromodelos, publicada en 1981.
Formación en tecnología de drones
La formación en drones está en expansión. La Embry-Riddle Aeronautical University es desde hace tiempo un centro de formación para la industria aeronáutica. Ahora ofrece una licenciatura en sistemas de aeronaves no tripuladas y un máster en sistemas no tripulados.
También hay varios recursos de autoaprendizaje disponibles para quienes deseen convertirse en pilotos comerciales certificados de drones.
¿Cuáles son las perspectivas de futuro para la tecnología de drones?
Las previsiones para el mercado de los drones son agresivas y optimistas.
- Grandview Research ha pronosticado que los ingresos del mercado de drones comerciales alcanzarán los 501.400 millones de dólares en 2028, frente a los 20.800 millones de 2021.
- MarketsAndMarkets afirma que el mercado de servicios de drones crecerá hasta los 40.700 millones de dólares en 2026, frente a los 13.900 millones de 2021.
- La Association for Unmanned Vehicle Systems International predijo que el sector de los drones creará más de 100.000 puestos de trabajo en Estados Unidos de aquí a 2025.
Los drones y las aeronaves no tripuladas se convertirán en un componente de muchas empresas y organizaciones gubernamentales. Se espera que la evolución de tecnologías complementarias como el 5G, la realidad aumentada y la visión por ordenador impulsen el crecimiento del mercado de drones y mejoren su comunicación e inteligencia.
A medida que aumente el uso de drones tanto a nivel personal como comercial, los organismos gubernamentales irán perfeccionando sus normas y reglamentos. Los drones también introducirán nuevas vulnerabilidades de seguridad y vectores de ataque.
A medida que los drones sigan ganando popularidad en la empresa, la integración con redes IoT empresariales bien construidas será cada vez más importante.