Universidad
Politécnica de Madrid

13.01.2020

En un futuro próximo, cuando mires al cielo de tu ciudad es probable que veas uno o varios drones. Y es que los grandes avances que se han experimentado este campo han hecho que tengan cada vez una mayor autonomía, tanto en cuanto a las horas de vuelo, como en lo que se refiere a su capacidad de volar sin necesidad de operador. Todo ello hace posible que realicen de manera autónoma muchas tareas que nos pueden ayudar a mejorar nuestras ciudades y con ello, nuestras vidas.   

El proyecto SwarmCity, liderado por un equipo de investigadores del Centro de Automática y Robótica (CAR) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, que propone el uso de enjambres de drones para reunir información de las ciudades.

“Un enjambre es una flota de robots muy sencillos que, cuando trabajan en equipo, son capaces de hacer tareas muy complejas. En otras palabras, puede que un dron sólo sea capaz de volar por una calle y detectar varios coches, pero un enjambre será capaz de cubrir una ciudad completa, midiendo el tráfico y detectando los atascos”, explica Juan Jesús Roldan, investigador de la UPM y uno de los participantes de este proyecto. “Entre las tareas que puede desempeñar se encuentra la medida del propio tráfico, las aglomeraciones, el clima o la contaminación,  así como la ayuda en la planificación urbana, la búsqueda de plazas de aparcamiento, la limpieza de las calles o el cuidado de la vegetación”, añade.

Modelos animales para controlar la actividad del dron

Para estudiar la viabilidad de los drones para realizar estas funciones los investigadores crearon un simulador de una ciudad con modelos realistas de tráfico, peatones, clima y contaminación inspirados en Madrid. A partir de ahí, la investigación, que sigue en curso,  se centra en tres objetivos: el control del enjambre de drones, el tratamiento de los datos de la ciudad y el desarrollo de una interfaz de usuario.

“Controlar un enjambre de drones no es una tarea fácil ya que los robots no tienen muchas capacidades y la comunicación entre ellos está muy limitada”, asegura Juan Jesús Roldán. Para ello, los investigadores han diseñado un sistema basado en comportamientos inspirados en especies animales. “Por ejemplo, un comportamiento inspirado en las bandadas de pájaros hace que los drones mantengan las distancias entre ellos, mientras que otro basado en las colonias de hormigas utiliza feromonas para distinguir las zonas exploradas e inexploradas”, añade.

Las ciudades generan grandes cantidades de datos, que deben procesarse para descubrir la información más relevante, algo para lo que los expertos emplean modelos de  inteligencia artificial capaces de detectar eventos como un atasco o una emisión contaminante como lo haría un ser humano.

Por último, los investigadores del CAR UPM-CSIC han desarrollado una interfaz de realidad virtual para que los operadores puedan ver la información de la ciudad y mandar comandos a los drones.
“Estos usuarios se ponen un casco de realidad virtual y son introducidos en una recreación la ciudad, donde pueden ver diferentes mapas e indicadores. Además, los operadores pueden sobrevolar la ciudad, así como usar su voz o sus manos para pedir informaciones o enviar órdenes a los drones”, relata Roldán.

Pero, ¿se podría aplicar todo esto de forma práctica? Para evaluarlo, los expertos han realizado varios experimentos para probar sus desarrollos. “Durante las pruebas, instamos a un grupo de operadores a supervisar la ciudad, simulando fenómenos como atascos, contaminación, aglomeraciones e incendios y se plantearon preguntas para saber si los podían detectar. Los operadores pasaron el examen con una media de notable y además declararon que su carga de trabajo era baja. Por lo tanto, se puede afirmar que el enjambre de drones captura la información más importante de la ciudad y la interfaz de realidad virtual la muestra de una forma cómoda e intuitiva”, explica.

Ciudades más seguras, sostenibles y eficientes

De cara a una futura aplicación de  SwarmCity, los investigadores de la UPM apuestan por dos tipos de usuarios los gobiernos y los ciudadanos. En el caso de los primeros, podrán tener acceso a toda la información de las ciudades recogida por los drones y utilizarla para tomar decisiones sobre planificación urbana, servicios públicos, seguridad ciudadana, etc. Todo ello, contribuirá a la que las ciudades del futuro sean más eficientes, seguras y verdes. Por su parte, los ciudadanos pueden disponer de la información útil para su día a día, como el tiempo que va a hacer o la mejor ruta para llegar a su destino.

“Siempre se ha dicho que “la información es poder” y en los últimos años también se dice que “los datos son el nuevo oro” o “el nuevo petróleo”. El Proyecto SwarmCity persigue mejorar el conocimiento sobre las ciudades para poder transformarlas, mejorando la calidad de vida, la sostenibilidad, el aprovechamiento de los recursos, la seguridad y la participación ciudadana”, concluye el investigador de la UPM.

J.J. Roldán, P. Garcia-Aunon, E. Peña-Tapia and A. Barrientos. SwarmCity Project: Can an Aerial Swarm Monitor Traffic in a Smart City? UNAGI'19: Workshop on UNmanned aerial vehicle Applications in the smart city: from Guidance technology to enhanced system Interaction. PerCom 2019: 2019 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications, Kyoto, 11-15th March 2019.

Artículo en revista:
P. Garcia-Aunon, J.J. Roldán and A. Barrientos. Monitoring traffic in future cities with aerial swarms: developing and optimizing a behavior-based surveillance algorithm. Cognitive Systems Research, 54, 273-286, 2018.