Control remoto

Los estándares de ASTM adelantan el uso de vehículos y dispositivos no tripulados

Por Cicely Enright

Están a nuestro alrededor. Todos los días los drones, vehículos industriales de guiado automatizado y robots reducen costos y salvan vidas. Y los Comités de ASTM International están desarrollando estándares para su desempeño y uso.

Drones para búsqueda y rescate

En un frío anochecer de mediados de enero, una llamada de socorro hizo salir al personal de emergencia de Pawley’s Island, Carolina del Sur, para buscar a dos kayakistas que se habían perdido. Un dron equipado con una cámara termográfica ayudó a localizar el bote y sus ocupantes, y los guió hacia un lugar seguro.¹

Los grupos de respuesta de emergencia han agregado de manera creciente sistemas de aeronaves no tripuladas (UAS), también conocidos como drones, a sus conjuntos de herramientas. Los drones pueden ayudar a encontrar personas perdidas: un paciente de Alzheimer o un niño deambulando, o un excursionista o esquiador que se desvió del sendero. Pueden arrojar un chaleco salvavidas, una manta, comida, primeros auxilios o agua, o incluso encender una luz en una situación oscura difícil.

“La mayor parte de la búsqueda y rescate en los EE. UU. está a cargo de voluntarios, que a menudo no tienen acceso a dinero o a clases de capacitación”. Es por eso que Lee Lang (Lee, proporcionar un cargo) dirige un grupo de ASTM International que desarrolla estándares para el uso de drones en operaciones de búsqueda y rescate. “Los estándares mejorarán el profesionalismo del personal de emergencia de búsqueda y rescate”, dice.

Chris Boyer, director ejecutivo y director de operaciones de la Asociación Nacional de Búsqueda y Rescate de los EE. UU., agrega: “cuando sale un dron de búsqueda y rescate, no hay estándares”. Los estándares del F32 comenzarán a solucionar esta carencia.

Hay en curso tres estándares con los que se comenzará a encarar estas necesidades. Un estándar propuesto clasificará los UAS pequeños para búsqueda y rescate. Otro cubrirá la capacitación de operadores, y un tercero se encargará de las operaciones.

Inspección de fachadas con UAS

Un cuadricóptero equipado con una cámara despega y se eleva en línea recta hacia arriba, hasta el extremo superior de una chimenea. Allí la cámara revela la falta de pernos en una conexión de collarín, capas de óxido, vegetación dentro de la chimenea y mampostería resquebrajada en el exterior. Estos detalles, según el video de Wiss, Janney, Elstner que los muestra, solo pueden obtenerse mediante un dron.

Históricamente, la inspección de edificios comenzaba desde el suelo, con una visión profesional a través de unos binoculares. Si se encontraban problemas potenciales, los inspectores podían subir mediante un andamio para dar una mirada más de cerca. Ver qué hay encima del borde de una ventana o una cornisa, como una grieta, puede ser imposible.

Hoy en día es allí donde llega el dron, como método seguro, económico y que ahorra tiempo para la inspección de edificios, incluidas las superficies difíciles de observar de otra manera. Muchas ciudades requieren una inspección de este tipo cada cinco años.

“Pensamos en el dron como una herramienta volante”, dice Michael Petermann, director de Wiss, Janney, Elstner (WJE) en su oficina de la ciudad de Nueva York. Agrega que el video del dron ve y documenta problemas de los edificios que de otra manera podrían pasarse por alto, problemas que deben afrontarse antes de que causen lesiones.

Pero para usar los drones en la práctica profesional hace falta más que solo leer un manual del usuario y volar el dron. Para emplear un dron, WJE tiene que contratar pilotos certificados, obtener los permisos necesarios de la ciudad, y presentar las aprobaciones y excepciones requeridas por la Administración Federal de Aviación (FAA) de los EE. UU.

Y ahora, dado que muchas firmas quieren usar drones para la inspección de fachadas de edificios, dice Petermann, “queremos compartir lo que hemos aprendido de lo que hicimos, incluyéndolo en un nuevo estándar”.

La guía propuesta, escrita por el Comité sobre Desempeño de edificios (E06) de ASTM International, mostrará cómo usar un dron para explorar una fachada, conservar los datos y utilizarlo para la preparación de informes, de manera que los propietarios obtengan una mayor comprensión de las condiciones en que se encuentra el edificio. Petermann observa que el estándar no tratará sobre las operaciones de los drones, sino que le deja al inspector comprender de qué es capaz el dron.

F38: en el centro del trabajo de estándares para UAS de ASTM

Los drones encuentran uso en estos días en diversas aplicaciones comerciales. “Hemos llegado al punto que muchos vieron hace años”, dice Theodore Wierzbanowski, consultor de tecnología de drones que también es el presidente del Comité sobre Sistemas de aeronaves no tripuladas (F38) de ASTM International. “Ahora realmente nos estamos desarrollando”.

Esta expansión significa el uso de drones para verificar la madurez de granos de café o la sequedad de cultivos, filmar propiedades inmobiliarias, hacer el seguimiento de migraciones y poblaciones animales, ayudar en la limpieza de derrames de petróleo, e incluso entregar pizzas u otros productos.

Desde 2003, el Comité F38 ha estado trabajando en estándares que faciliten el uso seguro de los UAS. El comité prevé “operaciones de UAS rutinarias y seguras en el espacio aéreo civil por medio de la estandarización”. Y sus trece estándares respaldan este objetivo con documentos sobre aeronavegabilidad, operaciones de vuelo, y capacitación, calificación y certificación de personal. Hay más en camino: versiones sobre pruebas de UAS pequeños, seguridad para el vuelo sobre personas, y diseño y construcción de UAS de ala fija, para nombrar solo unos pocos.

Un objetivo principal del comité ha sido proporcionar estándares que puedan ser citados por la Administración Federal de Aviación de los EE. UU., integrando de este modo los UAS pequeños en el sistema nacional aeroespacial de los EE. UU. FAA y ASTM International acordaron colaborar en 2010, y el trabajo de estándares del F38 continúa para hacer progresar el uso de drones.

Sin necesidad de conductor

Los vehículos terrestres autómatas no tripulados (A-UGV) pueden encontrarse pasando a toda velocidad por los almacenes o remolcando autos nuevos a lo largo de una línea de fabricación. Se desempeñan en fabricación, así como en distribución y cumplimiento, añadiendo eficiencia y exactitud a la cadena de suministro. Los estudios también muestran que su uso reduce los daños de material a la vez que proporciona flexibilidad para diferentes rutas de vehículos u otros cambios.

Estos vehículos, que comenzaron a utilizarse en las décadas de 1950 y 1960, continúan haciéndose cada vez más sofisticados. Pueden guiarse mediante cables, imanes, láser o cámaras por sus trayectorias trazadas, que pueden tomar de manera automática previa capacitación.

Tanto los fabricantes como los usuarios quieren saber más acerca del desempeño de los A-UGV y asegurarse de que el vehículo sea apropiado para su uso. Desde 2014, el Comité sobre Vehículos industriales de guiado automático sin conductor (F45) de ASTM International se dedica a la tarea de desarrollar estándares que posibiliten a los fabricantes y usuarios medir la capacidad de los A-UGV.

“Es necesario contar con maneras comunes para describir el desempeño de las máquinas”, dice Mitchell Weiss, director de tecnología de Seegrid, empresa productora de A-UGV, y vicepresidente del Comité F45.

El comité preparó el terreno para este trabajo a fines del año pasado, con la primera versión finalizada de un estándar de terminología (F3200). Este documento será actualizado de manera constante. “Necesitamos definiciones y descripciones”, dice Weiss. En los casos en que fue posible, como se indica en el estándar, se han tomado definiciones de la información técnica o de otras fuentes públicas. Los fabricantes, proveedores y clientes deben poder comunicarse, y este estándar satisface esa necesidad.

En el campo de las mediciones, “F45 proporcionará los estándares de desempeño que encajen en el estándar de seguridad mediante métodos de prueba estandarizados para que los fabricantes y usuarios demuestren la operación segura de los vehículos”, dice Roger Bostelman, gerente de proyecto de la División de Sistemas Inteligentes del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de los EE. UU. y presidente del Comité F45.²

Un estándar importante, en proceso en la actualidad, respalda la comprensión de cómo se desempeña un A-UGV en diferentes condiciones ambientales. Por ejemplo: ¿qué tan limpio, o qué tan seco, es “limpio y seco”? Esto es importante cuando el fabricante y el usuario consideran las necesidades de su propósito particular: concreto liso seco y estanterías, o asfalto húmedo exterior, por ejemplo.

Weiss dice que las partes interesadas en los A-UGV deben involucrarse para que los estándares cuenten con su información, con la que pueden ampliar el mercado y ayudar a los usuarios a decidir sobre un U-AGV particular para sus necesidades. “Los estándares les ayudarán a ustedes también”, dice Weiss. “Es por eso que estamos involucrados”.

Robots de respuesta

Un robot puede trepar escaleras, así como moverse sobre escombros y otros terrenos escabrosos. Otro puede abrir o cerrar una válvula. Incluso, otros pueden recoger algo y moverlo, o tomar fotos y video de una habitación. Y todavía más: los robots pueden desmontar bombas, trazar mapas de áreas inseguras, buscar sobrevivientes luego del colapso de un edificio, y mucho más.

Los robots de respuesta se ofrecen en diferentes formas y tamaños: pueden ser de aspecto vagamente humano o parecerse a un pequeño tractor de orugas. Estas maravillas mecánicas tienen diferentes especialidades, pero tienden a compartir algunas características: sensores, radiocomunicaciones y movilidad. La mayoría de ellos debe poder operarse de manera remota, configurarse rápidamente, moverse velozmente a través de entornos complejos, cumplir las tareas asignadas y, por supuesto, ser confiables.

Los desafíos que se plantean a los robots de respuesta se prueban en lugares como la Instalación de prueba de robótica del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de los EE. UU. y en competiciones de robótica. Poner a prueba a los robots proporciona información que ayuda a los investigadores y desarrolladores a anticipar las capacidades y desempeño de los robots. El personal de rescate y otros también pueden ver cómo los robots podrían ayudarles en su trabajo.

Y la comparación de desempeño también ayuda a sentar las bases para el desarrollo de estándares.

Adam Jacoff, ingeniero de investigación en robótica de la División de Sistemas Inteligentes del NIST, aporta información del trabajo de robótica del NIST al desarrollo de métodos de prueba de ASTM. Ese trabajo tiene lugar en el Subcomité sobre Equipos operacionales, que forma parte del Comité sobre Aplicaciones de seguridad nacional (E54). Jacoff es el presidente del subcomité.

Las tareas complejas de un robot pueden dividirse en “conjuntos de tareas robóticas elementales que pueden representarse individualmente como métodos de prueba estándar”. De esta manera lo explica el estándar de terminología pertinente del E54. Y el E54.08 se ha ocupado de trabajar en estos estándares. “Un método de prueba estándar le brinda la posibilidad de medir la capacidad de los robots, en cualquier momento y lugar”, dice Jacoff. A la fecha existen más de una docena de prácticas y guías de ASTM International que evalúan la capacidad de los robots.

¿Movilidad en áreas confinadas, escaleras u obstáculos? Existen estándares para eso. ¿Radiocomunicaciones de robots tanto en el rango de la línea de visión como más allá de la línea de visión? También existen estándares para eso. ¿Y capacidad para tareas de remolque? Hay uno apropiado para eso también.

Y hay mucho más por venir.

En este momento hay en el comité numerosas pruebas adicionales en proceso que darán a las partes interesadas las maneras de evaluar la detección de imágenes térmicas, atributos de manipulación y movilidad, resistencia y mucho más.

“Las pruebas adicionales en proceso completarán la serie de estándares (más de 50) que son importantes para evaluar los robots de respuesta”, dice Jacoff. “Los estándares ayudarán a asegurar que los fabricantes construyan robots que tengan las características que ofrecen, y así el personal de emergencia podrá confiar en que los robots hagan aquello para lo que se construyeron”.

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La conexión entre el Consorcio Geoespacial Abierto (OGC) y ASTM International

OGC y ASTM han ampliado el Memorando de entendimiento (MOU) firmado por primera vez el año pasado, con planes de expansión hacia las actividades relacionadas con vehículos no tripulados.

Un taller planeado para este verano explorará las posibilidades de que las organizaciones colaboren en estándares relacionados con Detección y localización por luz (Light Detection and Ranging - LIDAR) y sistemas de aeronaves no tripuladas para trabajar en conjunto. Se planea como resultado un informe técnico que trazará un curso de acción para el MOU.

Los Comités sore Sistemas de imágenes 3D (E57), UAS (F38) y Vehículos industriales de guiado automático sin conductor (F45) de ASTM International, entre otros, comenzarán a examinar los estándares existentes que podrían utilizarse o ampliarse para satisfacer las necesidades del OGC.

El OGC está agregando un nuevo Grupo de trabajo temático sobre Sistemas no tripulados, y los nuevos estándares de ASTM podrían prestar asistencia a este grupo en temas tales como navegación. También se emprenderá un proyecto sobre interoperabilidad.

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Referencias

1. Midway Fire Rescue, “Huntington Beach Night Kayak Rescue” (Rescate nocturno de un kayak en Huntington Beach), informe del 15 de enero de 2017.

2. El estándar de seguridad es: ANSI/ITSDF B56.5-2012, Safety Standard for Driverless, Automatic Guided Industrial Vehicles and Automated Functions of Manned Industrial Vehicles (Estándar de seguridad para vehículos industriales de guiado automático sin conductor y funciones automatizadas de vehículos industriales con conductor), del Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (American National Standards Institute - ANSI) / Fundación para el Desarrollo de Estándares de Camiones Industriales (Industrial Truck Standards Development Foundation).