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Sinceramente, ¿quien no desea tener uno? Desde luego no por necesidad, pero si hay un “gadget” por excelencia estos días, posiblemente sea un Drone. Hace unos años prácticamente de ciencia ficción o solo al alcance de fuerzas del estado u organizaciones muy concretas. A día de hoy es cada vez más habitual verlos en cualquier sitio. Y es que los cuadricópteros, principalmente, han logrado abrirse paso a un bolsillo de “consumo asequible”.

 

¿QUE SON?

El concepto de “objeto” teledirigido no es ni mucho menos moderno, y lleva con nosotros más tiempo del que hondamos la tierra. Lo que ha ido cambiando, como todo, ha sido la evolución que han ido sufriendo todo lo relativo a la tecnología de “control remoto”. Si miramos un poco hacia atrás, creo que la mayoría de nosotros puede recordar anuncios y regalos de reyes en los que era muy común el coche radio-control. Por encima de aquellos coches que tantas horas de juegos nos dieron (como juguetes) estaban sus padres mayores, como podían ser los coches radio-control que funcionaban incluso con motores de explosión y no eléctricos… y por supuesto no hace falta hablar del increíble mundo del aeromodelismo, lo fascinante que era convertir alguna de aquellas joyas en un avión radiocontrol por medio de motores eléctricos y una radio… o si te lo podías permitir tu propio avión radio-control de turbina.

Los avances en electrónica han logrado la creación de servomotores altamente eficientes y cada vez más reducidos. Procesadores y microcontroladores actuales han abierto también un abanico sin fin a la capacidad de control, gestión y prestaciones a cualquier dispositivo. Esto sin duda ha cambiado totalmente el paradigma que podía existir en cualquier artefacto dirigido a distancia. Por supuesto podemos ver como “culmen” actual los Drones de Combate como pueda ser los famosos Predator o Reaper, pero no vamos a hablar de tecnología militar.

La diferencia básicamente entre un dispositivo teledirigido ‘convencional’ y un Drone, que puede confundirse, es que un Drone en cierto modo es inteligente, lo cual no quiere decir que no sea teledirigido. La definición formal es la de vehículo aéreo no tripulado, pero a día de hoy quizás yo extendería su uso de “aéreo”, y añadiría “inteligente”.

¿Que nos referimos como inteligencia en este caso?

Bien, si pensamos en los viejos aviones teledirigidos o incluso en los coches radiocontrol, todo era gobernado por una radio generalmente. Estas radios controlaban directamente cada uno de los diferentes servomotores/rotores, un canal para cada uno… si nuestro avión disponía de 5 servos requeríamos al menos una radio de 5 canales. Pero por lo general al final el dispositivo era controlado íntegramente por nuestra radio en su gran mayoría, el avión (en este caso) la electrónica que llevaba solía ser mínima, y prácticamente todo eran ejes, servos, baterías… y muy poco más.

Los Drone son mucho más que eso. Los drone a diferencia de los dispositivos teledirigidos convencionales están dotados de un interesante abanico de sensores, placas de control… que hacen que la propia navegación y pilotaje sea en realidad “asistido”, y no directo como sucedía antes. Esto no solo permite un control mucho más preciso, sino que el propio Drone es capaz de ejecutar tareas por sí mismo (o preprogramadas), como pueda ser desde estabilización automática, guiado automático por medio de GPS, corrección de posición debido a viento, mecanismos de seguridad como descenso controlado en caso de avería/batería… (en caso de que vuele)… etc etc etc.

Por versatilidad y uso, vamos a enfocar todo el artículo a los drones además más usados actualmente, quitando siempre el ámbito militar, que son sin duda alguna los conocidos como “Cuadricopteros” (En mi caso particular he usado de referencia el más pequeñito de mi familia, cortesía de Parrot, RollingSpider). No es necesario explicar el motivo de este nombre demasiado… básicamente son “helicópteros” que están propulsados por 4 rotores, lo que les otorga una gran estabilidad y facilidad de control, sin quitar que estéticamente son muy curiosos de ver. Además, por lo general se abandona las costosas radios convencionales (aunque suelen poder adaptarse), y se sustituyen por dispositivos digitales (móviles, tablets, plataformas de control) que realizan su control directamente por tecnologías inalámbricas de corto alcance como WIFI o Bluetooth o de largo alcance en sistemas más potentes por redes de datos móviles. Además en caso de redes de alta velocidad se permite por lo general transmisión de imagen en tiempo real cuando el Drone posee una cámara.

La introducción de estos Drone en el ámbito comercial (de forma amplia) posiblemente haya agradecérselo a Parrot, cuando en el CES del 2010 (como digo hace nada) anunció el que sería posiblemente el Drone más asequible y de consumo general que existiría, el Conocido Ar.Drone. Gracias a este primer lanzamiento los Drones encontraron cada vez más su hueco y quedó demostrado que los Drones podían ser objetos de consumo general, antes al alcance de tan solo unos pocos. A este lanzamiento se siguieron en poco tiempo otros tantos, como los también conocidos Phantom de Dji, aunque estos últimos con un enfoque más para el consumo empresarial que el particular.

 

¿COMO FUNCIONAN?

Pese a lo que pueda parecer, el funcionamiento básico de un Drone es muy sencillo. Su complejidad y su relativa aparición tan solo en los tiempos modernos radica sobre todo en la electrónica y los sensores actuales, pero no en lo concerniente a su “manejo”. La única propulsión que posee es por medio 4 rotores colocados en forma de X cada uno de ellos en una esquina, girando en el mismo sentido los que se encuentran sobre el mismo eje de la X y en sentido contrario los del otro eje… ya que si los 4 rotores girasen en el mismo sentido el Drone sería una peonza… de este modo el Drone en teoría debería de estar estabilizado.

Eso significa que absolutamente todos los movimientos que pueda realizar depende tan solo de dichos rotores. Con ellos el Drone es capaz de controlar su movimiento en los 3 ejes espaciales: Cabeceo, Alabeo y Giñada/Giro.

ejes.

Altitud

El más sencillo de todos los movimientos que puede realizar un cuadricóptero es lógicamente su altitud, la cual se varía sencillamente aumentando o disminuyendo la velocidad de los 4 rotores por igual. A más velocidad de estos el Drone tomará mayor altitud, y si se disminuye la gravedad lo tirará hacia abajo. Como hemos dicho el usuario no necesita conocer los pormenores de la Gravedad, el Drone calcula automáticamente la potencia necesaria tanto para mantenerlo estabilizado a una altura dada como para subirlo o bajarlo a una altitud definida. ¿Como? E aquí la maravilla de los sensores actuales miniaturizados.

El pequeño Drone que vemos en pantalla, a pesar de su tamaño, computa todo estos datos gracias tanto a un sensor ultrasónico que posee debajo de él (y mira siempre al suelo) y un sensor de presión interno (un barómetro). Hace unos años estos dispositivos serían totalmente imposible encontrarlos en algo que mide tan solo 14 centímetros y no llega a los 60 gramos, pero como ocurre en nuestros terminales móviles por ejemplo, lo que antes era sólo posible en grandes dispositivos a día de hoy pueden incorporarse sensores de gran precisión en cualquier lugar gracias a su reducido tamaño, reducido consumo y capacidad de cálculo de los procesadores y/o microncotroladores.

El sensor ultrasónico envía constantemente una onda hacia abajo, esta rebota contra lo primero que encuentra y es devuelta al Drone. Midiendo el tiempo de rebote (desde que es lanzada hasta que es devuelta) y conociendo la velocidad de propagación, el Drone tiene el primer indicador de Altitud respecto al objeto que tiene justo debajo.

Por otro lado, el sensor de presión obtiene datos constantes de esta, y como todo el mundo debería de saber, la presión atmosférica disminuye en función de la altitud. Por supuesto puede variar en función de cambios meteorológicos, pero gracias a el se puede obtener una segunda lectura.

El software interno hace el resto. Con los datos que otorgan los sensores, el Drone es capaz de determinar a que altura se encuentra, y en consecuencia saber no solo lo importante que pueda ser si el suelo está a 1n o a 50m, sino poder controlar valores como altitud máxima/mínima, altitud de “emergencia”, realizar descensos controlados autónomos… El usuario como tal no tiene que preocuparse por lo general de todo ello, tan solo ajustar los valores de pilotaje que desee, saber que si quiere que suba subirá y que si quiere bajar bajará, pero el software interno del Drone compensará posiblemente en determinados casos incluso las órdenes del propio usuario, a fin de sortear obstáculos por ejemplo, o para que bajar si él sabe que está en el suelo.

 

Giñada

Es el giro realizado sobre su eje vertical, y permite a un Drone de este tipo cambiar su horientación respecto al plano horizontal. Este movimiento es posible gracias a la distribución en X de sus rotores y su disposición en X girando los rotores de cada eje en sentido contrario. Hemos dicho que un cuadricóptero mantiene precisamente la estabilizada sobre su eje vertical porque sus rotores giran en sentidos contrarios 2 a 2, de modo que la velocidad angular de cada eje de la X se anula con la de los otros dos (suponiendo claro la misma velocidad en todos ellos). Pero que sucede si a los rotores de uno de los ejes de la X se les aumenta la velocidad pero se mantiene la velocidad de los otros dos?? Entonces la velocidad angular ya no está compensada, con lo que el Drone gira. Aumentar la potencia de los rotores de un eje hará que gire en un sentido, aumentar la potencia de los rotores del otro eje hará que gire en sentido contrario.

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Cabeceo y Alabeo

En el caso del cabeceo y el alabeo, ambos son controlados del mismo modo, ya que en realidad si supusiésemos que el Drone no tiene una “cabeza” y al estar constituido como está, el movimiento en sus dos ejes horizontales se realiza igual.

El control del Cabeceo/Alabeo se consigue gracias a aumentar la potencia de los rotores de un lado, disminuyendo la potencia del lado opuesto. Esto provoca como es natural que el lado al que se le aumente la potencia tire hacia arriba y hacia abajo el lado contrario. Dado que la potencia que se aumenta o disminuye en este caso son dos rotores cada uno de ellos de un eje diferente por igual, la velocidad angular sigue constante con lo que no hay cambio en la Giñada, yl cabeceo o alabeo es estable.

Al igual que en un Helicóptero, el Cabeceo la función que tendrá principalmente será hacer avanzar o retroceder al Drone. Si aumentamos la potencia en los rotores traseros y disminuimos la potencia de los rotores delanteros, el Drone pasará de estar horizontal frente al suelo ha estar inclinado, los rotores perderán la perpendicularidad respecto al suelo, desplazando el aire también hacia atrás y por tanto propulsando hacia delante nuestro Drone. Si el cabeceo se hace al revés, el Drone irá hacia atrás.

En el caso dele Alabeo ocurre exactamente igual. Si se aumenta la potencia de los rotores de un lateral y disminuye los del opuesto, el Drone se desplazará directamente hacia un lado, y al contrario en caso contrario. De este modo podemos controlar el desplazamiento del Drone en cualquiera de sus variantes.

Tanto el Cabeceo/Alabeo como la Giñada cuentan (en el caso de este Drone) la asistencia de otros 3 sensores a los que estamos más que acostumbrados en nuestros móviles. Un giroscopio, un acelerómetro y una cámara. Técnicamente hablando no es necesario su existencia para que un Drone funcione correctamente, pero los datos que aportan a este pueden ser usados no solo para una estabilidad mucho mayor y en consecuencia un mejor control, sino que nos permitirá poder configurar de antemano el Drone para que actúe dentro de unos parámetros concretos máximos y mínimos, como pueda ser la velocidad a la que se realiza el gio de giñada, la velocidad de avance/retroceso, la de desplazamiento lateral… incluso el ángulo de “ataque” (alabeo) máximo y mínimo que queremos “consentir”.

La cámara vertical que dispone (se puede ver en la imagen superior una pequeña apertura justo en la unicón de la X) tiene una función doble. Por un lado sirve efectivamente para tomar fotografías aéreas verticales que pueden transferirse, pero además el software del propio Drone usa capturas constantes de la vertical que compara unas con otras para conocer tanto el terreno, si hay obstáculos y también como método para conocer la velocidad de desplazamiento.

 

¿COMO SE MANEJAN?

Fundamentalmente encontramos 5 modos en los que podemos operar los Drones. A día de hoy se puede realizar por lo general con radios externas en caso de radiofrecuencia convencional, pero cada vez es más normal el uso de aplicaciones móviles para su total control.

  • Radiofrecuencia Convencional
  • Redes Datos Móviles
  • WIFI
  • Bluetooth
  • Programado

 

Radiofrecuencia

 El control por radiofrecuencia convencional no ha dejado de existir. Tiene la gran ventaja de poseer un gran alcance. Pero como todas las tecnologías de transmisión de datos, a mas alcance el ancho de banda es menor. Sí, con una radio convencional podríamos manejar un Drone a un kilómetro de distancia y mandarle cualquier tipo de órdenes, y esto tiene mucha utilidad, pero sobre todo en vuelos más… “autónomos”. Este tipo de manejo es usado sobre todo en ámbitos comerciales/empresariales en los que se dota al Drone con una videocámara que por lo general grava en la verticalidad, y el usuario puede activar o desactivar a voluntad tanto la toma de fotografías aéreas como de vídeo. Una vez en tierra dichos vídeos o imágenes pueden extraerse con facilidad.

La principal y única ventaja suele ser el gran alcance que puede tener el Drone, 1 kilómetro, 2… lo suficiente para realizar auténticas panorámicas o vídeos en ubicaciones imposibles. La desventaja es que este tipo de vuelo no goza de las asombrosas cualidades que podemos obtener cuando lo manejamos con tecnologías de alta velocidad de transmisión de datos como veremos ahora, y por otro lado las Radios son caras, pueden llegar a costar incluso más que el propio Drone.

 

Redes de Datos Móviles

Con la expansión de las redes de datos de alta velocidad (HDSP+, LTE..) podemos transmitir datos a una velocidad decente prácticamente desde cualquier parte del mundo.

Se han hecho experimentos usando el control mediante redes de datos móviles, y funcionan bastante bien, aunque tienen sus problemas. Las redes móviles actuales nos otorgan una velocidad de transmisión de datos lo suficientemente grandes como el control del propio Drone como para la transmisión en vivo (streaming) tanto de vídeo, fotografía y datos de de vuelo. Esto aumenta considerablemente las prestaciones que puede darnos un Drone. Además el rango de vuelo ya no está limitado al alcance de la Radio, sino de que ambos dispositivos (Drone y dispositivo de control) tengan cobertura a sus respectivas redes de datos.

Lamentablemente aunque todo parezca ideal tiene muchos problemas. Por un lado el Drone requeire de hardware específico (y software) para dar soporte a SIMs u otros sistemas para acceso a redes de datos, y por supuesto el software de comunicación con la plataforma de control. Pero el mayor problema es la cobertura. En un momento dado podría existir un vacío de cobertura ya sea para el Drone o ya sea para la plataforma de control, y eso produciría automáticamente la pérdida de control del Drone. Por supuesto se pueden implementar medidas de control como por ejemplo que al perder el contacto con la red el Drone pasase a un modo de estacionamiento fijo, o incluso de descenso despacio, o incluso si está dotado de una unidad GPS volver al punto de origen en vuelo programado.

La tecnología existe y funciona y es usada, pero como digo queda muy muy relegada a un segundo plano por sus peculiaridades

 

Redes WIFI

Este es el sistema de control más usado a día de hoy en los Drones de “consumo”, y yo diría que incluso en los usados en ámbitos más profesionales. Una red WIFI nos da por lo general una conexión muy estable y con un ancho de banda bastante grande. Además no se requiere de un hardware costoso por parte ni del Drone ni de la plataforma de control (que suele ser un terminal móvil, tablet o PC).

Cuando se usan redes WIFI, por lo general el propio Drone crea un AP propia al que la plataforma de control se conecta de forma única para poder hablar con el Drone. Esto hace además posible que no sea necesario un punto de acceso externo de ningún tipo y la comunicación puede realizarse Drone<->Control. La velocidad de transmisión de datos hace posible tanto el Streaming de vídeo, fotos, audio… lo que sea necesario.

Posiblemente su única desventaja sea el mayor consumo que produce WIFI en comparación con otras tecnologías y más importante aun… su alcance. En teoría, un buen adaptador WIFI no debería de tener problemas en dar un rango de unos 100 metros… que no es poco si tenemos en cuenta repito que podemos tener transmisión en vivo. Antenas más especializadas y dispositivos mejores pueden darnos un rango superior, quizás de 400 o 500 metros, pero hay que tener en cuenta que es muy complicado establecer un valor nominal, dado a interferencias, obstáculos y tantas otras cosas.

La mayoría de Drones han optado por este sistema, suele ser más que suficiente para la mayoría de las tareas y da las características más deseadas. El pequeñín rojo que estamos viendo no obstante es demasiado pequeño para poder usar redes WIFI, mucho menos redes móviles o de radio convencionales.

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Redes Bluetooth

El Bluetooth es uno de esos extraños que nadie quiere pero que todos quieren. BT no apareció como un sistema de transmisión de datos de alta velocidad, sino un sistema de transmisión de datos cercano, sencillo y funcional. Todos creían que WIFI sustituiría siempre cualquier dispositivo BT, en cambio no pasa día sin que aparezcan más y más dispositivos BT. Lo que sucede es que son dos redes totalmente diferentes usadas para propósitos muy diferentes con sus pros y sus contras.

Las redes BT funcionan de forma similar que las WIFI, pero con limitaciones de ancho de banda y alcance considerables. Si una red WIFI puede darnos más de 100m, una red BT tiene un alcance mucho más limitado… yo no contaría con más de 20m. Por otro lado la limitación de ancho de banda hace imposible o casi imposible la transmisión en vivo de cualquier tipo de contenido. No todo son desventajas, porque por otro lado se pueden construir Drones mucho más pequeños y con un consumo energético mucho más moderado. Esto abre la puerta a otro abanico de Drones posibles.

Monty (Sí, les pongo nombre), mi Drone Rojo, no es el más potente ni el más versátil, pero sin llegar a 60 gramos puede volar por ejemplo de forma cómoda y veloz, realizar tomas aéreas verticales y tiene un control y estabilidad increíble. No, no puede transmitir vídeo en tiempo real como sí puede hacerlo mi Drone Kaine, pero él como vimos en la 1º imagen, pero Kaine pesa cerca de 500gr, casí 10 veces más

 

Vuelo Programado

La mayoría de los Drones, sobre todo aquellos con módulo GPS, pueden establecer vuelos programados como por ejemplo por puntos de rutas, o incluso con software de control preinstalado que puede hacer ir o volver al Drone sencillamente haciendo clic en una pantalla escogiendo el sitio.

La ventaja es obvia… un control eficiente que no está limitado ni a la visibilidad directa del Drone, ni a la visión en Streaming del Drone, ni siquiera al rango que pueda darle el método de control que se esté usando… si la autonomía de sus baterías pudiese permitirlo el Drone podría volar durante una hora de ida y otra de vuelta donde fuese… siempre teniendo en cuenta que no existiesen obstáculos y otros, ni accidentes debidos a fuertes ráfagas de vientos u otros por mayores y menores.

 

CONCLUSIONES

Son necesarios?? Posiblemente no, o al menos tan solo para un pequeño porcentaje de personas. Por otro lado es posiblemente uno de los gadgets más interesantes que podemos tener a día de hoy, ya no solo a modo de “juguetes”, sino las posibilidades de realizar vídeo/fotografía de sitios imposibles o desde perspectivas increíbles.

Posiblemente la principal pega que tienen todos ellos es sin duda alguna la autonomía. Mi Drone grande, un ar.drone 2.0 posee una autonomía de unos 12-15minutos, y requiere de al menos una hora y media o dos para cargarla por completo. Por otro lado el pequeño la batería es algo más modesta (acusado por el pequeño tamaño), y llega a los 6-8 minutos. Sea cual sea el Drone que se use sin duda alguna es casi necesario o recomendable poseer otra (u otras) baterías para que puedan intercambiarse de forma sencilla, de lo contrario puede ser frustrante a veces.

Sobre que tipo de Drone es más o menos aconsejable?? Bueno, en el mercado tenemos ahora mismo una buena variedad de ellos. Posiblemente los puntos que más llaman la atención de unos y otros suelen ser la cámara, la autonomía o el tamaño, así como las nuevas plataformas de control que están empezando a emerger como gafas de realidad virtual. Los precios no obstante son igualmente variables en función de en que productos nos enfoquemos. Quitando a ese pequeño % que puede verlos como “necesarios” podemos ver 3 rangos claros de Drones en cuanto precio/prestaciones.

Por un lado tenemos Drones cuya marca la verdad nadie conoce y están empezando a aparecer, suelen ser baratos, se controlan con el móvil a través de WIFI o BT y son muy limitados a cuanto prestaciones… pero su precio suele ser muy bajo, pueden rondar los 70€+. No esperemos por lo general drones grandes o con funciones interesantes de control, vídeo… pero quizás recomendables para cualquiera que quiera iniciarse en el mundo de los Drones, porque aunque su manejo es sencillo hay que tener en cuenta que el riesgo de accidentarlos puede ser muy elevado.

Algo más caro son los pequeños Drones como Monty. Un producto sólido y con un buen abanico de prestaciones y características. El precio es decente para el hardware que compramos, rondando los 100+€, pero tienen las limitaciones propias de su tamaño. Son ideales no obstante para vuelos en interiores, en el caso de Rolling trae consigo unas ruedas que sirven además como “parachoques”. Son fáciles de reparar en caso de ser necesaria la sustitución de una pieza, fáciles de transportar… pero como todo depende del Drone que vayamos a adquirir.

Más arriba tendríamos los hermanos mayores. Empezando por los 300+€ podríamos adquirir Drones de buen tamaño como pueda ser Kaine. Permiten transmisión de vídeo en tiempo real de modo que tú ves lo que el Drone ve, cámara vertical y horizontal, sensores de todo tipo, una alta velocidad… sin subir mucho el precio no podemos esperar en cambio un producto que sea sólido como una piedra (tampoco los más caros lo son), o cargado de todos los accesorios que puedan tener otros, pero para el usuario entusiasta es sin duda la mejor opción para exteriores amplios

Y ya a otra escala tendríamos, sin irnos como es natural a planos estratosféricos, Drones mucho más sóidos y preparados. Por citar, tendríamos a otro de la familia de Parrot, Beop, que inclusye GPS, cámara mejorada, control mejorado… o la mayoría de la gama de Dji y sus Phantom, los cuales suelen estar más enfocado a la toma de imagen aérea que al entretenimiento, siendo también más caros. En cualquiera de los casos para el usuario normal no le recomendaría ninguno de ellos, puede tener la sorpresa de desembolsar un buen dinero y ver como en 3 días queda su Drone destrozado. Todos hemos visto las imágenes que pueden tomar, los vuelos preprogramados, las vistas… pero por sólidos que puedan parecer os puedo asegurar que puede ser “sencillo” estrellarlos o incluso perderlos. Sí… perderlos!! Pensar en una ráfaga de viento o un mal control y que este quede fuera dele alcance de la visión… aun cuando el dispositivo de control aun tuviese imagen, puede ser imposible recuperarlo en muchas ocasiones, así que… cuidado.

Personalmente es un mundo que me fascina, y no pasa una semana sin que eche un vistazo a las novedades que hay en el mercado. Mi experiencia personal es en términos generales buena, quitando problemas de software de las aplicaciones que uso que a fin de cuenta son responsabilidad del fabricante. Aun no he tenido la desventura de “matar” ninguno o tener que repararlo, aunque reconozco que más de un susto he tenido, y no todos los vuelos han sido libre de accidentes. Me hubiese gustado incluir alguna imagen o vídeo hermoso tomado a gran altitud, pero por fechas, tiempo (tanto el personal como el meteorológico) no he tenido demasiadas oportunidades, y el material que tengo grabado no lo tengo disponible ahora mismo en este equipo… pero lo dejo como tarea pendiente para los próximos meses, tanto vídeos como fotos.