Estudiantes del MIT desarrollan software para vehículos autónomos que navegan en entornos desconocidos, enfrentando desafíos de percepción y control para garantizar su funcionamiento en misiones complejas.
Volando en Marte — o en cualquier otro mundo — representa un desafío extraordinario. Una nave espacial autónoma, que opera a millones de millas de distancia de los pilotos o ingenieros que podrían intervenir desde la Tierra, debe ser capaz de navegar en entornos desconocidos y cambiantes, evitar obstáculos, aterrizar en terrenos inciertos y tomar decisiones de manera completamente independiente. Cada maniobra depende de una cuidadosa percepción, planificación y sistemas de control que sean tolerantes a fallos, permitiendo a la nave recuperarse si algo sale mal. Un solo error de cálculo puede dejar a una nave espacial multimillonaria boca abajo en la superficie, acabando con la misión antes incluso de que comience.
“Este problema no está resuelto ni en la industria ni en entornos de investigación”, afirma Nicholas Roy, profesor Jerome C. Hunsaker del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT (AeroAstro). “Debes reunir muchas piezas de código, software e integrar múltiples componentes de hardware. Juntar todo eso no es trivial.”
A pesar de su complejidad, para los estudiantes que están cerca de culminar sus carreras de pregrado en el curso 16.85 Autonomy Capstone (Diseño y Pruebas de Vehículos Autónomos), esta tarea está lejos de ser imposible. En esta clase, los alumnos diseñan, implementan, despliegan y prueban una arquitectura completa de software para sistemas autónomos voladores. Estas tecnologías tienen aplicaciones diversas, desde movilidad aérea urbana hasta vehículos lanzadores reutilizables y exploración extraterrestre. Con tecnología autónoma robusta, los vehículos pueden operar lejos del hogar mientras los ingenieros observan desde centros de control de misión que no son muy diferentes del gran espacio del Centro Kresa para Sistemas Autónomos.
Roy y Jonathan How, profesor Ford de Ingeniería, desarrollaron este nuevo curso como una extensión del curso 16.405 (Robótica: Ciencia y Sistemas), que introduce a los estudiantes al trabajo con plataformas robóticas complejas y navegación autónoma a través de vehículos terrestres con software preconstruido. El curso 16.85 aplica esos mismos principios al vuelo, utilizando un dron cuadricóptero básico y una pizarra completamente en blanco para construir sus propios sistemas de navegación. Los vehículos se ponen a prueba en un circuito con obstáculos que presenta plataformas de aterrizaje dudosas y terrenos inciertos.
Los estudiantes trabajan en grandes equipos (en esta primera edición, dos equipos de siete —los SLAMdunkers y los Spelunkers—) diseñados para reflejar misiones del mundo real donde la coordinación entre roles es esencial.
“Los vehículos necesitan poder diferenciar entre todos estos riesgos ocultos que existen en la misión y el entorno en el que se encuentran y aún así sobrevivir”, comenta How. “Realmente queremos que los estudiantes aprendan a crear un sistema en el que tengan confianza.”