Una tesis doctoral elaborada por el ingeniero Daniel Aláez Gómez en la Universidad Pública de Navarra (UPNA) ha desarrollado novedosos gemelos digitales de drones que son más realistas y precisos que los actuales y que permiten anticipar riesgos y proponer mejoras. El trabajo ha sido dirigido por los profesores de la UPNA e investigadores del ISC Jesús Villadangos Alonso y José Javier Astráin Escolá.
Como explica el autor de la tesis, los drones están cada vez más presentes en nuestro día a día, con numerosas aplicaciones como la fotografía aérea, inspección de infraestructuras, vigilancia, labores de rescate, etc. La reciente democratización de los vehículos aéreos no tripulados (por sus siglas en inglés, UAV) conlleva una serie de preocupaciones. Los UAV comparten el espacio aéreo con otras aeronaves, sobrevuelan seres vivos e infraestructuras y desempeñan labores de riesgo. Como alternativa a los ensayos de vuelo tradicionales, los gemelos digitales han surgido como una opción más económica, eficiente, y que evita los riesgos asociados al desarrollo de estos vehículos. Un gemelo digital es, por lo tanto, un equivalente virtual de un objeto físico que reproduce con exactitud los diferentes aspectos del objeto real, permitiendo emular su funcionamiento o incluso anticipar posibles riesgos en su operación.
Daniel Aláez, en la UPNA.
En esta tesis se plantea el desarrollo de un gemelo digital de vehículos aéreos no tripulados con capacidad de despegue y aterrizaje vertical (por sus siglas en inglés, VTOL), poniendo especial énfasis en: el modelado del efecto de condiciones meteorológicas adversas, como el viento procedente de cualquier dirección; y en las comunicaciones entre la aeronave y la estación de tierra (operador o piloto).
Además de proponer modelos novedosos para simular el viento y las comunicaciones, se plantean técnicas que permiten reducir el coste (en términos de tiempo y dinero) de obtención de estos modelos para facilitar la creación de nuevos gemelos digitales de estas características.
Ensayos de vuelo, mediciones en laboratorio y simulaciones
Mediante numerosos ensayos de vuelo, mediciones en laboratorio y simulación por ordenador, el autor de la tesis ha construido equivalentes virtuales de varias aeronaves, capaces de reproducir con exactitud los efectos del viento y las comunicaciones. Adicionalmente, ha recreado diferentes controladoras de vuelo (el cerebro del UAV), para poder reproducir misiones completas en el gemelo digital sin necesidad de recurrir a vuelos reales, para lo que ha empleado simuladores de vuelo tanto de código abierto como comerciales. El trabajo de investigación destaca por su naturaleza multidisciplinar, vinculando disciplinas como la mecánica de vuelo, la aerodinámica, el desarrollo de software, telecomunicaciones, montaje de aeronaves, e incluso su pilotaje.
Los resultados abren la puerta a modelos virtuales de drones más realistas y precisos, que permiten anticipar desde potenciales situaciones de riesgo durante la operación, hasta posibles puntos de mejora en el diseño y desarrollo de una aeronave nueva. Las principales contribuciones de la tesis doctoral han sido presentadas en dos congresos internacionales de prestigio y seis publicaciones en revistas con un alto índice de impacto
Breve CV de Daniel Aláez
Daniel Aláez es ingeniero aeroespacial por la Universidad de León (2020). En la misma institución realizó un Máster en Ingeniería Aeronáutica (con premio extraordinario) y recibió un premio de la Corporación Mondragon por su trabajo fin de estudios, centrado en el desarrollo de los modelos digitales.
Autor de siete publicaciones científicas, actualmente es profesor asociado en la Universidad Pública de Navarra, donde también ha sido colaborador en tres proyectos de investigación. Ha impartido docencia en asignaturas como Arquitectura del Software, Estructura de Datos, Programación Avanzada, Informática, Sistemas Operativos, así como en el Diploma de Especialización en Internet de las Cosas e Industria 4.0.