Si bien el uso de la robótica y el Edge Computing para la visión artificial se está volviendo cada vez más común dentro de los límites de las tiendas minoristas y los almacenes de distribución, las máquinas también llegan a la puerta de su casa. Por suerte, suelen traer regalos como tazas de café.

Se prevé que la entrega autónoma de última milla, ya sea a través de robots terrestres con ruedas o por vía aérea a través de drones (también conocidos como vehículos aéreos no tripulados o UAV), sea una industria de gran crecimiento en los próximos años, con nombres conocidos en los espacios de comercio electrónico y logística.

Crear las condiciones informáticas y de conectividad necesarias para los robots en una tienda o almacén controlado es relativamente fácil, pero ¿está listo el ecosistema de infraestructura de Edge más amplio para la llegada a los hogares de paquetes entregados de forma autónoma desde el cielo?

La entrega de drones toma vuelo

Lejos de ser un caso de uso futuro, la entrega de drones está siendo probada activamente por una gran cantidad de nombres importantes.

Según Emergen Research, el mercado de entregas con drones alcanzará los 18.650 millones de dólares para 2028. Los gigantes establecidos de entregas FedEx, UPS y DHL están explorando la entrega con drones, al igual que las nuevas empresas como Matternet, Zipline, Flytrex, Flirtey y Wingcopter.

Los gigantes de la nube con grandes huellas de infraestructura para entrenar y comunicarse con drones también están interesados ​​en el espacio. Este año, Amazon anunció que Lockeford, California, estará "entre las primeras" ubicaciones en los EE.UU. en obtener acceso al servicio de entrega de drones Prime Air de la compañía. En marzo de 2022, la empresa matriz de Google, Alphabet, anunció que su servicio de entrega con drones Wing había alcanzado las 200.000 entregas comerciales.

La mayoría de las operaciones de entrega con drones todavía están restringidas a un área geográficamente pequeña, mientras que las pruebas están en curso y las regulaciones se ponen al día. Pero, desde el punto de vista del hardware, los UAV son una tecnología relativamente madura; Los módulos de cómputo a bordo pueden realizar al menos detección y prevención de colisiones básicas y planificación de rutas autónomas, incluso en dispositivos de consumo simples.

Cuando se trata de computación a bordo y conectividad para operaciones comerciales por encima del público en general, la redundancia y la seguridad son consideraciones clave, según Alan Hicks, CTO de Manna Drone, con sede en Dublín. “Debido a que estamos volando sobre personas, obviamente necesitamos ser muy redundantes. En nuestra nave en este momento, tenemos ocho motores, dos motores en cada brazo, así que si perdemos un motor todavía podemos volar.

“Tenemos múltiples baterías. Entonces, si perdemos una batería, aún podemos volar. Tenemos múltiples sistemas de control de vuelo y sensores. Así que tenemos tres sensores GPS. Tenemos tres controladores de vuelo”.

Fundada en 2018, la empresa opera un servicio de entrega de drones en Irlanda utilizando sus drones Manna personalizados. Después de una fase de prueba en Moneygall, un pequeño pueblo en la frontera de los condados de Offaly y Tipperary, entregando suministros médicos y comestibles a los ancianos aislados durante el Covid-19, la compañía ahora está ejecutando una operación de entrega en Balbriggan, un suburbio de Dublín hogar de alrededor de 40.000 personas. Actualmente, los drones pueden transportar una carga útil de hasta 2 kg.

Drones: nodos Edge robustos conectados a la nube

Si bien no es un servidor robusto en el sentido tradicional, los drones Manna están diseñados y personalizados para ser "caballos de batalla" con un alto tiempo de vuelo (incluso se podría decir tiempo de actividad) y alta redundancia.

“En este momento del mundo, no se puede simplemente salir y comprar un avión confiable. Los drones que se utilizan para artículos no críticos como la entrega, simplemente no están construidos con las mismas especificaciones. No tienen el mismo nivel de redundancia.

“Un dron típico que comprarías por pasatiempo o incluso para hacer inspecciones y cosas por el estilo, podría volar durante unas pocas horas al mes. Nuestros aviones vuelan hasta 12 horas al día, es un nivel diferente en términos de lo que necesitan para operar. Y necesitan ser una especie de caballos de batalla”.

Los drones tienen cuatro módulos de cómputo a bordo que realizan diferentes niveles de procesamiento para el control de vuelo y los sensores LiDAR.

“La computación definitivamente no es un obstáculo para nosotros”, dice Hick. “Por el momento, no se necesita un nivel de procesamiento muy alto: tenemos un sensor LiDAR, pero no construimos una nube de puntos completa y es de bajo cómputo, y se trata más de confiabilidad, razón por la cual tenemos tantos módulos.”

Actualmente, la empresa es un gran usuario de AWS para todas sus operaciones no aéreas. Como es común en la mayoría de los casos de uso de IA, los modelos de aprendizaje automático para cosas como la prevención de colisiones se entrenan en la nube y un agente más pequeño se coloca en el dron una vez entrenado.

“Hay dos tipos de prevención de colisiones: Deconfliction estratégico, que es planificar previamente su vuelo estratégicamente en función de la instantánea conocida del cielo. Y luego está la resolución de conflictos tácticos que es esencialmente a bordo o muy cercano a la reacción a bordo y en tiempo real, por ejemplo, si un pájaro vuela hacia él, o un dron que no está registrado, o está en algún lugar donde no debería ser.

“Hacemos mucho en la nube, particularmente en términos de planificación y optimización de rutas, porque tienden a ser cálculos más grandes que hacemos fuera de borda, y así podemos solucionar estratégicamente todos los aviones que están en el cielo”.

A medida que la empresa implementa sus servicios más ampliamente, Hicks reconoce que es posible que la empresa deba implementar más infraestructura en diferentes ubicaciones para garantizar comunicaciones de baja latencia, pero aún prevé que la empresa permanezca en la nube.

“Para la latencia, definitivamente tendremos una instancia regional local para cada área porque queremos reducir la latencia donde sea posible”, dijo Hicks. “A nivel de país estaría bien, ciertamente al principio, y luego [podríamos] tener que ir más allá”.

5G: ¿la aplicación estrella de la entrega de última milla?

Actualmente, los drones de Manna dependen de las comunicaciones 4G/LTE para conectar los drones al portal de planificación de rutas basado en la nube de la empresa.

Los drones usan dos módems LTE de hardware independientes que utilizan dos operadores diferentes, nuevamente con fines de redundancia.

Si bien Hicks dice que la compañía no depende de 5G, la implementación más amplia de la tecnología podría ayudar con la administración de la red y, en el futuro, cambiar potencialmente la ecuación en torno al procesamiento interno y externo.

“4G es suficiente para lo que necesitamos hoy, pero obviamente 5G abriría mucho más potencial para nosotros, solo en términos de ancho de banda dedicado, y administrar la red será mucho más sencillo en la red 5G”, dice.“

Nos encanta hacer cosas a bordo porque elimina los riesgos. Pero, 5G podría hacer que las comunicaciones sean ultra confiables, lo que significa que podemos mover parte de la computación. Parte de lo que hacemos debe basarse en dónde vamos a volar los drones y si tienen la infraestructura para respaldar lo que queremos hacer, siempre podemos pivotar un poco.

“No es un obstáculo para la industria en este momento, pero cuanto más rápido se convierta en la norma, más rápido podremos movernos donde hacemos nuestra computación. "Si tiene comunicaciones 100 por ciento confiables, puede hacerlo fuera de borda porque sabe que puede reaccionar lo suficientemente rápido [ante posibles eventos de colisión] porque los sensores son lo suficientemente buenos como para detectar aviones bastante lejos".

El Edge podría estar listo, pero la regulación y el control del tráfico aéreo aún están en desarrollo

Si bien la compañía se encuentra actualmente dentro de los límites de su suburbio de Dublín, su objetivo es expandirse a Irlanda y al resto de Europa y los EE.UU. para 2023.

Actualmente, la compañía está limitada en su área operativa por el hecho de que los operadores de drones deben tener una línea de visión visual (VLOS) con las máquinas en todo momento, aunque vuelen de forma autónoma.

Aunque moverse para permitir que los UAV vuelen más allá de la línea de visión visual (BVLOS) ha sido una prioridad en la agenda de los operadores de drones durante años, los reguladores aún han tardado en hacer el cambio, aunque se están realizando pruebas para permitirlo.

Otro aspecto que debe resolverse, que será una combinación de regulaciones, cooperación comercial y competencia técnica, es el control del tráfico aéreo para drones.

“Una de las cosas que aún no se ha resuelto por completo en el mundo de los drones es cómo funcionará la gestión del espacio aéreo. Y hay muchas empresas trabajando juntas para resolver ese problema y hacerlo de manera equitativa y federada”.

Aunque muchas empresas tendrán herramientas internas, conocidas como Gestión de tráfico del sistema de aeronaves no tripuladas (UTM), para gestionar sus propias operaciones, la industria y los reguladores aún tienen que ponerse de acuerdo sobre un sistema común que pueda abarcar todo un país con múltiples partes.

“Hay preguntas que necesitan ser respondidas. Si estamos entregando algo y la policía necesita pasar en helicóptero, y estamos entregando algo y otra empresa está entregando algo al mismo tiempo, ¿quién tiene prioridad?”.

Si bien el control del tráfico aéreo actual es en gran medida predecible y algo que puede involucrar a las personas para acomodar vuelos o desvíos con poca antelación, un futuro en el que potencialmente haya miles de drones volando distancias cortas a intervalos regulares (Hicks dice que la mayoría de los vuelos de Manna duran alrededor de tres minutos) significa es necesario desarrollar un sistema más automatizado.

“El volumen que se puede impulsar requerirá una automatización completa. Con las inspecciones basadas en drones en un parque eólico, etc., las rutas se pueden planificar previamente con tres o cuatro semanas de anticipación, y esa ruta se puede conectar de una manera muy similar a como se hace la aviación tripulada.

“Pero la realidad de la entrega con drones es que alguien hace un pedido y tres minutos después recibe su entrega. No puede reservar ese vuelo con anticipación, no puede planificar el vuelo con anticipación cuando tiene una duración tan corta”.

La FAA actualmente mantiene casi dos docenas de Centros de Control de Tráfico de Rutas Aéreas (ARTCC) en los EE.UU. que brindan servicios de control de tráfico aéreo a vuelos tripulados. Todavía no está claro cómo se desarrollaría un sistema UTM automatizado más amplio, pero probablemente también requeriría un clúster de cómputo central controlado por la autoridad reguladora y una cantidad de nodos Edge regionales para mantener el orden en los cielos.

En el lado humano, Hicks parece estar seguro de que las personas están listas para aceptar drones una vez que vean su utilidad. A pesar de los titulares a menudo negativos sobre los drones (las historias de miedo sobre los drones en los aeropuertos son el forraje habitual de los tabloides), dice que las personas pueden aclimatarse a los drones con mucha rapidez una vez que están en funcionamiento en un área