El pamplonés que ha creado un 'cerebro' para drones: les permite volar, incluso, con viento fuerte
La tesis doctoral del pamplonés Xabier Olaz mejora la estabilidad y precisión de los drones gracias a un sistema de inteligencia artificial basado en aprendizaje por refuerzo.
El investigador Xabier Olaz Moratinos, nacido en Pamplona en 1992, ha defendido en la Universidad Pública de Navarra (UPNA) una tesis doctoral que mejora notablemente la capacidad de los drones para despegar, volar y aterrizar de forma estable y autónoma incluso en condiciones de viento adverso.
Su trabajo, basado en inteligencia artificial y técnicas de aprendizaje por refuerzo, permite que estos vehículos no tripulados operen con seguridad con rachas de hasta 36 km/h, una velocidad que normalmente les obliga a permanecer en tierra.
El estudio aborda uno de los principales retos de la robótica aérea: la inestabilidad causada por el viento. “Cuando sopla fuerte o cambia de repente, puede ser muy difícil para un dron mantenerse estable o seguir la ruta que se le ha marcado”, explica Olaz. Por eso, su objetivo ha sido lograr que el dron aprenda a adaptarse por sí mismo, del mismo modo que lo haría un piloto experimentado.
Según el investigador, los sistemas de control convencionales funcionan bien en entornos estables, pero fallan con viento fuerte. “No reaccionan lo bastante rápido ni de la forma adecuada. Por eso muchos drones no pueden volar en días ventosos, lo que limita sus usos”, detalla. Su tesis propone una solución mediante control adaptativo y aprendizaje automático, que mejora la autonomía y la seguridad de vuelo.
El resultado es la creación del sistema N-FCU (Neural Flight Control Unit), un auténtico “cerebro artificial” que permite al dron aprender de sus errores y aciertos. Gracias a redes neuronales y simulaciones de alta fidelidad, el sistema ajusta su comportamiento para mantener la estabilidad incluso con ráfagas intensas. “El dron aprende directamente de lo que le pasa, sin depender de modelos teóricos complejos, y puede adaptarse a situaciones nuevas o inesperadas”, destaca Olaz.
Durante el proceso de entrenamiento, el dron se enfrentó a entornos virtuales con ráfagas, turbulencias y vientos cambiantes. Tras miles de despegues y aterrizajes simulados, el modelo de pruebas, un 3DR Iris+, consiguió mantener trayectorias suaves y precisas. El sistema combina dos módulos: uno que adapta la respuesta en tiempo real y otro que traduce las decisiones del controlador en órdenes para los motores.
Gracias a este diseño, el dron logró mantener el vuelo y aterrizar con precisión de menos de treinta centímetros, incluso con vientos de 10 metros por segundo. Frente a los controladores clásicos basados en lógica PID, la N-FCU mejora la respuesta y mantiene la estabilidad hasta los 36 km/h, lo que supone un avance considerable. “Esto significa que podrían volar durante muchos días en los que ahora tienen que quedarse en tierra”, añade el investigador, cuya tesis ha sido calificada con sobresaliente cum laude.
El proyecto abre la puerta a aplicaciones en rescates, vigilancia, reparto de suministros o inspección de infraestructuras, donde el viento suele ser un obstáculo. “Este sistema permitirá que los drones se usen de forma más segura y en más situaciones, como rescates donde cada minuto cuenta o para llevar paquetes importantes”, subraya Olaz, quien ha desarrollado su trabajo bajo la dirección del catedrático Jesús Villadangos Alonso, investigador del Instituto de Smart Cities (ISC) de la UPNA.
Graduado en Diseño y Desarrollo de Videojuegos por la Universidad Camilo José Cela y máster en Inteligencia Artificial por la UNIR, Xabier Olaz combina la investigación con la docencia en la UPNA, donde imparte clases en el Grado en Ingeniería Informática. Además, ha participado en proyectos como HUMMAN, sobre autonomía de drones, o VINET, centrado en agentes conversacionales y avatares hiperrealistas.
Fuera del ámbito académico, Olaz es fundador y director de la empresa KaioaLabs, dedicada a la investigación en IA aplicada. Su proyecto Parkoff! fue premiado por RTVE Weird Market como Videojuego Más Innovador. También ha colaborado en iniciativas de divulgación científica y en producciones como el audiovisual del VI Centenario de Carlos III el Noble, donde aplicó técnicas de animación e inteligencia artificial.