Un vehículo terrestre no tripulado (UGV) es un vehículo que opera mientras está en contacto con el suelo y sin una presencia humana a bordo. Los UGV se pueden usar para muchas aplicaciones donde puede ser inconveniente, peligroso o imposible tener un operador humano presente. En general, el vehículo tendrá un conjunto de sensores para observar el entorno y tomará decisiones de forma autónoma acerca de su comportamiento o pasará la información a un operador humano en una ubicación diferente que controlará el vehículo a través de la teleoperación.

El UGV es la contraparte terrestre de vehículos aéreos no tripulados y vehículos submarinos operados a distancia. La robótica no tripulada se está desarrollando activamente para uso civil y militar para realizar una variedad de actividades aburridas, sucias y peligrosas.

Historia
En la edición de octubre de 1921 de la revista World Wide Wireless de RCA se informó sobre un automóvil que funcionaba con control remoto. El auto fue no tripulado y controlado de forma inalámbrica a través de la radio; se pensó que la tecnología podría algún día adaptarse a los tanques. En la década de 1930, la URSS desarrolló Teletanks, un tanque armado con ametralladoras controlado a distancia por radio desde otro tanque. Estos fueron utilizados en la Guerra de Invierno (1939-1940) contra Finlandia y al inicio del Frente Oriental después de que Alemania invadió la URSS en 1941. Durante la Segunda Guerra Mundial, los británicos desarrollaron una versión de control de radio de su tanque de infantería Matilda II en 1941. Conocido como «Príncipe Negro», se habría usado para disparar armas antitanques ocultas o para misiones de demolición. Debido a los costos de conversión del sistema de transmisión del tanque a cajas de engranajes tipo Wilson, se canceló un pedido de 60 tanques.

Desde 1942, los alemanes utilizaron la mina rastreada Goliath para trabajos de demolición a distancia. El Goliath era un pequeño vehículo con orugas que transportaba 60 kg de carga explosiva dirigida a través de un cable de control. Su inspiración fue un vehículo de seguimiento francés en miniatura que se encontró después de que Francia fue derrotada en 1940. La combinación de costo, baja velocidad, dependencia de un cable para el control y poca protección contra las armas hizo que no se considerara un éxito.

El primer gran esfuerzo de desarrollo de robots móviles llamado Shakey se creó durante la década de 1960 como un estudio de investigación para la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA). Shakey era una plataforma con ruedas que tenía una cámara de televisión, sensores y una computadora para ayudar a guiar sus tareas de navegación de recoger bloques de madera y colocarlos en ciertas áreas según los comandos. Posteriormente, DARPA desarrolló una serie de robots de tierra autónomos y semiautónomos, a menudo junto con el Ejército de los EE. UU. Como parte de la Iniciativa de computación estratégica, DARPA demostró el Vehículo terrestre autónomo, el primer UGV que podía navegar de forma completamente autónoma dentro y fuera de las carreteras a velocidades útiles.

Hoy
Rusia y China se están convirtiendo rápidamente en un comandante en el desarrollo de vehículos terrestres no tripulados. Rusia tiene una amplia gama de robots de guerra con armas completas. China busca no solo eludir el dominio estadounidense en la robótica militar, sino también consolidar la ventaja regional. Una serie de disputas territoriales entre China y sus vecinos estimula las inversiones militares en Tokio, Seúl y Singapur.

Diseño
Según su aplicación, los vehículos terrestres no tripulados generalmente incluirán los siguientes componentes: plataforma, sensores, sistemas de control, interfaz de guía, enlaces de comunicación y características de integración de sistemas.

Plataforma
La plataforma puede basarse en un diseño de vehículo todo terreno e incluye el aparato de locomotora, sensores y fuente de energía. Pistas, ruedas y patas son las formas comunes de locomoción. Además, la plataforma puede incluir un cuerpo articulado y algunos están hechos para unirse con otras unidades.

Sensores
Un propósito principal de los sensores de UGV es la navegación, otro es la detección del entorno. Los sensores pueden incluir brújulas, odómetros, inclinómetros, giroscopios, cámaras para triangulación, buscadores de rangos láser y ultrasonidos y tecnología infrarroja.

Sistemas de control
Los vehículos terrestres no tripulados generalmente se consideran operados por control remoto y autónomos, aunque el control de supervisión también se usa para referirse a situaciones en las que hay una combinación de toma de decisiones de los sistemas internos de UGV y el operador humano remoto.

Control remoto
Un UGV operado a distancia es un vehículo controlado por un operador humano a través de la interfaz. Todas las acciones son determinadas por el operador en función de la observación visual directa o el uso remoto de sensores como cámaras de video digitales. Un ejemplo básico de los principios de operación remota sería un automóvil de juguete con control remoto.

Algunos ejemplos de tecnología UGV operada a distancia son:

Snatch Land Rover no tripulado.
Frontline Robotics Teleoperado UGV (TUGV)
Vehículo terrestre no tripulado táctico de gladiador (utilizado por el Cuerpo de Marines de los Estados Unidos)
iRobot PackBot
Vehículo terrestre no tripulado Milos utilizado por las Fuerzas Armadas Serbias
Foster-Miller TALON
Remotec ANDROS F6A
Soluciones autónomas
Mesa Associates Tactical Integrated Light-Force Deployment Assembly (MATILDA)
Vecna ​​Robotics Battlefield Extraction-Assist Robot (OSO)
Guardium de vehículos autónomos no tripulados autónomos G-NIUS (Israel Aerospace Industries / Elbit Systems)
Robowatch ASENDRO
Ripsaw MS1
DRDO Daksh
Víbora
Remoción de minas DOK-ING, extinción de incendios y minería subterránea UGV’s
MacroUSA Armadillo V2 Micro UGV (MUGV) y Scorpion SUGV
Nova 5
Krymsk APC

Autónomo
Un UGV autónomo es esencialmente un robot autónomo que opera sin la necesidad de un controlador humano. El vehículo utiliza sus sensores para desarrollar una comprensión limitada del entorno, que luego utilizan los algoritmos de control para determinar la próxima acción a tomar en el contexto de un objetivo de misión proporcionado por el ser humano. Esto elimina completamente la necesidad de que cualquier ser humano vigile las tareas menores que está completando el UGV.

Un robot completamente autónomo puede tener la capacidad de:

Recopile información sobre el medio ambiente, como mapas de construcción de interiores de edificios.
Detectar objetos de interés como personas y vehículos.
Viaja entre waypoints sin ayuda de navegación humana.
Trabajos de duración prolongada sin intervención humana.
Evite situaciones que sean perjudiciales para las personas, la propiedad o para sí mismos, a menos que sean parte de sus especificaciones de diseño.
Desarmar, o eliminar los explosivos.
Repararse sin asistencia externa.

Un robot también puede aprender de forma autónoma. El aprendizaje autónomo incluye la capacidad de:

Aprenda u obtenga nuevas capacidades sin ayuda externa.
Ajustar las estrategias en función del entorno.
Adaptarse al entorno sin asistencia exterior.
Desarrollar un sentido de ética con respecto a los objetivos de la misión.

Los robots autónomos aún requieren un mantenimiento regular, como con todas las máquinas.

Uno de los aspectos más importantes a considerar cuando se desarrollan máquinas armadas autónomas es la distinción entre combatientes y civiles. Si se hace incorrectamente, la implementación del robot puede ser perjudicial. Esto es particularmente cierto en la era moderna, cuando los combatientes a menudo se disfrazan intencionalmente como civiles para evitar ser detectados. Incluso si un robot mantiene una precisión del 99%, la cantidad de vidas civiles perdidas puede ser catastrófica. Debido a esto, es poco probable que alguna máquina completamente autónoma sea enviada a la batalla armada, al menos hasta que se pueda desarrollar una solución satisfactoria.

Algunos ejemplos de tecnología UGV autónoma son:

Vehículos desarrollados para el Gran Desafío DARPA.
Coche autónomo
Vehículo utilitario / logístico y equipamiento multifuncional
Trituradora desarrollada por CMU para DARPA

Interfaz de guiado
Dependiendo del tipo de sistema de control, la interfaz entre la máquina y el operador humano puede incluir un joystick, programas de computadora o comandos de voz.

Enlaces de comunicacion
La comunicación entre el UGV y la estación de control se puede realizar a través del control de radio o fibra óptica. También puede incluir la comunicación con otras máquinas y robots involucrados en la operación.

Integración de sistemas
La arquitectura de sistemas integra la interacción entre hardware y software y determina el éxito y la autonomía de UGV.

Usos
Hay una gran variedad de UGVs en uso hoy en día. Predominantemente, estos vehículos se usan para reemplazar a humanos en situaciones peligrosas, como manejar explosivos y en vehículos que desactivan bombas, donde se necesita fuerza adicional o un tamaño más pequeño, o donde los humanos no pueden ir fácilmente. Las aplicaciones militares incluyen vigilancia, reconocimiento y adquisición de blancos. También se utilizan en industrias como la agricultura, la minería y la construcción. Los UGV son altamente efectivos en las operaciones navales, tienen una gran importancia en la ayuda del combate de la Infantería de Marina; También pueden hacer uso de las operaciones logísticas en tierra y en flote.

Los UGV también se están desarrollando para operaciones de mantenimiento de la paz, vigilancia en tierra, operaciones de control / control, presencia urbana en las calles y para mejorar las redadas policiales y militares en entornos urbanos. Los UGV pueden «provocar el primer fuego» de los insurgentes, lo que reduce las bajas militares y policiales. Además, los UGV ahora se están utilizando en la misión de rescate y recuperación y se utilizaron por primera vez para encontrar sobrevivientes después del 9/11 en Ground Zero.

Aplicaciones espaciales
El proyecto Mars Exploration Rover de la NASA incluye dos UGV, Spirit y Opportunity, que aún se desempeñan más allá de los parámetros de diseño originales. Esto se atribuye a los sistemas redundantes, el manejo cuidadoso y la toma de decisiones de interfaz a largo plazo. Opportunity (rover) y sus vehículos gemelos, Spirit (rover), de seis ruedas y con energía solar, fueron lanzados en julio de 2003 y aterrizaron en lados opuestos de Marte en enero de 2004. El rover Spirit operó nominalmente hasta que quedó atrapado en la arena profunda En abril de 2009, duró más de 20 veces más de lo esperado. La oportunidad, en comparación, ha estado operativa durante más de 12 años más allá de la vida útil prevista de tres meses. Curiosity (rover) aterrizó en Marte en septiembre de 2011, y su misión original de dos años se ha extendido indefinidamente.

Aplicaciones civiles y comerciales.
Se están implementando múltiples aplicaciones civiles de UGV a procesos automáticos en entornos de fabricación y producción. También se han desarrollado como guías turísticos autónomos para el Museo Carnegie de Historia Natural y la Exposición Nacional de Suiza.

Agricultura
Los UGV son un tipo de robot agrícola. Los tractores de recolección no tripulados pueden operarse las 24 horas del día, lo que permite manejar ventanas cortas para la cosecha. Los UGV también se utilizan para pulverización y adelgazamiento. También se pueden utilizar para controlar la salud de los cultivos y el ganado.

Fabricación
En el entorno de fabricación, los UGV se utilizan para el transporte de materiales. A menudo son automatizados y se les conoce como AGV. Las compañías aeroespaciales utilizan estos vehículos para posicionar con precisión y transportar piezas pesadas y voluminosas entre las estaciones de fabricación, que consumen menos tiempo que el uso de grúas grandes y pueden evitar que las personas se involucren en áreas peligrosas.

Minería
Los UGV se pueden usar para atravesar y mapear túneles de minas. Combinando sensores de radar, láser y visuales, se están desarrollando UGV para mapear superficies de rocas en 3D en minas a cielo abierto.

Cadena de suministro
En el sistema de gestión de almacenes, los UGV tienen múltiples usos, desde la transferencia de mercancías con montacargas y transportadores autónomos hasta el escaneo de existencias y el inventario.

Respuesta de emergencia
Los UGV se utilizan en muchas situaciones de emergencia, como la búsqueda y el rescate urbanos, la lucha contra incendios y la respuesta nuclear. Tras el accidente de la central nuclear de Fukushima Daiichi en 2011, se utilizaron los UGV en Japón para el mapeo y la evaluación estructural en áreas con demasiada radiación como para justificar una presencia humana.

Aplicaciones militares
El uso de UGV por los militares ha salvado muchas vidas. Las aplicaciones incluyen la eliminación de artefactos explosivos (EOD, por sus siglas en inglés), como minas terrestres, carga de artículos pesados ​​y reparación de las condiciones del terreno bajo el fuego enemigo. El número de robots utilizados en Irak aumentó de 150 en 2004 a 5000 en 2005 y desarmaron más de 1000 bombas en carretera en Irak a fines de 2005 (Carafano y Gudgel, 2007). Para 2013, el Ejército de los Estados Unidos había comprado 7.000 máquinas de ese tipo y 750 habían sido destruidas. El ejército está utilizando la tecnología UGV para desarrollar robots equipados con ametralladoras y lanzagranadas que pueden reemplazar a los soldados.

Ejemplos

SARGENTO
SARGE se basa en un vehículo todo terreno con tracción a las cuatro ruedas; El marco de la brisa de Yamaha. Actualmente, el objetivo es proporcionar a cada batallón de infantería hasta ocho unidades SARGE (Singer, 2009b). El robot SARGE se utiliza principalmente para la vigilancia remota; Enviado por delante de la infantería para investigar posibles emboscadas.

Transporte Táctico Multi-Utilidad
Construido por General Dynamics Land Systems, el transporte táctico de múltiples servicios («MUTT») viene en variantes de 4, 6 y 8 ruedas. Actualmente está siendo probado por el ejército de Estados Unidos.

X-2
X-2 es un UGV con seguimiento de tamaño mediano construido por Digital Concepts Engineering. Se basa en un sistema robótico autónomo anterior diseñado para su uso en EOD, búsqueda y rescate (SAR), patrulla perimetral, retransmisión de comunicaciones, detección y remoción de minas, y como plataforma de armas ligeras. Mide 1,31 m de longitud, pesa 300 kg y puede alcanzar velocidades de 5 km / h. También atravesará pendientes de hasta 45 ‘de barro abrupto y profundo. El vehículo se controla mediante el sistema Marionette, que también se utiliza en los robots EOD Wheelbarrow.

El guerrero
También se produjo un nuevo modelo de PackBot, conocido como el Guerrero. Es más de cinco veces el tamaño de un PackBot, puede viajar a velocidades de hasta 15 mph y es la primera variación de un PackBot capaz de portar un arma (Singer, 2009a). Al igual que el Packbot, desempeñan un papel clave en la comprobación de explosivos. Son capaces de cargar 68 kilogramos y viajar a 8 MPH. El Warrior tiene un precio de casi 400,000 y ya se han entregado más de 5000 unidades en todo el mundo.

TerraMax
Artículo principal: TerraMax (vehículo)
El paquete TerraMax UVG está diseñado para integrarse en cualquier vehículo de ruedas táctico y está totalmente incorporado en los frenos, la dirección, el motor y la transmisión. Los vehículos equipados conservan la capacidad de ser operados por el conductor. Los vehículos fabricados por Oshkosh Defence y equipados con el paquete compitieron en los DARPA Grand Challenges de 2004 y 2005, y en el DARPA Urban Challenge de 2007. El Marine Corps Warfighting Lab seleccionó MTVR equipados con TerraMax para el proyecto de UGV de carga iniciado en 2010, que culminó en una demostración de concepto de tecnología para la Oficina de Investigación Naval en 2015. Los usos demostrados para los vehículos mejorados incluyen el despeje de rutas no tripuladas (con un rodillo de mina) y la reducción del personal requerido para los convoyes de transporte.

La garra
El Talon se usa principalmente para la eliminación de bombas, y se incorporó con la capacidad de ser impermeable a 100 pies para que también pueda buscar explosivos en el mar. El Talon se utilizó por primera vez en 2000, y se han distribuido más de 3.000 unidades en todo el mundo. Para el 2004, The Talon había sido usado en más de 20,000 misiones separadas. Estas misiones consistían principalmente en situaciones que se consideraban demasiado peligrosas para los humanos (Carafano y Gudgel, 2007). Estos pueden incluir ingresar a cuevas con trampas explosivas, buscar IED o simplemente explorar una zona de combate roja. El Talon es uno de los vehículos terrestres no tripulados más rápidos del mercado, y se mantiene a la par con un soldado en ejecución. Puede operar durante 7 días libres con una sola carga, e incluso es capaz de subir escaleras. Este robot se utilizó en Ground Zero durante la misión de recuperación. Al igual que sus compañeros, el Talon fue diseñado para ser increíblemente duradero. Según los informes, una unidad se cayó de un puente a un río y los soldados simplemente giraron la unidad de control y la expulsaron del río.

Robot de espadas
Poco después del lanzamiento del Warrior, el robot SWORDS fue diseñado e implementado. Es un robot Talon con un sistema de armas adjunto. SWORDS es capaz de montar cualquier arma que pese menos de 300 libras. En cuestión de segundos, el usuario puede colocar armas como un lanzagranadas, un cohete o una ametralladora de 0.50 pulgadas (12.7 mm). Además, las ESPADAS pueden usar sus armas con extrema precisión, golpeando la diana de un objetivo 70/70 veces. Estos robots son capaces de soportar mucho daño, incluidas múltiples balas de 0.50 pulgadas, o una caída desde un helicóptero al concreto. Además, el robot SWORDS es incluso capaz de abrirse camino a través de prácticamente cualquier terreno, incluso bajo el agua. En 2004, solo existían cuatro unidades de ESPADAS, aunque se solicitaron 18 para servicio en el extranjero. Fue nombrado como uno de los inventos más asombrosos del mundo por la revista Time Magazine en 2004. El Ejército de los EE. UU. Desplegó tres en Irak en 2007, pero luego canceló el apoyo al proyecto.

Tecnología de mejora de movilidad de unidades pequeñas (SUMET)
El sistema SUMET es un paquete de autonomía, percepción y localización electro-óptica de bajo costo, independiente de la plataforma y el hardware, desarrollado para convertir un vehículo tradicional en un UGV. Realiza diversas maniobras logísticas autónomas en entornos austeros / hostiles, sin depender de un operador humano o del GPS. El sistema SUMET se ha implementado en varias plataformas tácticas y comerciales diferentes y es abierto, modular, escalable y extensible.

Máquina autónoma de construcción a pequeña escala (ASSCM)
El ASSCM es un vehículo civil no tripulado desarrollado en la Universidad Yuzuncu Yil por un proyecto científico otorgado por TUBITAK (código de proyecto 110M396). El vehículo es una máquina de construcción a pequeña escala y bajo costo que puede clasificar suelos blandos. La máquina es capaz de clasificar de forma autónoma la tierra dentro de un polígono una vez que se define el borde del polígono. La máquina determina su posición por CP-DGPS y la dirección por mediciones de posición consecutivas. Actualmente la máquina puede clasificar polígonos simples de forma autónoma. Se desarrollan el algoritmo de clasificación autónomo y el sistema de control de la máquina.

Taifun-M
En abril de 2014, el Ejército ruso reveló el Taifun-M UGV como un centinela remoto para proteger los sitios de misiles RS-24 Yars y RT-2PM2 Topol-M. El Taifun-M presenta puntería láser y un cañón para llevar a cabo misiones de reconocimiento y patrullaje, detectar y destruir objetivos estacionarios o móviles, y proporcionar apoyo contra incendios para el personal de seguridad en instalaciones vigiladas. Actualmente se operan de forma remota, pero los planes futuros son incluir un sistema de inteligencia artificial autónomo.

Uran-9
En 2015, Rostec presentó el vehículo terrestre de combate no tripulado Uran-9. Según un comunicado de Rosoboronexport, el sistema estará diseñado para ofrecer unidades combinadas de combate, reconocimiento y antiterrorismo con reconocimiento remoto y soporte de fuego. El armamento incluye una ametralladora de 7,62 mm y cuatro misiles antitanques Ataka 9M120.

Transporte
Los vehículos que transportan, pero no son operados por humanos, no son vehículos terrestres no tripulados técnicamente, sin embargo, la tecnología para el desarrollo es similar.

Bicicleta sin jinete
La bicicleta eléctrica coModule es totalmente controlable a través de un teléfono inteligente, con usuarios capaces de acelerar, girar y frenar la bicicleta inclinando su dispositivo. La bicicleta también puede conducir de forma totalmente autónoma en un entorno cerrado.