Determinación del Relieve 3D de la Superficie de Marte usando un UAV

Resumen

En este artículo se presenta el desarrollo de un UAV (Quadcopter) para la determinación del relieve en 3D de la superficie del planeta Marte, el propósito de esta investigación es proveer una herramienta moderna y confiable a los tripulantes en futuras exploraciones espaciales, los cuales tendrán la oportunidad de enviar al equipo para realizar el reconocimiento y mapeo de un área específica. El objetivo del desarrollo de este dispositivo es asegurar la integridad física de las personas en cualquier misión de investigación y exploración de lugares desconocidos, ya que podrá ser monitoreado remotamente y brindar información relevante previa a la exploración humana lo que dará una mejor visión del terreno a investigar. Este proyecto fue desarrollado en el programa de experimentación y simulación en el MDRS (Mars Desert Research Station) organizado por The Mars Society, estación ubicada en el desierto de Utah, Estados Unidos, en este lugar se desarrolló también la simulación de supervivencia marciana. El desarrollo del equipo constó de dos etapas principales, la primera parte se enfocó en el análisis de hardware y software para el Quadcopter, se seleccionaron las diferentes piezas, el frame principal y los parámetros de control para un vuelo estable, la segunda parte se orientó a la creación del algoritmo para el procesamiento de las imágenes y la determinación del relieve en 3D, todo ello desarrollado en Matlab. En la estación de investigación MDRS se desarrollaron las simulaciones, pruebas de vuelo y toma de datos. El Quadcopter puede ser piloteado usando un control remoto para mapear diversas zonas, además de ello, gracias al GPS con el que cuenta, tiene la capacidad de establecer puntos en el aire para realizar un recorrido predeterminado y mapear una región definida. El principio que se emplea en el procesamiento de imágenes es la fotogrametría, la cual emplea fotografías digitales, mediante las cuales se realiza un reconocimiento de patrones y puntos de referencia para poder determinar la superficie fotografiada en 3D. Una cámara GoPro fue utilizada para la recolección de imágenes ya que brinda fotografías de buena calidad además de ser resistente a ambientes adversos como el polvo y a humedad. Las zonas contiguas a la estación en el Desierto de Utah fueron los lugares de experimentación, lo cual sirvió para poder calibrar los parámetros de control de vuelo del Quadcopter y los del algoritmo para el procesamiento de imágenes en Matlab. Los resultados obtenidos durante las primeras pruebas fueron óptimos, lo que demuestra que los métodos utilizados son los adecuados, pero aún no se han alcanzado resultados precisos, ya que se tiene un porcentaje de error mayor al esperado. Actualmente se viene trabajando en el mejoramiento del hardware del Quadcopter y en el programa de procesamiento de imágenes para obtener mejores resultados. Este trabajo es un aporte a la literatura científica en el área de exploración espacial, ya que este tema no ha sido muy desarrollado, se espera que esta investigación sirva como base para el desarrollo de nuevos aparatos relacionados a este contenido.