Tendencias: Ampliación de la entrega con drones

Los drones de reparto están teniendo un impacto, transportando de manera segura suministros médicos críticos a áreas remotas, almuerzos calientes y bienes a los hogares de las personas, muestras de sangre a hospitales y repuestos y otros materiales a los trabajadores en los lugares de trabajo. Pero las áreas de entrega son limitadas y ahora la atención se centra en ampliar las operaciones para desbloquear el verdadero valor que los drones de entrega pueden ofrecer.

Para algunos, recibir la compra mediante drones es una cuestión de comodidad. Su paquete llega en minutos, ya sea que contenga un ingrediente faltante para la cena de esa noche o un medicamento para aliviar la tos persistente. En el entorno laboral, las entregas con drones pueden mejorar la eficiencia y reducir los costos, al llevar rápidamente herramientas críticas donde se necesitan para minimizar el tiempo de inactividad. Y en muchos casos, los drones de reparto están salvando vidas, llevando medicamentos y vacunas a zonas remotas que no tienen fácil acceso a suministros médicos o incluso a artículos domésticos comunes.

Estas plataformas están empezando a tener impacto en muchas áreas, avanzando desde las etapas de prueba hasta convertirse en una alternativa de entrega viable. Ya han demostrado su valía para las entregas médicas, siendo Zipline y sus vehículos totalmente eléctricos de ala fija los pioneros que comenzaron con las entregas de sangre en África. Otros, como Spright, Drone Delivery Canada (DDC) y Wingcopter, están desplegando drones para transportar muestras de sangre, materiales de diagnóstico de laboratorio y medicamentos.

Estas aplicaciones de entrega, así como las entregas en el lugar de trabajo, seguirán mejorando y expandiéndose, pero ahora también hay un impulso hacia el objetivo final: ampliar las entregas de paquetes residenciales que conllevan más desafíos regulatorios. Algunas comunidades ya pueden pedir comida y diversos productos pequeños a través de una aplicación de entrega a domicilio, pero es limitado. Para que la entrega con drones alcance su máximo potencial, más personas necesitan acceso a la tecnología.

"La siguiente pieza es ¿cómo convertir esto en un modelo de negocio rentable?" afirmó Chenlu Qiao, director de marketing estratégico de Trimble Applanix. “Los operadores de reparto tienen que determinar cómo aumentar la eficiencia y cómo atender a más clientes. El aumento de la eficiencia se logra mediante la automatización del flujo de trabajo, por lo que estamos viendo que los operadores intentan acercar los drones a los almacenes”.

Las operaciones de BVLOS y la capacidad de volar sobre áreas densamente pobladas permitirán atender a más clientes, dijo Qiao, y serán de gran importancia para hacer avanzar la entrega de paquetes residenciales.

También se requiere un aumento en el número de aviones no tripulados que reciben la certificación Parte 135 de la FAA, dijo Tombo Jones, director de Virginia Tech Mid Atlantic Aviation Partnership (MAAP). Wing, socio de MAAP, fue el primero en hacerlo, lo que permitió entregas BVLOS y allanó el camino para otras empresas de entrega con drones. Pero dicha certificación es difícil de obtener y sólo unos pocos más han seguido su ejemplo.

Si bien el progreso es lento, se está logrando, y quienes participan en el envío con drones son muy conscientes de los muchos beneficios que puede proporcionar una vez ampliado. Aprovechar la tecnología puede salvar vidas, aliviar la congestión de las carreteras, mejorar la eficiencia en los lugares de trabajo y reducir la contaminación. Pero se necesitará algo de trabajo para llegar allí.

"Para que la entrega con drones realmente escale, la industria necesitará migrar a ecosistemas más autónomos", dijo el director ejecutivo de A2Z Drone Delivery, Aaron Zhang. “Hay muchas tecnologías que deben funcionar juntas a la perfección para que se produzca una entrega verdaderamente autónoma con drones. Por supuesto, también serán necesarias evoluciones regulatorias para alcanzar esos puntos de referencia”.

En el caso de las entregas médicas con drones, donde empezó todo, el objetivo principal no es obtener beneficios. Es para salvar vidas. Los drones pueden entregar artículos críticos como vacunas, medicamentos, muestras, sangre y equipos médicos más rápido que los métodos tradicionales, especialmente cuando esos artículos se necesitan en ubicaciones remotas.

Wingcopter se encuentra entre las empresas centradas en esta área y, aunque también están empezando a probar la entrega de comestibles, la atención médica seguirá siendo la prioridad. La compañía firmó recientemente un Memorando de Entendimiento (MoU) con Siemens Healthineers Medio Oriente, África Meridional y Oriental para desarrollar una solución integrada de entrega con drones para transportar diversos materiales de diagnóstico de laboratorio, así como otros suministros médicos en África.

Los drones propulsados ​​por baterías cubrirán una autonomía de 75 kilómetros, manteniendo en todo momento la cadena de frío. El servicio centralizará las pruebas de muestras y la distribución de productos médicos, lo que en última instancia aumentará la eficiencia y reducirá los costos, dijo el director ejecutivo y cofundador Tom Plümmer.

Wingcopter también estableció un servicio de entrega regular y de emergencia en el distrito de Kasungu en la zona rural de Malawi, volando drones para reponer los desabastecimientos de medicamentos esenciales y otros productos médicos en dos centros de salud.

Spright, que está en el camino hacia la certificación de tipo, también ha elegido la medicina como enfoque, dijo Bill Wimberley, vicepresidente de programas estratégicos. En muchos casos, estas entregas que salvan vidas van del punto A al punto B y viceversa, digamos entre centros médicos, minimizando el riesgo involucrado y facilitando que la FAA otorgue exenciones BVLOS. Y el costo es un factor menor; para estas entregas, se trata de mejorar y salvar vidas.

Pero, por supuesto, los partos médicos también plantean desafíos. Los drones deben estar equipados para transportar materiales peligrosos y también existe una cadena de custodia. Spright está experimentando con un sistema de aterrizaje autónomo que elimina la necesidad de que una enfermera vaya al estacionamiento a recoger un paquete para abordar ese problema.

"El dron aterriza en la caja y la caja reconoce el dron y el paquete", dijo Wimberley, señalando que esto podría ser a través de un código QR u otro sistema. “Luego, el brazo automático sale de la caja, toma el paquete de forma autónoma, lo almacena y avisa a la persona adecuada que tiene una muestra para recoger”.

La forma en que se empaquetan los artículos también es fundamental, dijo Wimberley, ya que los medicamentos y las muestras a menudo deben permanecer a una temperatura determinada. Un laboratorio con el que trabaja Spright utiliza una caja del tamaño aproximado de una lonchera, con una ranura en el lateral para hielo seco, como embalaje estándar para la entrega de muestras, por ejemplo. La empresa tuvo que determinar cómo conectarlo al dron sin cambiar la temperatura ni agregar vibraciones que pudieran dañar muestras como la sangre.

La forma en que los drones de reparto médico liberan paquetes es variada y mejora continuamente. Los “Zips” de Zipline, por ejemplo, llevan años entregando sangre en lugares como Ruanda, y todas las partes de las entregas se realizan de forma autónoma. Al principio, el software de planificación de vuelos de la compañía utilizaba cálculos balísticos simples para determinar cuándo liberar los paquetes en el lugar de entrega, dijo el CTO y cofundador Keenan Wryobek, pero desde entonces ha utilizado cálculos en capas que tienen en cuenta las propiedades de inflación de los paracaídas. Han rediseñado los paracaídas para una entrega más precisa. El software tiene en cuenta muchos factores, incluidas mediciones de la velocidad del viento en tiempo real.

DDC, la empresa de logística DSV Air & Sea Inc. Canadá y Halton Healthcare Services se asociaron para implementar la solución de entrega con drones de DDC, estableciendo un enlace de transporte para Oakville Trafalgar Memorial Hospital. Los drones viajan desde la infraestructura de despegue y aterrizaje DroneSpot de DDC para entregar isótopos médicos, dijo el director ejecutivo Steve Magirias. La compañía también ha completado proyectos de entrega a las Primeras Naciones, instalando DroneSpots en aldeas para transportar productos médicos a estas comunidades, muchas de las cuales normalmente dependen de barcos.

A2Z está viendo un aumento en las entregas médicas de primeros auxilios, dijo Zhang. Un cliente, por ejemplo, transporta desfibriladores de emergencia que pueden llegar al lugar de los primeros auxilios, mientras que otro utiliza el método de entrega atado de la empresa para probar el tratamiento médico guiado a distancia para operaciones de búsqueda y rescate.

El cabrestante del dron Rapid Delivery System (RDS2) es el "sello distintivo" del método de entrega de A2Z, dijo Zhang. Cuando el dron llega al lugar de entrega, el cabrestante baja con precisión el paquete al suelo. El cabrestante cuenta con varios mecanismos de seguridad redundantes, incluido un sistema de monitoreo de carga útil activo y un bloqueo de carga útil pasivo que evita que la correa se desenrolle si hay una pérdida de energía. La correa se puede implementar de forma automática o manual.

El cabrestante está integrado en los drones de A2Z, pero también se puede agregar a la mayoría de las otras estructuras de aviones. Debido a que realiza vuelos desde altitud, los pilotos pueden mantener la línea de visión durante todo el vuelo. El mecanismo de liberación automática libera el paquete cuando aterriza, por lo que no es necesario que alguien lo recoja o interactúe con el dron, lo que mejora la seguridad y la eficiencia.

Independientemente del método utilizado para liberar estos paquetes críticos, muchos piensan que el sector médico constituirá la mayor parte de las entregas con drones en el futuro previsible, lo que tendrá un enorme impacto en la vida de las personas.

La entrega de paquetes residenciales será más difícil de lograr. En lugar de volar del punto A al punto B y viceversa una y otra vez, los drones deben recoger los pedidos de un lugar cercano al restaurante o minorista y luego llevarlos a una casa que podría estar ubicada en cualquier lugar de la comunidad atendida, volando BVLOS.

A medida que la industria trabaja para superar los obstáculos regulatorios, se han logrado avances en la tecnología y en dónde pueden volar los drones de reparto. Wing, por ejemplo, ha pasado de volar en entornos rurales a áreas suburbanas y áreas metropolitanas en Australia, dijo Jonathan Bass, jefe de marketing y comunicaciones. La empresa ha perfeccionado su capacidad para entregar paquetes directamente a hogares en áreas densamente pobladas, lo cual es clave para escalar.

Aún así, muchos programas de entrega con drones dirigidos a Estados Unidos se están instalando en las mismas áreas, lo que limita el impacto. Dallas-Fort Worth, por ejemplo, es popular, dijo Jones, porque se requiere que los aviones tengan transpondedores en el espacio aéreo Clase B del área.

"Eso alivia la carga tecnológica a la que se enfrenta toda esta industria", dijo Jones. “Para que estos vuelos sean eficientes, es necesario volar BVLOS y, según las regulaciones de la FAA, el dron está al final de la lista jerárquica de quién tiene que ceder el paso. Los drones necesitan cierta asistencia tecnológica para ver otros aviones. Una de las formas más sencillas es en un espacio aéreo donde todos los aviones tripulados tengan transpondedores. Sin eso, tenemos que defender otras tecnologías, que podrían ser costosos radares o cámaras que aún están en fase de prueba y evaluación”.

La empresa de entrega Flytrex instaló estaciones en Carolina del Norte y Dallas-Fort Worth para entrega local con drones bajo demanda. El socio Causey Aviation Unmanned (CAU) recibió una certificación de transportista aéreo estándar Parte 135 de la FAA para entregas de drones comerciales bajo demanda de largo alcance en los Estados Unidos. Flytrex tiene como objetivo reemplazar servicios como Door Dash y Uber Eats, dijo el director ejecutivo y cofundador Yariv Bash, reduciendo el costo de las entregas a menos de 1 dólar. Los clientes reciben la comida más rápido y los restaurantes no tendrán que pagar las altas tarifas que cobran otros servicios de entrega.

"Estás certificando un avión comercial, lo cual es un proceso costoso, pero luego vas a utilizar ese avión comercial para entregas en el patio trasero por unos pocos dólares por vuelo", dijo. “Ese es un precio que yo diría que era imposible hasta ahora. Pero esa es la salsa secreta. No es sólo ingeniería, es ingeniería con restricciones regulatorias, operativas y financieras”.

La tecnología de drones que aprovecha Flytrex está optimizada para entregas de corto alcance con cargas útiles de aproximadamente 6,5 libras, dijo Bash. Han desarrollado una pila de extremo a extremo que "permite que los drones funcionen de una manera muy autónoma y asequible". El software basado en la nube mitiga todas las funciones, rastrea la cantidad de vuelos realizados y marca automáticamente los drones para mantenimiento cuando llega el momento.

Una vez que llega un pedido, un mensajero lo recoge del restaurante y lo lleva a la estación a unos cientos de metros de distancia, dijo. El operador carga la comida, el dron vuela de forma autónoma hasta el patio trasero del cliente y la baja mediante un gancho y una correa.

La plataforma liviana de Wing también está personalizada para la entrega, dijo Bass. El equipo puede configurar un servicio de entrega con varios aviones en la esquina de un estacionamiento, y la mayoría de las entregas se completan en 15 minutos o menos. El dron flota para la entrega y utiliza un gancho para bajar los paquetes al suelo. Wing pasó por unas 20 iteraciones para diseñar una píldora que no se cayera mientras se retraía para lograr entregas seguras y estables.

Wingcopter planea probar la entrega de comestibles en pueblos alemanes remotos en los próximos meses, dijo Plümmer. La empresa utilizará bicicletas de carga eléctricas para entregar los alimentos desde los lugares de aterrizaje en las afueras de las aldeas hasta los hogares de los clientes.

El dron que realiza las entregas, el Wingcopter 198, es un dron híbrido eVTOL de ala fija que puede despegar y aterrizar en casi cualquier lugar como un multicóptero tradicional, mientras vuela largas distancias de manera rápida y eficiente como un avión. Las cargas útiles transportadas en una caja de entrega aerodinámica se pueden bajar mediante un cabrestante. La compañía está trabajando en un mecanismo de triple caída que permitirá transportar tres paquetes en el mismo vuelo y entregarlos en diferentes lugares.

Wing también ha desarrollado un cargador automático que se espera que se lance a finales de este año. El dron puede recoger paquetes colocados en el cargador automático, automatizando el proceso.

Zipline introdujo recientemente una plataforma de entrega a domicilio, la P2, dijo Wryobek, y utiliza un droide para completar las entregas, un componente crítico.

“Cuando el Zip llega a su destino, flota de manera segura y silenciosa a esa altitud, mientras su droide de reparto totalmente autónomo maniobra hacia abajo, se dirige a la ubicación correcta y deja suavemente su paquete en áreas tan pequeñas como una mesa en el patio o los escalones de entrada de una casa”, dijo. "Todo esto es posible gracias a importantes innovaciones en el diseño de aeronaves y hélices".

Si bien la entrega residencial es el objetivo final, “la entrega con drones está logrando avances reales en muchos sectores comerciales”, dijo Zhang.

"A corto plazo, bajo el entorno regulatorio actual, veo que los drones de reparto encontrarán nuevos casos de uso en los que su capacidad única para completar las entregas más rápido que el transporte terrestre tradicional, y con un ahorro enorme, tiene un atractivo real para muchos sectores empresariales", afirmó. dicho. “La logística offshore es un ejemplo perfecto. Un dron de reparto puede transportar piezas de repuesto o herramientas mucho más rápido y más barato que enviar un barco entero a un parque eólico”.

Las obras de construcción, las minas y las refinerías pueden utilizar, y lo hacen, drones para entregar rápidamente piezas y herramientas. Este tipo de misiones son más fáciles de realizar desde una perspectiva regulatoria, dijo Magirias, pero la clave es encontrar casos de uso que realmente agreguen valor.

Como ejemplo de una aplicación lista para usar, Zipline entrega productos de salud animal como vacunas, semen porcino y otras sustancias que son difíciles de enviar a los veterinarios, dijo Wryobek. Los vuelos suaves y con temperatura controlada de los drones son mejores para estos productos que los viajes inestables que podrían experimentar en la parte trasera de un camión.

"A medida que trabajamos con nuestros socios, encontramos cada vez más casos de uso sin explotar para nuestro servicio", dijo Wryobek. “Hay tantos procesos obsoletos e ineficientes que podemos rehacer completamente gracias a este paradigma de tránsito completamente nuevo. Todavía no hemos pensado en todos los casos de uso y estamos entusiasmados de ver cómo diferentes sectores aprovechan esta oportunidad”.

Para escalar la entrega de paquetes, los paquetes deben entregarse BVLOS, y eso requiere una aeronave que sea lo suficientemente segura para operar sobre personas y vehículos en movimiento, dijo Jones. Eso se remonta a la obtención de la certificación de tipo.

Estos drones también necesitan una “tremenda redundancia”, similar a la de los aviones comerciales, para los vuelos BVLOS, dijo Wimberley. Deben tener componentes duraderos y ofrecer confiabilidad, incluso en condiciones climáticas adversas, bajo carga y después del esfuerzo de realizar múltiples vuelos día tras día.

Entre otros requisitos se encuentran enlaces de radio, módulos 4G, sistemas de visión por computadora, sistemas de paracaídas y otros mecanismos de entrega, estaciones de control, sistemas de comunicación confiables y software de seguimiento.

Los drones de reparto deben poder ver y evitar otros aviones mientras viajan, dijo Jones. Es necesaria una gestión del tráfico no tripulado (UTM) para segregar los drones, y eso requiere detectar y evitar en la aeronave o en un sistema terrestre.

Wing ya opera bajo una estructura UTM, dijo Jones, aprovechando su propio programa de software. Otras empresas de entrega de paquetes están haciendo lo mismo o buscando socios para proporcionar la estructura. El objetivo es desarrollar la gobernanza de la industria y llegar a un acuerdo sobre el mejor UTM en el futuro.

A medida que las operaciones de entrega se vuelven más desafiantes, el posicionamiento y el rumbo precisos son aún más cruciales. Para satisfacer esa necesidad, Trimble presentó recientemente el PX-1 RTX, lo que permite a las empresas de integración de drones agregar capacidades de posicionamiento precisas para el despegue, la navegación y el aterrizaje, dijo Qiao. La solución, diseñada específicamente para aplicaciones de entrega, aprovecha las correcciones CenterPoint RTX y el hardware inercial GNSS de Trimble para proporcionar posicionamiento en tiempo real a nivel de centímetros y mediciones precisas de rumbo real derivadas de la inercia.

"El receptor está equipado con la última tecnología para mejorar la calidad de la señal y proteger contra interferencias y suplantaciones", dijo Qiao. “Puede recibir correcciones inalámbricas de alta integridad enviadas directamente al receptor, por lo que logra una precisión de nivel centimétrico sin la necesidad de una estación base RTX. También cuenta con Applanix IN-Fusion+, que toma mediciones de GNSS, IMU y RTX para generar la mejor posición y orientación para el dron, de modo que obtenga un posicionamiento preciso y consistente”.

Los primeros usuarios están probando el sistema ahora, dijo Qiao.

DDC utiliza comunicaciones celulares o satelitales para el posicionamiento, dijo Magirias, y todo se opera a través de un software de vuelo. Los puntos de ruta están preprogramados y los drones vuelan por la misma ruta cada vez. El mapeo también se completa a través del software.

Los drones más nuevos de A2Z dependen del GPS RTK, dijo Zhang, para la precisión del lugar de entrega.

"Trazamos un mapa de la ruta de entrega de antemano y nos aseguramos de que no haya líneas eléctricas en el punto de entrega", dijo. "Con RTK con una precisión de centímetros, podemos realizar entregas de forma segura en el mismo lugar siempre".

Wing usa GPS junto con una copia de seguridad basada en visión, dijo Jones. Una vez que un cliente se registra en el servicio, se completa una encuesta para determinar el mejor lugar para las entregas. Si hay un obstáculo en la zona de entrega cuando llega el dron, el sistema de nudge lo detecta y el dron colocará el paquete cerca.

El sistema cartográfico es sólido, afirmó Bass. Cuando un cliente realiza un pedido, los sistemas de Wing generan una ruta libre de obstáculos, terreno, espacio aéreo restringido, áreas de densidad de tráfico conocida y otros aviones de entrega de Wing. La aeronave utiliza una variedad de sensores y datos de mapas y terreno, incluido GNSS, que crean una solución de navegación integrada y redundante diseñada para operaciones seguras a escala en diversos entornos.

Zipline utiliza su propio sistema de posicionamiento personalizado, dijo Wryobek, con sensores meteorológicos, INS y GNSS totalmente redundantes superpuestos con correcciones locales que brindan precisión a nivel de centímetros en tiempo real. La planificación de rutas sin conexión optimiza las rutas nominales.

"Un desafío importante que enfrentamos como servicio autónomo es que debemos ejecutar toda la lógica necesaria para navegar de manera segura a bordo de nuestros aviones", dijo. “Eso significa distinguir entre buenos datos de error y malos datos de error, detectar y evitar peligros sin perder márgenes de vuelo y muchas otras sutilezas. Hacerlo bien y ejecutarlo en un dron muy pequeño y liviano requiere una cantidad fenomenal de pruebas”.

La tecnología ya existe para la entrega de paquetes residenciales, dijo Zhang, es cuestión de esperar a que las regulaciones se pongan al día. Por supuesto, los fabricantes deben demostrar que pueden volar de forma segura y fiable para obtener tanto la aprobación regulatoria como la aceptación del público, afirmó Plümmer. Para garantizar entregas BVLOS seguras, las industrias tripuladas y no tripuladas deberán trabajar juntas para desarrollar un UTM.

Las entregas médicas seguirán prosperando y más empresas de industrias como la del petróleo y el gas se darán cuenta de los beneficios de las entregas in situ con drones. En los próximos 10 años, Plümmer predice que habrá redes de entrega con drones que abarcarán países enteros, y que estos sistemas serán un sitio común en nuestros cielos.

"Los drones serán una parte muy importante de un entorno de entrega multimodal", dijo Bass. “Son muy adecuados para entregar paquetes pequeños rápidamente, mientras que el sistema de entrega terrestre funciona bien para paquetes más grandes. No reemplazará la entrega terrestre, pero la aumentará para una entrega más rápida de paquetes pequeños”.

Y a medida que la industria trabaja para obtener más tipos de aeronaves certificadas y desarrollar el sistema UTM necesario para que los drones operen de manera segura en el Sistema Nacional del Espacio Aéreo, está abriendo la puerta a oportunidades aún mayores.

"Lo que estamos trabajando ahora nos ayudará a lograr una movilidad aérea avanzada", dijo Jones. “Es una progresión natural. No hay mucha diferencia entre lo que se requiere para la entrega de paquetes pequeños y la entrega de carga en lo que respecta a la seguridad para evitar otros aviones. Centrándonos en AAM, veremos que las cosas empiezan a mejorar”.