Los UGV (Unmanned Ground Vehicles, vehículos terrestres no tripulados) son, dentro de la familia de los drones1, probablemente los que en proporción han sido menos desarrollados. Hasta hace poco estos robots se limitaban principalmente a la localización y eliminación de artefactos explosivos (EOD), que incluyen las minas, municiones y los explosivos improvisados (IED), pero poco a poco ha ido creciendo el interés en la versión terrestre. El desarrollo de la tecnología, sobre todo en el campo de la inteligencia artificial, y la colaboración entre las fuerzas armadas, el mundo académico y la industria, ha hecho que se estén proyectando una amplia gama de plataformas y sistemas para montar sobre ellas.
A la evidente ventaja de no necesitar una tripulación, sobre todo en estos tiempos en los que, por un lado, la población está envejeciendo y es más difícil encontrar personal para servir en las FAS (aunque también son más diestros en las nuevas tecnologías), y por otro la sociedad es tan sensible a la posibilidad de tener bajas o prisioneros en combate, se suman otras que los hacen tractivos por su relación coste/eficacia. Combinan una buena autonomía para sus desplazamientos porque utilizan plantas motrices eléctricas o híbridas, con trenes de rodaje de tipo cadena ligera o ruedas que les dan una buena capacidad de movimiento y una modularidad que les permite asumir una gran variedad de cometidos. Además, como máquinas que son, no pasan hambre, no sienten frío ni calor, ni miedo, no necesitan dormir, etc.
Pero no todo son ventajas. Como iremos viendo, la aplicación de la inteligencia artificial es un problema muy debatido por tener difícil solución, sobre todo en ciertos aspectos como el uso letal de las armas, y está por ver el encaje en las unidades y su empleo táctico, así como la gestión de las redes de comunicaciones. Otro problema es la posibilidad de que el enemigo pueda utilizar contramedidas que no sólo neutralicen los sistemas, sino que incluso podrían hacer que se volvieran contra sus propias unidades.
Todos los ejércitos ven el empleo de los UGVs en el combate futuro, en mayor o menor extensión, tanto en número de ellos como en los cometidos que les asignarán, básicamente con dos objetivos principales: incrementar la efectividad en combate y reducir el número de soldados en situación de peligro. Estos dos grandes retos se han ido definiendo con mayor detalle y se están buscando a corto plazo una serie de finalidades no difíciles de conseguir con la tecnología actual que no crean los problemas éticos de los que hablaremos más adelante. En primer lugar, se pretende aligerar la carga que lleva el combatiente con, por ejemplo, las llamadas mulas mecánicas. Subiendo el nivel en este campo, se quiere mejorar el apoyo logístico mediante el abastecimiento con vehículos o convoyes autónomos. Por otra parte, se desea aumentar el caudal de información con la menor exposición a las acciones del enemigo, para que se puedan tomar decisiones con más base y en menor tiempo y se busca acoplar sistemas de armas con, por ahora, control humano para hacer fuego.
Para ello se está volcando el esfuerzo en tres grandes áreas: plataformas de armas, actividades logísticas y el conjunto reconocimiento/vigilancia/seguridad. Estas áreas engloban una gran cantidad de cometidos a desarrollar, como combate directo e indirecto con distintos tipos de armas, reconocimiento en diversas vertientes (itinerarios, zonas, NBQ, infraestructuras, etc.), vigilancia y seguridad (instalaciones, protección de la fuerza, etc.), múltiples actividades logísticas (sobre todo relacionadas con la evacuación de bajas, transporte y mantenimiento), transmisiones/comunicaciones, limpieza de zonas minadas, ruptura de obstáculos, neutralización de IEDs, combate subterráneo, etc.
Qué es un UGV, su evolución y cómo funcionan
Como pasa con otros sistemas (por ejemplo, el carro de combate), no es fácil encontrar una definición detallada para ellos. Por ejemplo, el diccionario Collins los define con bastante sencillez como un vehículo que no necesita conductor pero que puede ser controlado remotamente o se puede controlar a sí mismo. Sin embargo, los rusos, quienes luego veremos que están muy volcados en su desarrollo y empleo, ya lo detallan más y lo definen como “un sistema técnico capaz de percibir información de su alrededor y basado en esa información lleva a cabo ciertas acciones tanto de forma autónoma como bajo el control de un operador”.
El diseño de estas máquinas está compuesto por una serie de elementos como son la plataforma móvil con un sistema de control, las comunicaciones, los sensores y la programación que le permiten “conocer” su entorno, aprender de él y, en su caso, tomar decisiones, y los sistemas que han de permitir realizar los cometidos que correspondan que, como son módulos intercambiables que se pueden acoplar a la plataforma, a menudo siguen un desarrollo independiente. La programación (el “software”) lo gestiona todo, e incluye las aplicaciones para cada necesidad, esencialmente la interacción operador-robot, mantenimiento, conocimiento, navegación, aprendizaje, conducta y destrezas. Así, el UGV trabajará por sí mismo en función de la autonomía que le hayan codificado (no confundir con la autonomía como radio de acción), que puede aumentar según aumentan sus conocimientos con su capacidad de aprendizaje. Tomará las decisiones que le correspondan y actuará en consecuencia pudiendo, por ejemplo, desde hacer algo sencillo como seguir un camino o sortear obstáculos, hasta incluso abrir fuego contra lo que detecte como enemigo.
La gran variedad de ingenios y aplicaciones hace difícil clasificar a estos aparatos, pues pueden tener muy diferentes tamaños y configuraciones. A nivel internacional hay un cierto desbarajuste en cuanto a terminología y no existe una necesaria pero improbable unificación de definiciones. Hemos realizado una compilación de ellas con la intención añadida de que nos ayuden a entender su evolución y funcionamiento.
Avanzando de menos a más, una primera clasificación sería agruparlos en dos grandes bloques, los que son operados remotamente y los que son autónomos. Estos últimos disponen de una tecnología capaz de permitir a la máquina actuar por sí misma, tomando decisiones sin intervención humana.
Otra referencia simple es por su tamaño o peso. Normalmente se diferencian tres conjuntos, pero hay que tomarlo con flexibilidad, porque la referencia de una tonelada de peso es poco para algunos clasificados como medios, como veremos al describir algunos sistemas:
- UGVs ligeros (SUGV, Small Unmanned Ground Vehicle, en ocasiones a los muy pequeños se les llama micro), pueden ser transportados por un combatiente y generalmente son propulsados con energía eléctrica mediante baterías recargables.
- UGVs medios (en ocasiones MUGV, Medium UGV, puede llevar a error con los micro), tienen un peso inferior a 1 tonelada, son capaces de levantar y transportar cargas relativamente pesadas y operar en terrenos de cierta dificultad.
- UGVs pesados, disponen de un sistema de propulsión diésel o híbrido y, además de poder levantar, transportar o remolcar cargas pesadas, son los que reciben las configuraciones armadas.
En cuanto a su nivel de autonomía, es decir, la capacidad de operar con la menor intervención de un humano, se pueden agrupar en diversas categorías que comprenden desde totalmente tele-operado hasta completamente autónomo. Un primer y sencillo agrupamiento puede ser el del TARDEC norteamericano (Tank Automotive Research, Development and Engineering Center) “Ground Vehicle Robotics: Vehicle Dynamic Characterization and Research”, de Joseph Selikoff, año 2015:
UGVs Operados por Control Remoto: Un vehículo no tripulado operado por un humano. El sistema permanece en la línea de visión del operador (LOS, Line of Sight), porque no hay cámaras. Es una solución más sencilla, y barata, si la situación no requiere discreción o que la actividad no sea a gran distancia, como limpieza de minas.
UGVs Teleoperados: también un vehículo no tripulado operado por un humano, pero en este caso no es necesario que permanezca en la línea de visión del operador, ya que dispone de cámaras. Esto permite una actuación a larga distancia.
UGVs Autonomos: un vehículo no tripulado que funciona en base a sus propios sensores y reglas de control sin la intervención de un operador humano. Son en los que más se está realizando el esfuerzo de desarrollo. El sistema utiliza sus sensores para conseguir una cierta conocimiento de lo que hay a su alrededor. Con este conocimiento, se emplean algoritmos para que el vehículo decida acerca de las acciones que tiene que realizar. Normalmente son vehículos de reconocimiento, siguen rutas programadas con referencias para hacer abastecimientos y abren nuevos caminos en el terreno que son más eficientes y seguros para que viajen los convoyes tripulados.
Otro agrupamiento muy utilizado actualmente, más completo aunque parecido al anterior, es el reflejado en Technology Development for Army Unmanned Ground Vehicles, de National Academies Press, del año 2002 (aunque se puede encontrar en otros documentos), del Committee on Army Unmanned Ground Vehicle Technology, y que se puede corresponder, con bastante aproximación, a una posible clasificación por generaciones en su evolución, por lo que las añadimos:
UGV tele-operado (TGV). Primera Generación.
Un operador humano controla el vehículo a distancia, llevando a cabo todos los procesos. Mediante los sensores a bordo del vehículo y el enlace de comunicaciones le permiten visualizar la ubicación y el movimiento del UGV dentro de su entorno. Los hay de todos los tamaños.
UGV semiautónomos de acompañamiento (SAP/F UGV) (Semiautonomous Preceder/Follower UGV). Segunda Generación.
Al igual que los anteriores, pueden también fabricarse en todas las modalidades y tamaños. Podemos distinguir dos tipos con diferente nivel de capacidades: Unos UGVs preceden a otros que les siguen, son guías y acompañantes. Los primeros son como los segundos pero les superan al disponer de capacidades avanzadas de navegación que minimizan la necesidad de intervención de un operador, que podría ser un soldado a pie o ir en un vehículo, para poder desplazarse entre dos puntos. Deben tener suficiente grado de autonomía como para moverse por delante de su controlador, disponiendo de suficiente “inteligencia” a bordo para seleccionar la mejor ruta y así alcanzar un objetivo marcado por él, incluso superando obstáculos, sin necesidad de que le señale el itinerario de forma detallada. Los UGVs que les siguen sólo tienen que ser programados para ello. Se pueden realizar modificaciones posteriores en cualquier parámetro si el operador lo estima oportuno.
UGV autónomo centrado en la plataforma (PC-AGV) (Platform-Centric Autonomous Ground Vehicles). Tercera Generación.
A estos vehículos se les puede asignar una tarea o misión compleja y la ejecutarán obteniendo el conocimiento de la situación a través de sus sensores a medida que avanza, o mediante órdenes puntuales de un operador, pero sin necesidad de guía adicional. El carácter de las misiones militares en un sistema capaz de utilizar medios letales obliga a que este grado de autonomía sea responsable, para lo cual requiere de mecanismos de interrupción de la misión a prueba de fallos. Deben tener autonomía para trasladarse entre dos puntos y capacidad de llevar a cabo sus misiones en un ambiente hostil. Como referencia, deben tener una capacidad de supervivencia y auto defensa muy parecida a la de los vehículos tripulados parecidos enviados a llevar a cabo la misma misión.
UGV centrado en la red (NC-AGV) (Network-Centric Autonomous Ground Vehicles). Cuarta Generación.
Son PC-AGV que operan en red digital. A las capacidades citadas, se suma autonomía suficiente como para actuar como nodo independiente en un modelo NEC (Network Enabled Capability), que es un modelo de guerra centrado en la red. Pueden recibir información de la red de comunicaciones e incorporarla a la ejecución de su misión y responder a las solicitudes de información adecuadas y las órdenes recibidas de la red, incluyendo la resolución de órdenes conflictivas. Sus capacidades estarán muy próximas a las de un vehículo tripulado.
Junto con las diferencias que se establecen por tamaño o los niveles de autonomía ya descritos, hay otra forma de clasificarlos en cuanto a su forma de desplazamiento, que puede ser por orugas, ruedas, y patas (desde dos a ocho o más, e incluso con ruedas en los extremos de cada pata en algún caso), aunque hay algunas variantes como el empleo de bandas ondulantes que imitan a insectos o incluso con forma de rodillo o esfera.
Otro tipo de clasificación es diferenciarlos por los cometidos que pueden desarrollar, a los que ya nos hemos referido.
Para el futuro, se está mejorando la protección y en gran medida la movilidad, quizás su característica más esencial, por terrenos irregulares. Además de conseguir mayores velocidades, se está perfeccionando la capacidad de salvar obstáculos utilizando las cadenas, las ruedas y las patas, combinado con el empleo de las nuevas tecnologías en propulsión eléctrica o híbrida, aumentando el radio de acción con el empleo de baterías con mayor autonomía, incluso alimentándolas mediante energía solar. La ventaja añadida a estos sistemas es el sigilo que da la falta de ruido y la escasa firma térmica.
En cuanto al sistema de funcionamiento, por un lado se está progresando en la tele operación, ampliando el ancho de banda de los enlaces radio para conseguir mejorar en cantidad y calidad la información que comparten para su control, o que transmiten en el desempeño de su misión, como son las imágenes y sonidos en tiempo real, los datos que obtienen sus sensores, informes de estado, etc. Aquí cobra importancia la LOS, Line of Sight, que de “línea de mira” simple ha pasado a ser la distancia máxima a la que se puede controlar, porque es la distancia máxima de comunicaciones entre el operador y la máquina.
Pero el mayor reto es conseguir la máxima autonomía respecto a la intervención humana, que pasa por dotar a los sistemas de una inteligencia artificial cada vez más avanzada.
Mientras tanto, se está realizando un importante avance de la tecnología “follow me”, con la que el vehículo avanza a una determinada distancia de un combatiente, de un vehículo tripulado o de otro UGV, pero seleccionando por sí solo, en tiempo real, el itinerario más adecuado para moverse. Es la base del empleo de estas plataformas como enjambres o manadas, que necesitan un elemento que les guíe, para lo que igualmente se está haciendo un gran esfuerzo en desarrollar redes de comunicaciones seguras y con gran capacidad, es decir, en conseguir un gran control sobre el ciberespacio.
Otro concepto que debemos repasar es lo que se denomina «autonomía supervisada». A los UGVs se les programa, dentro de límites estrictos, lo que pueden hacer, a dónde pueden ir y cómo pueden llegar allí. Utilizan para ello un conjunto de sensores que consisten normalmente en LiDAR (Light Detection And Ranging) que es una tecnología que permite determinar la distancia desde un dispositivo emisor a un objeto o una superficie, utilizando un haz de luz pulsado (láser) de baja potencia, cámaras Long Wave IR para los climas más fríos y Near IR, que utilizan la región espectral cercana al infra rojo, o radares de onda milimétrica/ultrasonidos. La supervisión consiste en que, cuando un aparato se encuentra con un obstáculo que no puede atravesar, se detiene y pide ayuda a operadores humanos. El humano toma entonces el control. Cuando se resuelve el problema, puede volver al modo autónomo supervisado y operar dentro de sus parámetros. Si al encontrarse en problemas no se puede poner en contacto con su operador, normalmente está programado para volver sobre su camino hacia donde tuvo contacto por última vez, y si eso no funciona, para regresar a sus bases de operaciones.
Empleo de los UGV
Forzosamente unido al empleo de estos ingenios, hay una cuestión a analizar que todavía no tiene una respuesta clara, que es dónde encuadrarlos. Un primer paso es decidir si se encuadran en unidades independientes o en unidades mixtas o, dicho de otra manera, si se crean unidades nuevas o se transforman completamente unas existentes, o se incorporan a las existentes, mezclándose. Hay naciones que ya se están planteando crear unidades independientes, aunque no en un futuro próximo. Cualquiera de estos procesos no es tan sencillo. Hay que realizar un desarrollo de la táctica y una innovación en el mando y control de las unidades, así como la transformación de los métodos de instrucción, todo lo cual lleva tiempo. No se trata de sustituir unos sistemas por otros, no al menos en un futuro próximo y no totalmente, ya que los drones se deben considerar como potenciadores de capacidades, sino de ajustar la forma de combatir (y la logística, las comunicaciones, etc) sacando provecho de todos los sistemas, tripulados y no tripulados, y para estos últimos hará falta, además del necesario para operarlos, personal y material especializado que cubran sus necesidades específicas, como pueden ser el transporte o el mantenimiento, es decir, su propia logística.
En cuanto a la táctica de empleo, la tendencia lógica es combinar varios sistemas de manera que se puedan aprovechar sus diferentes capacidades. En esta línea, y descartando hoy por hoy que puedan actuar en unidades independientes, actuarán como multiplicadores con dos combinaciones claras. Una es utilizar varios tipos de UGV que colaboren entre sí y con medios tripulados para llevar a cabo la misión y la otra es añadir a esta opción las acciones de los UAVs. Cuando más adelante examinemos las características de algunos aparatos en concreto, veremos que en los diseños de muchos de ellos está previsto el transporte de un UAV para poder utilizarlos conjuntamente en un momento dado, que es lo que se denomina UAV cautivo.
Comentemos ahora los conceptos de empleo heredados del combate aéreo denominados “Loyal Wingman” y “Wingman Pack”, que podríamos traducir como gregarios leales y manada de gregarios. El primero prevé que vehículos con y sin tripulación vayan juntos al combate. El UGV podría trabajar de forma autónoma en una misión de apoyo y protección a su compañero tripulado, llevando, por ejemplo, equipos de transmisiones, guerra electrónica e incluso armas contra carro o anti aéreas. También podría ir por delante de ellos, despejándoles el camino. El segundo se refiere a “manadas” de estas máquinas actuando controladas por un vehículo tripulado. El diferente modo de actuar viene dado por sus procedimiento de control y el correspondiente nivel de inteligencia artificial necesario.
No podemos olvidar otro aspecto interesante en el empleo de estos ingenios. Se trata de la lucha entre drones. Hay varias combinaciones en lo que se refiere al combate de unos contra otros, parecido a como ocurre con las plataformas tripuladas. Existe la capacidad del combate directo, vehículos que puedan abrir fuego contra otros, en combate tierra-tierra o tierra-aire, en combate indirecto, con piezas de artillería o morteros, o realizando funciones como en el área de la guerra electrónica, localizando y, en su caso, neutralizando mediante interferencias las emisiones de las plataformas enemigas.
Otro aspecto interesante es el empleo masivo de aparatos de bajo costo para colapsar al adversario, lanzándolos para saturar un punto o una zona, o para distraer su atención hacia donde convenga.
Puede haber muchas más posibilidades. En el fondo, se trata de aplicar la táctica con nuevas herramientas.
Finalmente, merece un especial comentario la utilización de los sistemas armados. Ya hemos comentado que la eficacia en el empleo de los drones pasa por reducir al máximo la intervención humana, pero eso implica poner el combate, o parte de él, en manos de la inteligencia artificial, un tema muy controvertido. La mayoría de los países no ven factible a corto plazo emplear una plataforma armada en el campo de batalla con la autonomía suficiente como para poder utilizar la fuerza letal contra lo que detecte como enemigo. Existen asimismo dudas en cuanto a la ética industrial en la producción de sistemas de armas con esa capacidad. Si no hay un ser humano en el ciclo de toma de decisiones, se producen una serie de riesgos. Aunque es verdad que las máquinas aventajan a los humanos en que estos pueden tomar decisiones en combate influidos, junto con sus conocimientos o experiencias, por sus emociones o estado de ánimo (miedo, venganza, odio, cansancio y sueño, etc), también es verdad que en ocasiones hay que decidir con una subjetividad que una artefacto no puede tener, como por ejemplo intuir la oportunidad de una acción, ver las intenciones reales de sus posibles objetivos, evaluar daños colaterales, etc, y, en último extremo, si en un momento dado la actuación puede ser legal o no. Hay defensores de la idea de que se puedan programar con una especie de “conciencia artificial” en constante aprendizaje, pero enfrente hay defensores del control humano para que no se llegue a límites como la violación del derecho internacional (recordemos los cuatro principios del Derecho Internacional Humanitario: necesidad militar, humanidad, proporcionalidad y de distinción) o que las decisiones se tomen basadas en algoritmos matemáticos y no con lógica humana debido al poco tiempo que se pueda tener para analizar información disponible (en un doble sentido, que las decisiones las tome una máquina completamente autónoma, o que el humano que “aprieta el botón” tenga que tomar una decisión presionado por el ritmo de las operaciones basado en lo que le recomiende la máquina).
Por tanto, por ahora y al menos en los ejércitos occidentales, la tendencia es que se mantenga siempre un cierto control humano sobre el robot. Aunque ya se puede disponer de sistemas de armas letales capaces de actuar de manera totalmente autónoma, reaccionando sólo en función de cómo se ha programado tras recibir información de sus sensores, como límites a su desempeño en combate quedan las restricciones legales que cada nación haya asumido y las reglas de comportamiento de los ejércitos respectivos. Pero esto puede cambiar, no sólo por la evolución de la tecnología, sino también porque puede ocurrir que el desarrollo de la inteligencia artificial para propósitos militares se realice, además de para mejorar la gestión del combate propio con estos sistemas, por el temor a que un potencial rival pudiera realizar mayores avances en este campo, consiguiendo así superioridad técnica o militar, lo que podría llevar a la tentación de romper ciertas limitaciones éticas.
Los UGV en España
Del mismo modo, en nuestra nación, y hasta ahora, el desarrollo de los UAVs ha ido muy por delante del de los UGVs. Hasta hace relativamente poco, casi todos los diseños y proyectos pertenecían a industrias y centro de investigación extranjeros, y es una lástima, porque en esta área hay mucho por desarrollar todavía y tenemos capacidades de sobra para acometer la tarea. No obstante, se está notando una cierta tendencia al cambio y ya podemos hablar de dos grandes programas que se están llevando a cabo en nuestras Fuerzas Armadas.
El primero de ellos, que comenzó en 1985 y está a cargo de la DGAM (Dirección General de Armamento y Material), dependiente del Ministerio de Defensa, se denomina COINCIDENTE (Cooperación en Investigación Científica y Desarrollo en Tecnologías Estratégicas), y consiste en acometer diseños que aprovechen las tecnologías de carácter civil desarrolladas en el ámbito del Plan Nacional de I+D, cofinanciados en grado variable según el interés para defensa y otros factores, junto con empresas, universidades, centros y organismos públicos de investigación, etc,. La idea es buscar satisfacer necesidades reales o potenciales con tecnologías innovadoras y, en consecuencia, este programa está permitiendo ya a varias empresas desarrollar tecnologías para UGVs de interés para el ET, como veremos más adelante.
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