Presenta las distribuciones del árbol de la ciencia identificando el tópico, obteniendo tres clasificaciones: desplazamiento, diseño y aplicaciones. Esta última se distribuye en las áreas de cartografía, ambiental, telemetría, minería, agricultura y logística.

La Figura 1 representa el porcentaje de participación de cada tópico y área de aplicación en la distribución de raíz.

Figura 1

La raíz del ToS se enfoca en publicaciones que desarrollan el desplazamiento del UGV, esto se debe a que inicialmente las tecnologías presentes no cumplían con los requerimientos de los vehículos, por lo tanto, comenzaron a desarrollarse nuevos algoritmos que permitieran el desplazamiento en un espacio no habitado sin intervención humana y al mismo tiempo realizar tareas preestablecidas empleando un control lógico basado en máquinas de estado finita [21].

Los UGV’s inicialmente se aplicaron en cartografía para la realización de mapas del terreno por los cuales circula el vehículo para mejorar el desplazamiento y la localización del mismo, un ejemplo de ello es [22] que describe una mejora al algoritmo de localización y mapeo simultáneos (en inglés, Simultaneous Localization and Mapping – SLAM) que transita en el exterior en una ubicación desconocida, construye un mapa y calcula su ubicación en el mismo.

La Figura 2 muestra la disposición por tópico en el tronco del ToS.

Figura 2

Los resultados porcentuales del tronco del ToS permiten inferir que la participación por aplicación aumenta un 16% respecto al grupo anterior, dado que esta sección se enfoca en artículos de estructura detallada. Además, los avances tecnológicos realizados en las investigaciones permiten desarrollar nuevas técnicas como en [23] que diseñan un UGV controlado por un operador con la finalidad de tomar muestras del suelo que contengan desechos de los procesos implementados en la minería.

De igual manera, se presenta un 40% en el tópico de desplazamiento, debido a que el constante desarrollo tecnológico obliga a los investigadores a mejorar sus procesos, dicho lo anterior, [24] implementan campos potenciales para la navegación a alta velocidad del UGV en terrenos irregulares, realizando inicialmente simulaciones con variedad de casos que se pueden presentar en su recorrido y finalmente aplican las trayectorias obteniendo resultados eficientes tanto simulados como experimentales.

Por último, la Figura 3 representa la división en porcentaje para la sección de la hoja del ToS.

Figura 3

⁠⁠En la hoja se observa que las publicaciones en las investigaciones de desplazamiento respecto al tronco aumenta en un 3%, dado que la optimización de algoritmos y crecimiento de tecnologías en este tópico es importante para los UGV’s, esto permite que el vehículo realice correcciones en las trayectorias de desplazamiento como lo hace [25] que implementa un sistema de odometría visual por medio de procesamiento de imágenes enfocado en la correlación cruzada, a fin de calcular la posición de un objeto y la ubicación del vehículo empleado en la agricultura, más específicamente en cultivos que se encuentran encerrados por barricadas de hierro, eliminando la opción de utilizar Sistema de Posicionamiento Global (en inglés, Global Position System – GPS) dado que la señal se verá afectada por los errores que presenta esta tecnología.

Al finalizar la selección y clasificación utilizando la técnica de ToS, se integran las publicaciones de aplicaciones encontradas en raíz, tronco y hoja, con el objetivo de observar la implementación de los UGV’s en las diferentes áreas. La Fig. 8, representa la cantidad de artículos obtenidos por cada aplicación dando un total de 23 publicaciones, donde un 39% son aplicados en cartografía, siendo el área más estudiada, seguida por telemetría con 30%, logística con 13%, agricultura con 8%, y minería y ambiental con un 5% cada una.

Lo anterior muestra que los mayores avances en esta área de estudio se dan en los sectores cartografía y telemetría; por lo tanto, un investigador que desee generar nuevo conocimiento en el tema de UGV’s puede enfocarse en otros campos donde se requiere más análisis y exploración.

Este proceso se basa en el interrogante ¿Cuáles son las aplicaciones que implementan los UGV’s?, teniendo en cuenta la clasificación de cada una de las aplicaciones obtenidas en la técnica de ToS. La Figura 4 presenta la organización cronológica de los artículos seleccionados en la herramienta ToS y en la técnica revisión sistemática, los cuales están clasificados como desplazamiento, diseño y aplicación, teniendo en cuenta el enfoque de cada investigación.

Figura 4

En la Figura 4 se puede observar que, inicialmente, las investigaciones se enfocan en el diseño y desplazamiento del UGV, debido al poco desarrollo que tenía esta área de investigación, gracias a esto, la implementación de estos vehículos en aplicaciones específicas comienza a tener mayor participación en los últimos 15 años, además, el crecimiento tecnológico en este periodo ha permitido optimizar los dispositivos electrónicos y mejorar la calidad de los procesos. Por último, es importante resaltar que los artículos de diseño que se encuentran reflejados en la Figura 4 no están enfocados a diseño general de robótica móvil, sino a necesidades particulares en la aplicación que participaron.

La Figura 5 demuestra la cantidad de artículos seleccionados por aplicación acoplando los diferentes nombres del vehículo.

Figura 5

A continuación, se realiza la descripción respectiva de los artículos seleccionados por aplicación.

En el ámbito de la geociencia se considera la aplicación de UGV’s para conocer condiciones del suelo, donde la mayoría de las investigaciones se enfocan en recolección de muestras del mismo. En la Tabla 1 se pueden observar algunos de los autores.

Tabla 1

La implementación de UGV’s en el ámbito forestal se ha realizado principalmente en planificadores de ruta en entornos complejos como bosques y senderos. Con el objetivo de solucionar los problemas que presentan los vehículos, las investigaciones comienzan su desarrollo conociendo la posición del vehículo mediante GPS y Unidad de Medición Inercial (en inglés, Inertial Measurement Unit – IMU), teniendo en cuenta lo anterior en la Tabla 2 se describen algunos de los autores.

Tabla 2

El envío de datos recolectados por UGV’s ha mejorado sus procesos con el desarrollo de las redes de comunicación móviles 2G, 3G y 4G. Por otra parte, telemetría también es importante el monitoreo y control remoto, es por esto que los vehículos incorporan cámaras de alta resolución que le permiten al supervisor verificar su correcto funcionamiento. La Tabla 3 se describen diferentes autores que implementan sus investigaciones en Telemetría.

Tabla 3

La inspección y reconocimiento de minas subterráneas es la principal aplicación de los UGV’s en el campo de la minería, las investigaciones desarrollan prototipos controlados remotamente por personas mediante teleoperación, con el fin de prevenir riesgos a los que se pueda exponer un trabajador realizando estas tareas. A continuación, se exponen en la Tabla 4 algunas investigaciones enfocadas en la aplicación de Minería.

Tabla 4

Los UGV’s en el ámbito militar tienen aplicaciones muy diversas, demostrando las múltiples tareas que pueden cumplir dependiendo de la función a la cual son asignados; también se encuentran las misiones como vigilancia perímetro y circulación en convoyes. En la Tabla 5 se observar investigaciones que abarcan está aplicación.

Tabla 5

Las principales funciones que efectúan los UGV’s en el campo de la logística son enrutamiento, automatización de procesos, misiones de reconocimientos y seguridad. Para cumplir con estos objetivos las investigaciones realizan diferentes tipos de sistemas en conjunto, además otro papel que desempeñan es el transporte de cargas y productos en las fábricas industriales. A continuación, en la Tabla 6 se describen investigaciones que se enfocan en la implementación de los UGV’s en logística.

Tabla 6

El principal enfoque que presentan las investigaciones en la aplicación seguridad es implementar los UGV’s como dispositivos de patrulla y vigilancia en interiores, en concreto utilizan cámaras tipo Dispositivo de Carga Acoplada (en inglés, Charge Couple Device – CCD) y sensores ultrasónicos. En la Tabla 7 se exponen investigaciones que abarcan está aplicación.

Tabla 7

Los UGV’s en el sector ambiental se implementan para cumplir dos objetivos: clasificación de imágenes tomadas del entorno y monitoreo ambiental. A continuación, en la Tabla 8 se describen investigaciones que se enfocan en la implementación de los UGV’s en ambiental.

Tabla 8

En el sector de agricultura las principales investigaciones se enfocan en la implementación de los UGV’s para realizar mediciones de variables físicas, sistema de riego y siembra de semillas, la identificación de malezas en los cultivos y por último la toma de muestras del suelo en los cultivos que resulta ser importante para los agricultores, debido a que permiten monitorear y controlar los nutrientes, la composición y el Ph del suelo. También se encuentra los sistemas de pulverizar las plantas y repeler insectos en el campo a fin de mejorar las condiciones del cultivo, pero resulta ser riesgoso para los seres humanos, en consecuencia, a esto implementan los UVG’s. En la Tabla 9 se exponen investigaciones que abarcan está aplicación.

Tabla 9

En el sector de cartografía resalta la implementación de dispositivos laser en los UGV’s, para ser más específicos sistemas basados en LIDAR, los cuales se complementan con otras tecnologías como IMU [74], [75], GPS [76] y SLAM [22], [77]–[79] para la construcción de mapas 2D o 3D. De igual modo, en los sistemas LIDAR se implementan los sensores laser LIDAR: HDL-64E Velodyne junto a las cámaras Firefly de 6 puntos y el NovAtel SPAN INS GPS/IMU [80].A continuación, en la Tabla 10 se describen investigaciones que se enfocan en la implementación de los UGV’s en cartografía.

Tabla 10

En la Figura 6 se detallan las tecnologías acopladas al UGV teniendo en cuenta cada una de las aplicaciones mencionadas anteriormente.

Figura 6

Es interesante ver la variedad de componentes que son adaptados a los UGV para cumplir tareas específicas en cada una de las aplicaciones en que son usados; esto es un claro ejemplo de la versatilidad con la que cuenta la robótica móvil para ser implementada en casi cualquier campo de las industrias como se muestra en la figura 6. Es importante resaltar que los componentes de funcionamiento tecnológicos básicos están conformados por un controlador que hará las funciones de procesamiento de toda la información captada en el entorno por el UGV, siendo su elección de gran importancia; por otra parte, un sistema de sensores cuya selección dependerá de los propósitos del UGV en el escenario de aplicación; y finalmente, los sistemas de comunicación, que comúnmente suele ser inalámbrico, para transmitir los datos a una estación base y ser analizados por los expertos detrás del proceso; cabe señalar que todo el sistema móvil es dependiente de una fuente de alimentación portátil como las baterías. Sin embargo, el espectro tecnológico que puede sumar a las capacidades de los UGV es muy variado; por lo tanto, la selección de los demás elementos dependerá mucho de los propósitos específicos de cada aplicación como se describe en la figura 6.