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Premian tesis de egresada de doctorado del INAOE

Leticia Oyuki Rojas Pérez, egresada del doctorado en Ciencias Computacionales del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), obtuvo, junto con su asesor el doctor José Martínez Carranza, el segundo lugar del Premio “José Negrete Martínez en la categoría de mejor tesis doctoral, que otorga la Sociedad Mexicana de Inteligencia Artificial.

La tesis de doctorado lleva como título “Autonomous Drone Racing in Complex Scenarios”.

Esta tesis de doctorado en Ciencias Computacionales, realizada bajo la dirección del Dr. José Martínez Carranza, aborda el desarrollo de estrategias de percepción visual y navegación autónoma para carreras de drones (ADR), con el objetivo de permitir el vuelo en entornos complejos sin depender de sensores externos.

La investigación se centró en diseñar algoritmos de percepción y políticas de control capaces de procesarse íntegramente a bordo del dron, en tiempo real (~30 Hz), y utilizando hardware ligero de recursos limitados. 

Para lograrlo, se propusieron métodos de localización global y local, detección de ventanas y objetos de interés, así como la incorporación de información temporal para modelar la dinámica de la escena.

Estos elementos se integraron en un sistema optimizado para procesamiento a bordo, validado experimentalmente en escenarios controlados.

Una de las aportaciones más novedosas de este trabajo fue el diseño e implementación de pilotos neuronales, capaces de aprender políticas de navegación mediante la mentoría de controladores clásicos como MPC, PID y ADRC. Este enfoque permitió que el dron no solo replicara comandos de vuelo expertos, sino que también generalizara a pistas desconocidas, alcanzando un desempeño autónomo adaptable y eficiente.

Asimismo, se exploraron metodologías innovadoras para aprovechar información pasada y futura durante el entrenamiento, incrementando la capacidad de predicción y respuesta en vuelo. 

Los resultados obtenidos muestran que es posible implementar estrategias de ADR robustas y precisas en plataformas con restricciones de cómputo, alcanzando navegación autónoma confiable en entornos complejos.

Estas contribuciones se difundieron mediante publicaciones científicas en revistas y conferencias internacionales arbitradas, algunas de ellas reconocidas con distinciones como el premio al mejor artículo en IBERAMIA 2022, y también se validaron en escenarios competitivos de alto nivel. En particular, la investigación se utilizó en la solución que se presentó en el A2RL Autonomous Drone Championship, realizado en Abu Dhabi, donde el equipo logró clasificar en la gran final de noviembre de 2024 obteniendo el 5.º lugar entre 18 equipos internacionales, y en abril alcanzando el 10.º lugar en la gran final, recibiendo por ello un premio monetario de 10,000 dólares americanos. Lo anterior permitió demostrar la competitividad y aplicabilidad de la investigación propuesta. 

El trabajo se fortaleció con una estancia de investigación en el Robotics and Perception Group de la Universidad de Zúrich, Suiza, bajo la supervisión del Prof. Davide Scaramuzza, referente internacional en robótica aérea.

Esta colaboración permitió incorporar conocimientos avanzados en control, percepción y aprendizaje profundo, aportando perspectivas de vanguardia y fortaleciendo la proyección internacional de la investigación. 

De este modo, la investigación sienta las bases para el diseño de sistemas de navegación autónoma que combinan percepción visual avanzada, mentoría de controladores clásicos y aprendizaje neuronal, contribuyendo al avance de la robótica aérea ágil en escenarios complejos y desafiantes