Precisión en cada paso: por qué los robots humanoides necesitan el GNSS y la IMU

Cuando una persona cruza una habitación, rara vez se detiene a pensar en cuánto se inclina el cuerpo, dónde pisa exactamente con el pie o a qué distancia se encuentra aún el destino. Un robot humanoide tiene que responder a todas esas preguntas de forma continua, y debe hacerlo en coordenadas reales. Cuando un robot necesita caminar de forma continua, girar, agarrar objetos e interactuar en un entorno dinámico e incierto, necesita algo más que una idea aproximada de dónde se encuentra. Requiere un punto de referencia de coordenadas continuo, fiable y de baja latencia. Esto es precisamente lo que están diseñados para ofrecer los módulos GNSS y los servicios de corrección PointX de CHC Navigation.

Módulos GNSS de alta precisión: el punto de referencia de coordenadas absolutas para los robots humanoides

El Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) es la tecnología de posicionamiento por satélite en la que se basa la mayor parte de la navegación moderna. Un módulo GNSS recibe señales de múltiples constelaciones de satélites y calcula la posición del robot en la Tierra, indicando la latitud y la longitud, la altitud, la hora exacta y la dirección de desplazamiento. Esta es la capa que vincula el modelo interno del mundo que tiene el robot con las coordenadas geográficas reales.
 

Los módulos GNSS son el núcleo de lo que desarrolla CHC Navigation, y son la razón por la que un robot humanoide puede operar más allá de un laboratorio controlado. Imagina un robot de inspección trabajando en una gran planta industrial, un almacén o unas instalaciones al aire libre. Para seguir una ruta y llegar al punto de inspección correcto, necesita saber dónde se encuentra ese punto, cuál es su posición actual y en qué dirección debe desplazarse. El GNSS proporciona esa referencia global. A medida que los robots humanoides se van incorporando a la fabricación, la logística, la inspección al aire libre, las ciudades inteligentes y las funciones de servicio público, el posicionamiento por satélite fiable se convierte en la base sobre la que se construye todo lo demás.
 

En CHC Navigation, proporcionamos esta base fundamental a través de nuestra gama de módulos GNSS. Con su lanzamiento mundial previsto para 2026, el módulo GNSS M722 está diseñado para proporcionar el punto de referencia de posicionamiento absoluto que requieren los robots humanoides de próxima generación:

• Compatibilidad con todas las constelaciones y todas las frecuencias, lo que garantiza un posicionamiento estable en entornos urbanos complejos y en zonas de transición entre interiores y exteriores.
   
• Capacidad de determinación del rumbo mediante doble antena, que proporciona datos de rumbo de alta precisión para ayudar a los robots humanoides a determinar rápidamente su orientación durante el arranque y los giros, reduciendo la deriva de la IMU.
   
• Diseño compacto y de bajo consumo que se adapta al espacio limitado y a la autonomía de batería de los robots humanoides.
   
• Calidad de grado automovilístico, validada en múltiples proyectos de producción en serie, con una fiabilidad demostrada para el funcionamiento industrial continuo.
   

El valor del M722 no reside solo en saber dónde se encuentra, sino en indicar al robot, de forma continua y sin desviaciones acumuladas, que sigue estando ahí.

Más allá del nivel del metro: servicios de corrección RTK

Una pregunta habitual es por qué los robots necesitan algo más que el GPS que ya llevan los smartphones. La respuesta es la precisión. El GNSS estándar suele ofrecer un posicionamiento con una precisión del orden de un metro, lo cual es suficiente para la navegación paso a paso de un vehículo, pero resulta demasiado impreciso para un robot que intenta agarrar una herramienta o pulsar un botón de control. Un error de entre dos y cinco metros hace imposible una manipulación precisa.
 

El posicionamiento cinemático en tiempo real (RTK) subsana esa carencia. Las señales de satélite adolecen de errores debidos al retraso atmosférico, a imprecisiones en la órbita y en el reloj, y a la reflexión multitrayecto. El RTK utiliza una estación de referencia situada en una ubicación topografiada con precisión para medir esos errores y transmitir datos de corrección a los receptores cercanos, lo que mejora la precisión de metros a centímetros. CHC Navigation ofrece estas correcciones a través de PointX, nuestra cartera de servicios de corrección GNSS. PointNet ofrece RTK en red a través de Internet, respaldado por una red de más de 10 000 estaciones de referencia que garantizan una precisión centimétrica y una convergencia casi instantánea, mientras que PointSky proporciona correcciones por satélite en banda L para entornos remotos o con cobertura de red limitada, en los que no se puede confiar en una conexión móvil. Juntos, convierten un impreciso «por aquí» en un seguro «justo aquí, con una precisión de unos pocos centímetros».

La IMU: equilibrio y percepción del movimiento

Si el GNSS indica a un robot dónde se encuentra, la unidad de medición inercial (IMU) le indica qué movimientos está realizando su estructura. Con su lanzamiento mundial previsto para 2026, el CHCNAV CI-300 es una IMU de alta precisión que combina un acelerómetro de tres ejes y un giroscopio de tres ejes para medir la aceleración lineal, la velocidad angular, el cambio de orientación y la dirección de la gravedad. A partir de esos datos, un robot sabe si se está inclinando, girando, acelerando o si ha recibido un golpe inesperado.
 

Esa percepción es lo que mantiene erguido a un robot bípedo. Las personas mantienen el equilibrio utilizando el sistema vestibular del oído interno junto con la visión y la retroalimentación muscular; un robot humanoide logra algo similar a través de su IMU. Cuando el robot da un paso hacia delante y su centro de gravedad se desplaza, la IMU detecta la inclinación y el sistema de control ajusta los ángulos de las caderas, el apoyo de las piernas y la postura en milisegundos. En efecto, la IMU es el oído interno del robot, que funciona a una alta frecuencia de actualización para que la máquina se mantenga estable en cada paso del ciclo de la marcha.

Fusión de sensores: la integración de las capas

En un robot en funcionamiento, estas capas no funcionan de forma aislada. El GNSS proporciona la posición global, las correcciones RTK la refinan hasta el nivel del centímetro y la IMU añade datos de movimiento y orientación de alta frecuencia, mientras que las cámaras, el LiDAR y los codificadores de articulaciones leen el entorno circundante y el movimiento de cada extremidad. Los algoritmos de fusión de sensores, como el filtro de Kalman extendido y la optimización de grafos de factores, combinan todo ello en una única estimación continua de la posición, la velocidad, la orientación y la relación del robot con su entorno. El resultado es la inteligencia espacial: el robot puede planificar una ruta, esquivar obstáculos, llegar a un destino y manipular objetos con la seguridad que le da saber exactamente dónde se encuentra.

GNSS y GNSS/INS para máquinas autónomas

El GNSS es la base de esa estructura, y es en lo que se centra CHC Navigation. Nuestros sistemas GNSS/INS combinan un GNSS de alta precisión con un sensor inercial integrado en una única unidad estrechamente acoplada. El sistema GNSS/INS de grado automovilístico CGI-230 ofrece un posicionamiento centimétrico y mantiene una salida de navegación válida durante breves interrupciones de la señal GNSS, mientras que el CGI-610, con doble antena, añade un rumbo preciso para las plataformas que lo necesitan. Estos sistemas forman parte de nuestras soluciones de navegación y posicionamiento para máquinas autónomas, el mismo enfoque que ya se aplica en la conducción autónoma y en las flotas logísticas de baja velocidad. Para los equipos que desarrollan la próxima generación de robots humanoides, un posicionamiento fiable es lo que conecta un potente modelo de IA con el mundo físico, y es precisamente lo que CHC Navigation está diseñada para proporcionar.

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Acerca de CHC Navigation

CHC Navigation (CHCNAV) desarrolla soluciones avanzadas de cartografía, navegación y posicionamiento diseñadas para aumentar la productividad y la eficiencia. CHCNAV, que presta servicio a sectores como el geoespacial, la agricultura, el control de maquinaria y la autonomía, ofrece tecnologías innovadoras que potencian el trabajo de los profesionales e impulsan el avance del sector. Con una presencia global que abarca más de 140 países y un equipo de más de 2.200 profesionales, CHC Navigation es reconocida como líder en el sector geoespacial y más allá. Para obtener más información sobre CHC Navigation [Huace:300627.SZ], visite: https://navigation.chcnav.com/about/overview