Control remoto

El control por radio (a menudo abreviado como RC ) consiste en el uso de señales de control transmitidas por radio para operar un dispositivo a distancia. Ejemplos de sistemas sencillos de control por radio son los abridores de puertas de garaje y los sistemas de entrada sin llave para vehículos, en los que un pequeño transmisor de radio portátil abre o desbloquea las puertas. El control por radio también se utiliza para controlar vehículos a escala mediante un transmisor de radio portátil . Organizaciones industriales, militares y de investigación científica también utilizan vehículos controlados por radio. Una aplicación en rápido crecimiento es el control de vehículos aéreos no tripulados (VANT o drones) para uso civil y militar, aunque estos cuentan con sistemas de control más sofisticados que las aplicaciones tradicionales.

La idea de controlar vehículos no tripulados (principalmente para mejorar la precisión de los torpedos con fines militares) es anterior a la invención de la radio. En la segunda mitad del siglo XIX se desarrollaron muchos de estos dispositivos, conectados a un operador mediante cables, incluyendo la primera aplicación práctica inventada por el ingeniero alemán Werner von Siemens en 1870. ^{[ 1 ]}

La eliminación de los cables mediante el uso de una nueva tecnología inalámbrica, la radio, surgió a finales de la década de 1890. En 1897, el ingeniero británico Ernest Wilson y C.J. Evans patentaron un torpedo radiocontrolado o demostraron barcos radiocontrolados en el río Támesis (las versiones sobre lo que hicieron varían). ^{[ 2 ] [ 3 ]} En una exposición de 1898 en el Madison Square Garden , Nikola Tesla demostró un pequeño barco que utilizaba un control por radio basado en un cohesor . ^{[ 4 ]} Con la intención de vender la idea al gobierno estadounidense como un torpedo, la patente de Tesla de 1898 incluía un cambiador de frecuencia mecánico para que un enemigo no pudiera tomar el control del dispositivo. ^{[ 5 ]}

En 1903, el ingeniero español Leonardo Torres Quevedo presentó un sistema de control por radio llamado " Telekino " en la Academia de Ciencias de París y solicitó patentes en varios países. ^{[ 6 ] [ 7 ]} El sistema estaba destinado a probar el dirigible Astra-Torres —un dirigible de su propio diseño— sin poner en riesgo vidas humanas. ^{[ 8 ]} Mientras que los mecanismos anteriores se basaban en señales electromagnéticas para seguir una secuencia rígidamente fija, Torres estableció un método capaz de controlar dispositivos con múltiples estados operativos. Este método requería un transmisor capaz de enviar una variedad de diferentes palabras clave utilizando una señal de llave telegráfica binaria . También contaba con un novedoso receptor que cambiaba el estado operativo del dispositivo en función de la palabra clave específica recibida. ^{[ 9 ]} El sistema podía seleccionar de forma independiente diferentes posiciones para el motor de dirección y gestionar diferentes velocidades para el motor de propulsión . Simultáneamente, podía accionar otros mecanismos, como encender una luz eléctrica o izar y arriar una bandera , ^{[ 10 ]} permitiendo hasta 19 acciones distintas. ^{[ 11 ]} En 1904, Torres realizó la primera prueba en un vehículo terrestre de tres ruedas , logrando un alcance de 20 a 30 metros. En 1906, en presencia del rey Alfonso XIII de España y una gran audiencia, Torres demostró con éxito el invento en el puerto de Bilbao . Desde la orilla, guió la lancha eléctrica Vizcaya —que llevaba pasajeros a bordo— a una distancia de más de dos kilómetros. ^{[ 12 ]}

En 1904, Bat , una lancha de vapor de Windermere , fue controlada mediante control remoto experimental por su inventor, [Jack Kitchen]. En 1909, el inventor francés [Gabet] demostró lo que llamó su " Torpille Radio-Automatique ", un torpedo controlado por radio. ^{[ 13 ]}

En 1917, Archibald Low , como jefe de los talleres experimentales secretos del Royal Flying Corps (RFC) en Feltham , fue la primera persona en utilizar con éxito el control por radio en una aeronave, un Aerial Target de 1917. Fue "pilotado" desde tierra por Henry Segrave , futuro poseedor del récord mundial de velocidad aérea . ^{[ 14 ]} Los sistemas de Low codificaban las transmisiones de comandos como contramedida para prevenir la intervención enemiga. ^{[ 15 ]} Para 1918, la Sección DCB secreta de la Escuela de Señales de la Marina Real en Portsmouth, bajo el mando de Eric Robinson VC, utilizó una variante del sistema de control por radio del Aerial Target para controlar desde aeronaves nodriza diferentes tipos de buques de guerra, incluido un submarino. ^{[ 16 ]}

Durante la Primera Guerra Mundial, el inventor estadounidense John Hays Hammond, Jr. desarrolló muchas técnicas utilizadas en el control por radio posterior, incluyendo el desarrollo de torpedos, barcos y sistemas antiinterferencias controlados a distancia, e incluso un sistema que permitía a su barco controlado a distancia apuntar a los reflectores de un barco enemigo. ^{[ 17 ]} En 1922 instaló equipos de control por radio en el obsoleto acorazado de la Armada de los Estados Unidos USS Iowa para que pudiera usarse como barco objetivo ^{[ 18 ]} (hundido en un ejercicio de artillería en marzo de 1923).

El Ejército Rojo soviético utilizó tanques teledirigidos durante la Guerra de Invierno de 1930 contra Finlandia y desplegó al menos dos batallones de tanques teledirigidos al comienzo de la Gran Guerra Patria . Un tanque teledirigido se controla por radio desde un tanque de control a una distancia de entre 500 y 1500 metros, formando ambos un grupo telemecánico . El Ejército Rojo también contaba con patrulleras teledirigidas y aviones experimentales teledirigidos.

El desarrollo por parte del Reino Unido durante la Primera Guerra Mundial de sus aeronaves radiocontroladas «Aerial Target» (AT) de 1917 y «Distant Control Boat» (DCB) de 1918, que utilizaban los sistemas de control de Low, condujo finalmente a su flota de « Queen Bee » en la década de 1930. Esta era una versión no tripulada y controlada a distancia del avión de Havilland « Tiger Moth » para prácticas de tiro de la Armada . La «Queen Bee» fue reemplazada por la Airspeed Queen Wasp , de nombre similar , un avión objetivo de mayor rendimiento diseñado específicamente para este fin.

El control por radio se desarrolló aún más durante la Segunda Guerra Mundial, principalmente por los alemanes, quienes lo emplearon en varios proyectos de misiles . Su principal objetivo fue el desarrollo de misiles y bombas planeadoras radiocontroladas para atacar buques, un objetivo que, de otro modo, sería difícil y peligroso de atacar. Sin embargo, hacia el final de la guerra, la Luftwaffe se enfrentaba a problemas similares para atacar a los bombarderos aliados y desarrolló varios misiles antiaéreos tierra-aire guiados por radio , ninguno de los cuales llegó a entrar en servicio.

La eficacia de los sistemas de la Luftwaffe , que comprendían principalmente la serie de transmisores Telefunken Funk-Gerät (o FuG) 203 Kehl de doble eje y con joystick, montados en los aviones de despliegue, y el receptor Telefunken FuG 230 Straßburg, ubicado en el armamento para ser controlado durante el despliegue y utilizado tanto por la bomba antibuque blindada sin propulsión Fritz X como por la bomba guiada Henschel Hs 293 , se vio gravemente reducida por los esfuerzos británicos para interferir sus señales de radio, finalmente con la ayuda estadounidense. Tras los éxitos iniciales, los británicos lanzaron varias incursiones de comandos para recuperar los equipos de radio de los misiles. Posteriormente, se instalaron inhibidores en los buques británicos, y las armas básicamente "dejaron de funcionar". Los equipos de desarrollo alemanes recurrieron entonces a los misiles guiados por cable una vez que se percataron de lo que estaba sucediendo, pero los sistemas no estuvieron listos para su despliegue hasta que la guerra ya se había trasladado a Francia.

La Kriegsmarine alemana operó desde 1944 las FL-Boote ( ferngelenkte Sprengboote ), lanchas motoras teledirigidas cargadas de explosivos, para atacar a los buques enemigos.

Tanto británicos como estadounidenses desarrollaron sistemas de radiocontrol para tareas similares, con el fin de evitar las enormes baterías antiaéreas desplegadas alrededor de los objetivos alemanes. Sin embargo, ningún sistema resultó práctico, y el principal esfuerzo estadounidense, la Operación Afrodita , resultó mucho más peligroso para sus operadores que para el objetivo. No obstante, el sistema estadounidense de caída libre guiada Azon demostró su utilidad tanto en el teatro de operaciones europeo como en el chino-británico durante la Segunda Guerra Mundial.

Los sistemas de radiocontrol de esta época eran generalmente electromecánicos, utilizando pequeños electrodos metálicos con diferentes frecuencias de resonancia , cada uno de los cuales activaba uno de varios relés al recibir una frecuencia determinada. Los relés, a su vez, activaban diversos actuadores que actuaban sobre las superficies de control del misil. El transmisor de radio del controlador enviaba las diferentes frecuencias en respuesta a los movimientos de la palanca de control; estas eran típicamente señales de encendido/apagado. Sin embargo, el equipo de radio utilizado para controlar la función del timón en el misil guiado Azon , desarrollado en Estados Unidos, era de control totalmente proporcional, y los alerones, controlados únicamente por un giroscopio a bordo, servían simplemente para evitar que el misil girara.

Estos sistemas se utilizaron ampliamente hasta la década de 1960, cuando el uso cada vez mayor de sistemas de estado sólido simplificó enormemente el control por radio. Los sistemas electromecánicos que utilizaban relés de láminas fueron reemplazados por sistemas electrónicos similares, y la continua miniaturización de la electrónica permitió integrar más señales, denominadas canales de control , en un mismo dispositivo. Mientras que los primeros sistemas de control podían tener dos o tres canales con modulación de amplitud , los sistemas modernos incluyen veinte o más con modulación de frecuencia .

El primer uso generalizado de sistemas de radiocontrol en modelos comenzó a principios de la década de 1950 con equipos monocanal de fabricación propia; los equipos comerciales llegaron más tarde. La llegada de los transistores redujo considerablemente los requisitos de batería, ya que los requisitos de corriente a bajo voltaje disminuyeron notablemente y se eliminó la batería de alto voltaje. Tanto en los sistemas de válvulas como en los primeros de transistores, las superficies de control del modelo solían ser operadas por un " escape " electromagnético que controlaba la energía almacenada en un bucle de goma elástica, lo que permitía un control simple de encendido/apagado del timón (derecha, izquierda y neutro) y, a veces, otras funciones como la velocidad del motor. ^{[ 19 ]}

Los receptores superheterodinos controlados por cristal, con mayor selectividad y estabilidad, hicieron que los equipos de control fueran más capaces y económicos. Los avances multicanal fueron especialmente útiles para las aeronaves, que realmente necesitaban un mínimo de tres dimensiones de control (guiñada, cabeceo y velocidad del motor), a diferencia de las embarcaciones, que solo requerían dos o una.

Con el auge de la revolución electrónica, el diseño de circuitos de un solo canal de señal se volvió obsoleto y, en su lugar, las radios proporcionaron flujos de señales codificadas proporcionalmente que un servomecanismo podía interpretar, utilizando la modulación por ancho de pulso (PWM).

Más recientemente, han aparecido en el mercado sistemas de radioaficionados de alta gama que utilizan modulación por impulsos codificados (PCM), los cuales proporcionan una señal digital computarizada en forma de flujo de bits al dispositivo receptor, en lugar del tipo de codificación PWM anterior. Sin embargo, incluso con esta codificación, la pérdida de transmisión durante el vuelo se ha vuelto más común , en parte debido a la creciente interconexión inalámbrica. Algunos receptores de señal FM más modernos que aún utilizan codificación PWM pueden, gracias al uso de chips informáticos más avanzados, sincronizarse y utilizar únicamente las características de señal individuales de las emisiones de un transmisor RC de tipo PWM específico, sin necesidad de un código especial transmitido junto con la información de control, como siempre ha requerido la codificación PCM.

A principios del siglo XXI, los sistemas de control RC de espectro ensanchado de 2,4 gigahercios se han vuelto cada vez más utilizados para el control de vehículos y aeronaves a escala. Actualmente,  la mayoría de los fabricantes de radio producen estos sistemas de 2,4 GHz. El precio de estos sistemas oscila entre un par de miles de dólares y menos de 30 dólares en algunos casos. Algunos fabricantes incluso ofrecen kits de conversión para receptores y radios digitales antiguos de 72  MHz o 35  MHz. Dado que la creciente variedad de  sistemas RC de espectro ensanchado de 2,4 GHz suele utilizar un modo de operación de frecuencia ágil , como FHSS , que ya no se mantiene en una frecuencia fija durante su uso, las antiguas disposiciones de "uso exclusivo" en los campos de vuelo de modelos, necesarias para el control de frecuencia de los sistemas RC de banda VHF (que solo utilizaban una frecuencia fija a menos que se les realizara un cambio), ya no son tan obligatorias como antes.

Las aplicaciones militares de control remoto no suelen ser de control por radio en el sentido directo, es decir, no operan directamente las superficies de control de vuelo ni los ajustes de potencia de propulsión, sino que adoptan la forma de instrucciones enviadas a un piloto automático computarizado completamente autónomo . En lugar de una señal de "gire a la izquierda" que se aplica hasta que la aeronave vuela en la dirección correcta, el sistema envía una única instrucción que dice "vuele hasta este punto".

Algunos de los ejemplos más destacados de control remoto por radio de un vehículo son los vehículos exploradores de Marte, como el Sojourner .

Actualmente, el control por radio se utiliza en la industria para dispositivos como grúas aéreas y locomotoras de maniobras. Los teleoperadores radiocontrolados se emplean para fines como inspecciones y vehículos especiales para la desactivación de bombas . Algunos dispositivos controlados a distancia se denominan informalmente robots , pero se clasifican más apropiadamente como teleoperadores, ya que no funcionan de forma autónoma, sino únicamente bajo el control de un operador humano.

Un control remoto industrial por radio puede ser operado por una persona o por un sistema de control informático en modo máquina a máquina (M2M). Por ejemplo, un almacén automatizado puede utilizar una grúa controlada por radio y operada por una computadora para recuperar un artículo específico. En muchas jurisdicciones, los controles remotos industriales por radio para ciertas aplicaciones, como la maquinaria de elevación, deben tener un diseño a prueba de fallos. ^{[ 20 ]}

Los mandos a distancia industriales funcionan de forma diferente a la mayoría de los productos de consumo. Cuando el receptor recibe la señal de radio enviada por el transmisor, la verifica para asegurarse de que la frecuencia sea correcta y que los códigos de seguridad coincidan. Una vez completada la verificación, el receptor envía una instrucción a un relé , que se activa. El relé activa una función en la aplicación correspondiente al botón del transmisor. Esto podría ser, por ejemplo, accionar un motor direccional eléctrico en una grúa puente . Un receptor suele tener varios relés, y en un sistema tan complejo como una grúa puente, se pueden requerir hasta doce o más relés para controlar todas las direcciones. En un receptor que abre una puerta, dos relés suelen ser suficientes. ^{[ 21 ]}

Los controles remotos industriales están sujetos a requisitos de seguridad cada vez más estrictos. Por ejemplo: un control remoto no debe perder su funcionalidad de seguridad en caso de mal funcionamiento. ^{[ 22 ]} Esto se puede evitar mediante el uso de relés redundantes con contactos forzados.

• Munición guiada de precisión
• Avión teledirigido
• Barco teledirigido
• Coche teledirigido
• Helicóptero teledirigido
• Mando a distancia
• Vehículo teledirigido
• Telecomando
• Teletanque

• Bill Yenne, El ataque de los drones: una historia del combate aéreo no tripulado , Zenith Imprint, 2004, ISBN 0-7603-1825-5
• Laurence R. Newcome, Aviación no tripulada: una breve historia de los vehículos aéreos no tripulados , AIAA, 2004, ISBN 1-56347-644-4,