El 70% de la superficie del planeta está cubierta por agua. No obstante, de toda esa inmensidad, solo el 3% es agua dulce y una fracción aun menor –0.025%– es apta para el consumo humano. Sumado a esto, el cambio climático, las actividades industriales y el comportamiento humano deterioran aceleradamente este recurso vital. En ese escenario surge una necesidad urgente: medir, entender y proteger nuestros cuerpos de agua. Y la robótica emerge como una respuesta.

Con esta misión nace la investigación de robótica ambiental liderada por el ingeniero electrónico Francisco Cuéllar. El proyecto Sistemas de caracterización de cuerpos de agua busca caracterizar, y extraer información crítica de lagos, lagunas y ríos mediante el uso de robots autónomos (no tripulados).

“La idea es generar información de los entornos naturales de forma segura y a un menor costo que los métodos tradicionales usando personas”, afirma Cuéllar, profesor asociado del Departamento de Ingeniería de la PUCP y CEO de Tumi Robotics, empresa de base tecnológica creada para escalar este tipo de innovaciones.

La idea es generar información de los entornos naturales de forma segura y a un menor costo que los métodos tradicionales usando personas”.

El proyecto busca desplegar una flota de robots autónomos capaces de medir el volumen de lagos, lagunas y ríos, evaluar su calidad y recolectar muestras. Todo esto sin exponer a personas a riesgos innecesarios, y generando información útil para la investigación científica, la gestión ambiental y la toma de decisiones.

La evolución del prototipo

El proyecto nació en 2015, cuando Cuéllar accedió a un fondo de investigación aplicada de Prociencia. “Al principio, lo diseñamos desde un enfoque muy técnico, mecatrónico, desarrollando un robot autónomo que se desplazara por los cuerpos de agua. Pero en el camino fuimos descubriendo aplicaciones prácticas que no habíamos anticipado”, cuenta. Aplicaciones como la medición del volumen de los cuerpos de agua a través de batimetría, la evaluación de parámetros físico-químicos, la detección de materia orgánica disuelta, y la toma de muestras del agua y sedimentos.

El proyecto busca desplegar una flota de robots autónomos capaces de medir el volumen de lagos, lagunas y ríos, evaluar su calidad y recolectar muestras. Todo esto sin exponer a personas a riesgos innecesarios y generando información útil para la investigación científica.

Este primer modelo, creado junto con estudiantes de pregrado de Ingeniería Mecatrónica de la PUCP, podía ser operado de forma remota. Sin embargo, se identificó una nueva necesidad: el modelo debía ser autónomo, fuerte y funcional en terrenos desafiantes como la sierra o la selva peruana.

“Nos dimos cuenta de que no bastaba con construir el hardware. Teníamos que pensar también en lo metodológico: ¿cómo se mide?, ¿dónde se mide?, ¿qué sensores se necesitan?”, añade.

Fue entonces cuando el enfoque interdisciplinario se volvió imprescindible. Así, en 2020, un nuevo financiamiento les permitió aplicar esta tecnología en Madre de Dios, donde los robots ayudaron a caracterizar cuerpos de agua artificiales formados por la minería informal.

“En esas pozas se han generado ecosistemas. Algunas incluso son utilizadas por comunidades para pescar. Lo que hicimos fue recolectar datos para evaluar ese impacto ambiental”, explica Cuéllar. Esto implicó adquirir más sensores, añadir estaciones meteorológicas y mejorar el diseño para facilitar su transporte.

Robótica que integra saberes

Uno de los aprendizajes clave fue que no bastaba con tener la tecnología, sino que también era necesario formar alianzas sólidas y construir una metodología. “Somos expertos en mecatrónica, pero necesitábamos incorporar especialistas en geografía, derecho ambiental o química porque no solo se trata de construir un robot, sino de saber qué medir, cómo medirlo y cómo interpretar los datos”, asegura.

El 2020 aplicaron esta tecnología en Madre de Dios, donde los robots ayudaron a caracterizar cuerpos de agua artificiales formados por la minería informal.

Actualmente, el proyecto cuenta con estudiantes de la carrera de Ingeniería Ambiental y Geografía de la PUCP. Ellos participan activamente en las salidas de campo, el análisis de datos y la validación metodológica. “Además, los estudiantes se vuelven puentes con otros docentes especialistas y, a través de sus tesis o prácticas, se construye una mirada más interdisciplinaria”, destaca.

Esta integración también ha permitido pensar en nuevas aplicaciones del sistema. Por ejemplo, en alianza con la Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo, se viene desarrollando un proyecto para monitorear glaciares. “Nos contactaron no solo por el robot, sino por el conocimiento que hemos acumulado en sensores y recolección de datos”, explica.

Robótica de la PUCP al mercado

En el 2016, Cuéllar creó Tumi Robotics, empresa de base tecnológica que permitió dar continuidad y escalar los desarrollos realizados en la Universidad. “Muchos proyectos se quedan en los laboratorios. Yo quería que estos pasen a una siguiente fase, generen valor social y ambiental”, comenta.

Gracias a nuevos fondos, la empresa ha trabajado en el escalamiento comercial del robot, participando en ferias, mejorando el diseño industrial, generando fichas técnicas y registrando patentes junto a la PUCP. “Queremos que este producto lo puedan usar no solo investigadores, sino también empresas dedicadas al monitoreo ambiental”, agrega.

El sueño es construir un ‘gemelo digital’ del ecosistema: saber qué está pasando bajo el agua, encima de ella y alrededor del cuerpo de agua, todo en tiempo real".

El siguiente paso es desarrollar sistemas robóticos integrados, que incluyan no solo los robots acuáticos, sino también drones aéreos, estaciones meteorológicas y plataformas digitales. “El sueño es construir un ‘gemelo digital’ del ecosistema: saber qué está pasando bajo el agua, encima de ella y alrededor del cuerpo de agua, todo en tiempo real”, dice.

Tecnología hecha en el Perú

El desarrollo del sistema ha sido un camino de prueba y error. Uno de los principales retos ha sido la logística. “Movilizar el equipo en la selva o en la sierra puede ser muy complejo. A veces, se necesita usar mulas para transportar las piezas. Eso nos llevó a replantear el diseño: hacerlo más pequeño, más modular”, explica.

A futuro, su equipo quiere probar el sistema en condiciones extremas como las de la Antártida. “Queremos validar que el sistema puede operar incluso en zonas con temperaturas muy bajas. Ya estamos trabajando una propuesta para conseguir financiamiento”, señala.

Lo que falta no es capacidad, sino financiamiento. En países desarrollados, se avanza más rápido porque hay más inversión. Pero aquí tenemos una ventaja: podemos dar soporte técnico de inmediato, algo que no ocurre cuando se importa tecnología".

Para Cuéllar, el mayor valor del proyecto es haber demostrado que este tipo de tecnología puede desarrollarse en el Perú con talento local. “Lo que falta no es capacidad, sino financiamiento. En países desarrollados, se avanza más rápido porque hay más inversión. Pero aquí tenemos una ventaja: podemos dar soporte técnico de inmediato, algo que no ocurre cuando se importa tecnología”, destaca.

Esa conexión entre desarrollo tecnológico y soporte local es clave. “Si algo falla, no necesitas llamar a un ingeniero en Alemania. Aquí mismo podemos arreglarlo y adaptarlo a las condiciones del país”, explica.

Finalmente, Cuéllar reflexiona sobre el papel de la PUCP en este proceso: “La Universidad es una plataforma. Nos da acceso a estudiantes brillantes, a redes de investigación. Pero el siguiente paso —buscar financiamiento, crear alianzas, escalar el producto— depende de nosotros”.

Mientras tanto, Cuéllar y su equipo continúan investigando, convencidos de que la robótica ambiental y la tecnología puede ser desarrolladas en el Perú.