Articulo cuadricoptero

8/15/2019 Articulo cuadricoptero

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Desarrollo de un cuadricóptero controladodesde una computadora

Karina Samaniego Macas1, Raul Samaniego Tello2.1 Universidad Nacional de Chimborazo, Ecuador, Ksamaniego.e!unach.edu.ec

2 Universidad Nacional de Chimborazo, Ecuador, Rsamaniego.e!unach.edu.ecIntroducción

La investigación y el desarrollo de vehículos aéreos no tripulados y microvehículos aéreos se encuentran en auge, debido a su amplio campo deaplicación, que va desde campos de radio afcionados hasta los que seemplean en operaciones de seguridad y vigilancia[1], todos los avances enel desarrollo de los cuadricópteros son resultado de la evolución en lamecánica y electrónica que involucra poder realiar el vuelo, en donde sedestacan la miniaturiación de los componentes y el aumento en lacapacidad en las !uentes de energía que se utilian " #l no e$istir la

necesidad de una cabina que prote%a al piloto, el peso y tama&o deldispositivo son menores brindándole un acceso a sitios inalcanables paravehículos tripulados" 'entro de los vehículos aéreos no tripulados ()#*+, loscuadricópteros o aeronaves de cuatro motores son los más populares, estoes debido a que la mecánica de su movimiento es relativamente más simpleque la de otros tipos de vehículos" l cuadricóptero cambia de direcciónmanipulando la velocidad de las hélices que producen el empu%e de cadauno de los cuatro motores que están su%etos a la estructura, por lo que uncuadricóptero puede ser visto como un sistema en el que e$isten cuatro!ueras de entrada provenientes de cada uno de los motores y - estados desalida ($, y, , ., /, 0+" a%o este esquema las coordenadas 234 representan

la posición del centro de masa de la aeronave en relación a su estructura,mientras que ., 5 y / representan los ángulos de uler6 7oll o ., determinala rotación de cuadricóptero alrededor del e%e 3" l 8itch o 5 determina larotación alrededor del e%e 2 y por 9ltimo el 3a: o / alrededor del e%e 4, querepresentan la orientación del cuadricóptero; además este es un sistemasubactuado, ya que esto permite al cuadricóptero llevar una carga adicional[


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"igura 1. Es#uema de cone$i%n Cuadric%&'ero

Descripción de los componentes

1+ Motores: de tipo sin escobillas, que pueden alcanar altasrevoluciones con un deterioro mínimo, la propulsión del cuadricópteroconsta de > motores ?e:eer # @ 1B# (JKI+

Dorriente sincarga6

B"# M1B*

7esistencia6 B"BNB ohms

Dorriente Fá$ima6

1C# !or -BO

8otencia Fá$ima6

1BP

8eso6


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que serán necesarios >, debido al alto consumo de corriente en lospicos de aceleración, el cuadricóptero estará dotado de > ODGobbypo:er ORFS?A CB#"[K]

"igura 2. Con'rolador -obb&o/er S0MNK +3 *4

C+ Controlador de vuelo: controlar el vuelo es posible haciendo uso dela placa GobbyTing AA


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"igura 6 a. 3labeo. b. Cabeceo c. 3celerador d. 9ui:ada *3u'ores

Alaeo(roll): es el movimiento que realia el cuadricóptero inclinándose

hacia la iquierda o derecha, esto se logra incrementando la velocidad derotación de ambos motores que se encuentran en el mismo lado =igura a"

Caeceo(pitc*): permite que el cuadricóptero se desplace hacia adelanteo atrás incrementando la velocidad de los motores posteriores o anteriores,=igura b"

Acelerador: este parámetro indica al cuadricóptero la velocidad de todoslos motores simultáneamente, lo que permite al vehículo elevarse odescender, =igura c"

+ui,ada(-a.): Domanda el ángulo y la velocidad con la que el

cuadricóptero gira en sentido horario o anti horario" 8ara lograr estemovimiento se aceleran los motores que se encuentran girando al mismosentido, =igura d

AU/: este 9ltimo parámetro indica a la placa controladora, si va a volar conel modo de auto estabiliación activado o desactivado, si este se encuentraactivado el cuadricóptero después de realiar cualquier movimiento tratarade estabiliarse automáticamente y quedarse en posición estacionaria,hasta que reciba otra orden"

La placa de control de vuelo reconoce tramas 88F (8ulse 8osition

Fodulation+ en sus entradas que tienen un ancho del pulso inicial de 1ms, elpunto medio está ubicado en 1"ms y el má$imo opuesto esta cuando elpulso tiene una duracion de


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or Fotores+Vui&ada @1 (Fá$imo giro Gorario+ B 1 (Fá$imo giro #nti

Gorario+#u$ @1 (#uto estabiliación

desactivada+1 (#uto estabiliaciónactivada+

Tabla +. ;alores reconocidos &or KK 2.1.6 *Re


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• Daracteres [K@N] indican el valor correspondiente al acelerador"• Daracteres [1B@1


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•

•

• "igura 4. 0n'er


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estos < segundos no recibe tramas validas, iniciara el proceso deaterria%e disminuyendo gradualmente la potencia de sus motoreshasta detenerse, otro aspecto que represento traba%o !ue la etapa deacoplamiento entre el microcontrolador y la placa controladora,donde los datos !ueron obtenidos mediante la observación de lasse&ales recibidas desde la pantalla integrada , en donde se observaque la sensibilidad de los parámetros #labeo, Dabeceo y Vui&adacorresponden a un !actor de 1 es decir por cada posición que seaumente o disminuya en la salida del microcontrolador representaraen el aumento o disminución de 1 en el valor que reconoce lacontroladora, en el caso del acelerador al tener un rango di!erente demovimiento, los resultados obtenidos reUe%an que por cada unidades que aumente o disminuya este parámetro a la salida delmicrocontrolador, representan 9nicamente C unidades que sonreconocidas por la controladora de vuelo"

• 'urante las pruebas los valores desde


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como la fbra de carbón, que disminuiría el peso del dispositivo,repercutiendo directamente en un menor es!uero por parte de losmotores para un despegue y así prolongar la autonomía en vuelo delprototipo"

!e0erencias

• [1] A" GedricT, W# Fode@O:itching 8ath 8lanner !or )#*@#ssistedOearch and 7escue,X 8roceedR Don!erence on 'ecision and Dontroland the uropean Dontrol, Oeville, 1] L"@D" Lai, D"@D" 3ang, y D"@ _" Pu, Qime@Sptimal Dontrol o! a Govering`uad@7otor Gelicopter, 'iario de Oistemas Rnteligentes de 7obótica,

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