1. No category

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA- Lima - Perú
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
DISEÑO Y
CONSTRUCCIÓN DE
UN VEHÍCULO
AÉREO NO
TRIPULADO
INFORME FINAL
Lima, mayo 2015
Grupo de Investigación
-
Jefe de Proyecto :
Ing. Manuel Humberto Luque Casanave
Profesor-investigador FIM - UNI
-
Investigadores :
Edwards Alonso Quijano Pozo
Christian Renato Belleza Placencia
José Manuel Rodríguez Bustamante
Jimmy Dangelo Corzo Matamoros
Luis Bryan Coaquira Ordoñez
Diego Cris Ashly Rey Tapia
1
ÍNDICE
Pag.
1
Introducción- Estado del Arte ------------------------------------------------------------- 3
2
Cinemática de un Vehículo Aéreo No Tripulado ------------------------------------- 6
3
Descripción Técnica del Proyecto ------------------------------------------------------- 14
4
Resultados ------------------------------------------------------------------------------------ 31
5
Conclusiones --------------------------------------------------------------------------------- 33
6
Recomendaciones -------------------------------------------------------------------------- 34
7
Presupuesto de gastos -------------------------------------------------------------------- 35
8
Material bibliográfico ----------------------------------------------------------------------- 36
9
Aplicaciones futuras ------------------------------------------------------------------------ 37
Anexos
Anexo 1 Mission Planner ----------------------------------------------------------------------- 44
Anexo 2 Galería fotográfica -------------------------------------------------------------------- 45
Guía de Inicio Rápido del Cuadricóptero (UAV), Versión 1.0 ----------------------- 49
2
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN VEHÍCULO
AÉREO NO TRIPULADO
1 INTRODUCCIÓN- ESTADO DEL ARTE
Los vehículos aéreos no tripulados tiene sus orígenes en la segunda y tercera década
del siglo XX. Desarrollados después de la primera guerra mundial, se emplearon
durante la segunda guerra mundial para entrenar a los operadores de los cañones
antiaéreos, también para la vigilancia de zonas en conflicto, para acción militar
ofensiva sin poner en riesgo la vida de pilotos. Sin embargo, no es hasta finales del
siglo XX cuando los vehículos aéreos no tripulados, denominados como Unmanned
Aerial Vehicles (UAVs) iniciaron su operación mediante radio control con todas las
características de autonomía.
En los últimos años se ha avanzado en aplicaciones civiles, con desarrollo de múltiples
diseños según autonomía deseada, capacidad de operación y alcance de su actividad,
pudiendo incorporar una variedad de sensores, programas de monitoreo, control y
guiado por GPS, por satélite o con control remoto guiado por el usuario en tiempo real.
Los UAVs pueden estar controlados remotamente desde una estación de tierra por un
operador o pueden ser autónomos y seguir una trayectoria ya predefinida
Hay varios tipos de UAVs, los hay del modelo tipo avión, tipo helicóptero (cudricópteros,
hexacópteros, octocópteros, multicópteros), tipo dirigible, etc. Comercialmente se los
conoce como drones, el mercado y aplicaciones está creciendo en forma exponencial
desde hace dos años.
El control de los UAVs puede ser llevado a cabo mediante controladores lineales, PIDs,
o mediante controladores más complejos, controladores no lineales.
Hoy en día la aplicación de estado del arte es que varios UAVs trabajen de forma
cooperativa para una aplicación y/o misión específica, con la ventaja de lograr los
objetivos en forma más rápida y eficiente.
En el campo del monitoreo se ha avanzado mucho y hoy en día la colocación de GPS,
sensores ultrasónicos y cámaras es una decisión que condiciona la funcionalidad del
vehículo, así como el tipo de cámara elegida, monocromática, a color, de infrarrojos,
ultravioleta. Las cámaras pueden estar colocadas sobre el propio vehículo, cámara a
bordo, o estar distribuidas por la zona de operación del mismo. Esta última opción
parece más factible en entornos académicos donde se vayan a realizar pruebas y
ensayos en lugares cerrados, ya que si el UAV tiene que realizar una misión de
reconocimiento no tiene sentido que previamente se hayan colocado cámaras para
saber la posición del vehículo.
Dada la versatilidad y mayor aplicación comercial de los cuadricópteros dentro de los
UAVS de aplicación civil, en el presente proyecto de investigación se ha considerado el
3
diseño de un cuadricóptero. Para el control de vuelo no tripulado y guiado a control
remoto por el usuario, se ha utilizado el Mega ArduPilot (APM también conocido como
Arduino Pilot Module (APM) y el software de código abierto Mission Planner. El módulo
Arduino está acondicionado para el uso en multirotores, cuenta con un giróscopo,
acelerómetro y barómetro.
La empresa Arduino1 se ha posicionado como líder en el mercado de infraestructura
para el diseño de UAVs. Así Mega ArduPilot (APM) es un módulo de piloto automático
profesional calidad IMU que se basa en la plataforma Arduino Mega. Este piloto
automático puede controlar los aviones de ala fija, helicópteros multi-rotor, así como
helicópteros tradicionales. Es un piloto automático completo capaz para la
estabilización autónoma, con way-point y navegación basada en la telemetría y dos
vías con módulos inalámbricos Xbee. Apoyo 8 canales RC con 4 puertos serie.
ArduPilot Mega consiste en la placa del procesador principal y el escudo IMU ajustable
por el usuario.
El software de control de código abierto se actualiza constantemente con nuevas y
mejoradas características de un equipo de cerca de 30 desarrolladores principales, con
el apoyo de una comunidad de más de 10.000 miembros a la fecha. Es posible que la
flexibilidad en los tiempos de obtención y los costos mucho más reducidos para la
extracción de imágenes haga que la industria de los pequeños UAVs supere la
demanda de la industria de las aeronaves tripuladas tradicionales. Las imágenes
capturadas mediante UAVs generalmente tienen una resolución espacial de
centímetros, y la obtención de las imágenes es manejable y no tan influenciada por la
nubosidad, en consecuencia, las imágenes obtenidas son una alternativa práctica a las
fotografías aéreas y a las imágenes satelitales de alta resolución.
Se están volviendo cada vez más evidentes los caso de aplicaciones de UAVs en los
estudios ambientales. Estos estudios pueden brindar conocimiento sobre cuán
aplicables podrían resultar estos instrumentos para los Estudios de Impacto Ambiental
(EIAs).
El uso de UAVS pequeños denominados drones, ha prosperado en la última década, y
se emplean concretamente para monitorear una variedad de actividades. En la
actualidad existe una inmensa cantidad de estos instrumentos disponibles a distintos
costos, algunas de las plataformas más económicas utilizadas para controlar las
condiciones ambientales incluyen dirigibles, globos y los pequeños UAVs, también
conocidos como drones.
Adicionalmente a la variedad de plataformas disponibles, hay una diversidad de
sensores empleados para la captura de información e imágenes incluyen cámaras
fotográficas, cámaras digitales (no métricas) e incluso cámaras digitales modificadas
con una banda de infrarrojo cercano. También se han desarrollado cámaras específicas
para el UAV como la cámara multiespectral ADC y la cámara de mapeo MCA. Para
obtener imágenes a fin de realizar georreferenciación o generar mosaicos más
detallados o para obtener imágenes de puntos predefinidos, se necesitan los datos del
1
www.ardupilot.co.uk
4
GPS del UAV y una estación de control terrestre con un sistema de planes de vuelo. De
esta forma, las imágenes capturadas pueden transmitirse (bajarse) a la estación
terrestre o pueden almacenarse en la memoria del sensor de la unidad hasta que el
UAV aterrice. También existen componentes de control de vuelo y navegación para las
generaciones más nuevas de UAV. El componente de navegación se utiliza para
controlar la ruta de vuelo del UAV y también para controlar o corregir en tiempo real
(on-line) el estado de vuelo (posición y orientación) de la plataforma. El componente de
vuelo se emplea para mantener la estabilidad de la plataforma, a fin de garantizar que
la posición de esta sea la óptima para la obtención de las imágenes.
Tanto si se trata de evitar obstáculos, como recoger y entregar objetos, o realizar
mejores despegues y aterrizajes en superficies difíciles, se espera que las soluciones
con UAVs en el futuro puedan conducir al despliegue de drones en entornos urbanos
complejos en los que llevar a cabo una amplia gama de misiones diferentes, desde
vigilancia militar y tareas de búsqueda y rescate, hasta servir de teléfonos volantes con
cámara o ejercer de repartidores fiables de paquetes. Para ello, los drones necesitan
un control de vuelo exquisito.
Los primeros drones pequeños ya han sido usados en operaciones de búsqueda y
rescate para investigar zonas difíciles de alcanzar o peligrosas, como la de Fukushima,
en Japón. Unos científicos de la Universidad Eotvos Lorand en Hungría creen que las
misiones de esta clase podrían ser más eficientes aún si los UAVs fueran capaces de
trabajar en equipo, y han desarrollado un algoritmo que permite que un número
determinado de drones vuelen juntos como una bandada de pájaros; la eficacia del
algoritmo ha sido demostrada utilizándolo para dirigir los movimientos de una bandada
de
nueve
drones
mientras
seguían
a
un
coche
en
movimiento.
Si bien este movimiento colectivo o lo que se llama trabajo cooperativo de drones
podría ser útil cuando se tengan que hacer tareas de búsqueda en grandes
extensiones de terreno, un grupo de investigadores de la Universidad Harvard en
Estados Unidos ha desarrollado un dron de tamaño milimétrico con vistas a utilizarlo
para explorar espacios en los que apenas hay sitio para moverse.
El micro dron que los científicos de este equipo han diseñado puede despegar y
mantenerse en el aire durante períodos largos de tiempo. En el futuro, los drones de
tamaño milimétrico podrían también ser empleados en la polinización agrícola asistida y
en el reconocimiento aéreo, además de servir de modelos mecánicos para estudios
futuros sobre el vuelo de los insectos. Una vez desplegados fuera del laboratorio e
investigación de las universidades, en el mundo real los drones se enfrentarán con el
reto extremadamente difícil de lidiar con los elementos, que podrían ser un calor
extremo, un frío helado, una lluvia torrencial o tormentas eléctricas.
Con el presente trabajo de investigación en UAVs la Universidad Nacional de Ingeniería
se pone a la vanguardia de la tecnología, esperando que sirva para investigaciones en
esta tecnología cuyas aplicaciones crecen a ritmo exponencial.
5
2 CINEMÁTICA DE UN VEHÍCULO AÉREO NO TRIPULADO
El proyecto se planteó como una oportunidad de realizar investigación en la FIM-UNI
en vehículos aéreos no tripulados (UAVs) aprovechando las bases del concurso de la
American Society of Mechanical Engineer (ASME) para el año 2104. A través del
proyecto se ha fortalecido capacidades en el Centro de Investigación de Ingeniería
Mecatrónica (CEDIM), con la participación del grupo de investigación que participó
directamente en el proyecto así como de alumnos y profesores que apoyaron en
aspectos técnicos y logísticos específicos.
Igualmente se han establecido contactos con otras instituciones del mundo trabajando
en el tema y con ellos redes de conocimiento que servirán para los siguientes
proyectos de investigación del CEDIM.
Dentro de los vehículos aéreos no tripulados (UAVs) se seleccionó el cuadricóptero
para el presente proyecto de investigación por ser un vehículo versátil en cuanto a las
posibilidades futuras de aplicación comercial, respecto a otros tipos que se vienen
desarrollando en investigaciones en otros centros de investigación.
En el cuadricóptero el control de la posición y orientación se obtiene variando la
velocidad angular de cada uno de los cuatro motores, teniendo en cuenta que las
hélices son de paso fijo.
El modelo dinámico del cuadricóptero utiliza las ecuaciones de Euler-Lagrange
La orientación de un cuerpo en el espacio tridimensional está definida por tres grados
de libertad o tres componentes lineal mente independientes. Para poder describir de
forma sencilla la orientación de un objeto respecto a un sistema de referencia, es
habitual asignarle un nuevo sistema, y después analizar la relación espacial existente
entre los dos sistemas. (Barrientos, Peñín, Balaguer, & Aracil, 2007).
La representación espacial de la orientación de un objeto se define mediante una
matriz de rotación global, la cual se compone de la aplicación continua de varias
rotaciones sucesivas del cuerpo.
Todo sistema de referencia solidario a un cuerpo cuya orientación se quiere describir,
puede definirse con respecto a un sistema fijo mediante tres ángulos: , , ,
denominados ángulos de Euler. (Barrientos, Peñín, Balaguer, & Aracil, 2007)
El teorema de rotación de Euler-Lagrange requiere de rotaciones sucesivas alrededor
de tres ejes del sistema fijo, sin realizar dos rotaciones consecutivas sobre un mismo
eje. Existen en total 12 representaciones de rotaciones diferentes. (Corke, 2011). En
aeronáutica la más utilizada es la representación de Tait-Bryan para los ángulos de
Euler RPY (Roll: Balanceo, Pitch: Inclinación, Yaw: Orientación). El sistema OUVW
(figura 23) se puede orientar con respecto al sistema OXYZ siguiendo los siguientes
pasos:
6
I.
II.
III.
Girar el sistema OUVW un ángulo con respecto al eje OZ. Esta acción
corresponde al denominado ángulo yaw.
Girar el sistema OUVW un ángulo  con respecto al eje OY. Esta acción
corresponde al denominado ángulo pitch.
Girar el sistema OUVW un ángulo  con respecto al eje OX. Esta acción
corresponde al denominado ángulo roll.
Figura 1. a) Sistemas de referencia fijo y móvil. b) Ángulos de Euler.
La matriz de rotación global de la representación RPY está dada por:
𝐶𝜙
𝑅 = 𝑅𝑍,𝜙 𝑅𝑌,𝜃 𝑅𝑋,𝜓 = [ 𝑆𝜙
0
𝐶𝜙𝐶𝜃
𝑅 = [ 𝑆𝜙𝐶𝜃
−𝑆𝜃
−𝑆𝜙
𝐶𝜙
0
𝐶𝜙𝑆𝜃𝑆𝜓 − 𝑆𝜙𝐶𝜓
𝑆𝜙𝑆𝜃𝑆𝜓 − 𝐶𝜙𝐶𝜓
𝐶𝜃𝑆𝜓
0 𝐶𝜃
0] [ 0
1 −𝑆𝜃
0 𝑆𝜃 1
1 0 ] [0
0 𝐶𝜃 0
0
0
𝐶𝜓 −𝑆𝜓]
𝑆𝜓 𝐶𝜓
𝐶𝜙𝑆𝜃𝐶𝜓 + 𝑆𝜙𝑆𝜓
𝑆𝜙𝑆𝜃𝐶𝜓 − 𝑆𝜙𝑆𝜓 ]
𝐶𝜃𝐶𝜓
(1)
(2)
En la Figura 2 se especifican los ángulos RPY de un cuadricóptero.
7
Figura 2. Ángulos de Euler para un cuadricóptero
Para el desarrollo del modelo teórico se debe considerar la siguiente notación:
Figura 2. Diagrama de cuerpo libre de un cuadricòptero.
En donde :
{E}: Marco de referencia fijo (tierra).
{B}: Marco de referencia del cuerpo.
FTi: Fuerza de empuje de la hélice i.
8
Aerodinámica del cuadricóptero
Las fuerzas de empuje y los torques de arrastre producidos por las hélices, son
calculados considerando la teoría del elemento de pala (BEM, de sus siglas en inglés
Blade element momentum), donde la fuerza de empuje y el torque de arrastre se
expresan de la siguiente manera:
FT = CTD42
𝑄=
(3)
𝐶𝑝 𝜌𝐷5 𝜔2
(4)
2𝜋
En donde,
FT: Fuerza de empuje. [lb f]
Q : Torque de arrastre. [lb. ft]
CT: Coeficiente de empuje.
Cp.: Coeficiente de potencia.
𝑠𝑙𝑢𝑔
 : Densidad del aíre. [ 3 ]
𝑓𝑡
D : Diámetro hélice. [ft]
 : Velocidad de rotación de la hélice. [rps]
Cinemática rotacional del cuadricóptero
La velocidad angular de un cuerpo con sistema de referencia {B} está dada por la
siguiente relación:
1
0
−𝑠𝑖𝑛𝜃
0
𝑐𝑜𝑠𝜙
𝑐𝑜𝑠𝜃𝑠𝑖𝑛𝜙
].𝜃
𝜔=[
(5)
0 −𝑠𝑖𝑛𝜙 𝑐𝑜𝑠𝜃𝑐𝑜𝑠𝜙
En donde el vector de velocidad angular  = [x, y, z]T está relacionado con el
vector  = [, , ] T en términos de la matriz de las ratas de giro de los ángulos de
Euler (matriz Jacobiana).
1
∅
[ 𝜃 ] = [0
𝜓
0
0
𝑐𝑜𝑠𝜙
−𝑠𝑖𝑛𝜙
−𝑠𝑖𝑛𝜃 −1 𝜔𝑥
𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑠𝑖𝑛𝜙 ] . [𝜔𝑦 ]
𝜔𝑧
𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑐𝑜𝑠𝜙
(6)
9
1
∅
[ 𝜃 ] = [0
𝜓
0
𝑠𝑖𝑛𝜙 𝑡𝑎𝑛𝜃
𝑐𝑜𝑠𝜙
−𝑠𝑖𝑛𝜙
𝑐𝑜𝑠𝜃
cos 𝜙 𝑡𝑎𝑛𝜃 𝜔𝑥
−𝑠𝑖𝑛𝜙 ] . [𝜔𝑦 ]
𝑐𝑜𝑠𝜙
𝜔𝑧
(7)
cos 𝜃
(7) representa el modelo de la cinemática rotacional del cuadricóptero con respecto al
sistema de referencia fijo {E}.
Dinámica del caudricóptero
El modelo de la dinámica rotacional del cuadricóptero se expresa mediante el uso de la
ecuación de Euler:
∑ 𝑇 = 𝐼 . 𝜔 + 𝜔 𝑥 (𝐼 . 𝜔)
(8)
En donde,
T: Vector de torques externos.
I: Matriz de inercias.
: Vector de velocidades angulares de {B}.
Para aplicar (8), se asumen las siguientes consideraciones:





La estructura del cuadricóptero se comporta como un cuerpo rígido (estructura
isotrópica, homogénea y continua).
La estructura es simétrica, por lo tanto la matriz de inercias I es diagonal.
El centro de masa coincide con el origen del sistema de referencia del cuerpo
{B}.
Las hélices se comportan como un cuerpo rígido.
La fuerza de empuje y el torque de arrastre son proporcionales al cuadrado de la
velocidad angular de las hélices, por tal motivo, (3) y (4) se pueden reescribir de
la siguiente manera:
FT = b2
Q = k2
(9)
(10)
La ecuación (8) se puede reescribir como:
𝜔 = 𝐼^(−1) [−𝜔 𝑥 (𝐼 . 𝜔) + 𝑇]
(11)
El vector de torques T= [ ,  ,  ]T se compone de los momentos generados por las
fuerzas de empuje y los momentos de arrastre de las hélices en cada eje de rotación
del marco de referencia {B}:
10
o El torque L, es el momento generado alrededor del eje x por las fuerzas de
empuje FT4 y FT2.
o El torque , es el momento generado alrededor del eje y por las fuerzas de
empuje FT1 y FT3.
o El torque , es el momento generado alrededor del eje z por los torques de
arrastre Q1, Q2, Q3 y Q4.
Así, la expresión para el vector de torques T se escribe como:
𝜏∅
𝑙(𝐹𝜏4 − 𝐹𝜏2 )
𝜏
𝑙(𝐹𝜏1 − 𝐹𝜏3
]
𝑇 = [ 𝜃] = [
𝜏𝜓
𝑄1 − 𝑄2 + 𝑄3 − 𝑄4
(12)
Aplicando las ecuaciones (9) y (10) en (12), se tiene:
𝜏∅
𝑙𝑏(𝜔42 − 𝜔22 )
𝑇 = [ 𝜏𝜃 ] = [
]
𝑙𝑏(𝜔12 − 𝜔32 )
𝜏𝜓
2
2
2
2
𝑘(𝜔 − 𝜔 + 𝜔 − 𝜔 )
1
2
3
(13)
4
En donde 𝑙 equivale a la distancia desde el centro de masa del cuadricóptero hasta el
eje de la hélice.
Resolviendo la ecuación (11):
𝜔𝑥
𝐼𝑥𝑥
[𝜔𝑦 ] = [ 0
𝜔𝑧
0
0
𝐼𝑦𝑦
0
−1
0
0]
𝐼𝑧𝑧
𝜔𝑥
𝐼𝑥𝑥
. (− [𝜔𝑦 ] 𝑥 ([ 0
𝜔𝑧
0
0
𝐼𝑦𝑦
0
𝜏𝜙
0
𝜔𝑥
0 ] . [𝜔𝑦 ] ) + [ 𝜏𝜃 ])
𝜏𝜓
𝜔𝑧
𝐼𝑧𝑧
−1
𝜏𝜙𝐼𝑥𝑥 −1
𝜔𝑦 𝜔𝑧 (𝐼𝑦𝑦 − 𝐼𝑧𝑧 )𝐼𝑥𝑥
𝜔𝑥
−1
−1
[𝜔𝑦 ] = − 𝜔𝑥 𝜔𝑧 (𝐼𝑧𝑧 − 𝐼𝑥𝑥 )𝐼𝑦𝑦
+ [𝜏𝜃 𝐼𝑦𝑦 ]
𝜔𝑧
−1
𝜏𝜓 𝐼𝑧𝑧 −1
[𝜔𝑥 𝜔𝑦 (𝐼𝑦𝑦 − 𝐼𝑥𝑥 )𝐼𝑧𝑧 ]
(14)
(15)
(15) representa el modelo de la dinámica rotacional del cuadricóptero.
Simplificación del modelo
El vector de estados x(t) toma la siguiente forma:
11
𝜙
𝜃
𝜓
𝜃
𝑥 (𝑡 ) = [ ] = 𝜔
𝑥
𝜔
𝜔𝑦
[ 𝜔𝑧 ]
(16)
Las ecuaciones diferenciales de primer orden son:
𝜃
𝑥=[ ]
𝜔
(17)
Donde x está formado por las ecuaciones (7) y (15).
𝜙 = 𝜔𝑥 + (𝑠𝑖𝑛𝜙 𝑡𝑎𝑛𝜃)𝜔𝑦 + (𝑐𝑜𝑠𝜙 𝑡𝑎𝑛𝜃)𝜔𝑧
𝜃 = (𝑐𝑜𝑠𝜙)𝜔𝑦 + (−𝑠𝑖𝑛𝜙)𝜔𝑧
𝜓=(
𝑥=
𝑠𝑖𝑛𝜙
𝑐𝑜𝑠𝜃
) 𝜔𝑦 + (
𝑐𝑜𝑠 𝜙
𝑐𝑜𝑠 𝜃
) 𝜔𝑧
𝜔𝑥 = −𝜔𝑦 𝜔𝑧 (𝐼𝑦𝑦 − 𝐼𝑧𝑧 )𝐼𝑥𝑥
𝜔𝑦 = 𝜔𝑥 𝜔𝑧 (𝐼𝑧𝑧 − 𝐼𝑥𝑥 )𝐼𝑦𝑦
−1
−1
𝜔𝑧 = 𝜔𝑥 𝜔𝑦 (𝐼𝑦𝑦 − 𝐼𝑥𝑥 )𝐼𝑧𝑧
−1
+ 𝜏𝜙𝐼𝑥𝑥 −1
(18)
+ 𝜏𝜙𝐼𝑦𝑦 −1
+ 𝜏𝜙𝐼𝑧𝑧 −1
El modelo (31) puede resultar complejo para el diseño de controladores, por lo cual se
debe obtener un modelo simplificado que describa de manera aproximada el
comportamiento de la aeronave. De esta manera, asumirán consideraciones realizadas
en (Bouabdallah, Noth, & Siegwart, PID vs LQ Control Techniques Applied to an Indoor
Micro Quadrotor, 2004) y (Bresciani, 2008) para simplificar el modelo obtenido en (18).
o El modelo dinámico de la ecuación (15), considera el efecto giroscópico de la
estructura. La influencia de este efecto es despreciable con respecto a la acción
de los rotores, en especial cuando se considera una situación cercana al vuelo
estacionario.
o En condición de vuelo estacionario, la matriz de las ratas de giro de los ángulos
de Euler puede ser aproximada a la matriz identidad 3x3. Por tanto, la ecuación
20 puede reescribirse como:
1
𝜔 ≈ [0
0
0 0
1 0] . 𝜃
0 1
(19)
12
𝜔𝑥
𝜙
𝜔
[ 𝑦] ≈ [𝜃 ]
𝜔𝑧
𝜓
(20)
Teniendo en cuenta las consideraciones mencionadas, el modelo simplificado se
presenta a continuación:
𝜙
(
)
𝑥 𝑡 = 𝜃 = [𝜃 ]
(21)
𝜓
𝜙 = 𝜏𝜙𝐼𝑥𝑥 −1
𝜃 = 𝜏𝜃 𝐼𝑦𝑦 −1
x=
𝜓 = 𝜏𝜓 𝐼𝑧𝑧
(22)
−1
𝜏𝜙
𝑙𝑏(𝜔42 − 𝜔22 )
𝑇 = [ 𝜏𝜃 ] = [
]
𝑙𝑏(𝜔12 − 𝜔32 )
𝜏𝜓
2
2
2
2
𝑘(𝜔 − 𝜔 + 𝜔 − 𝜔 )
(23)
𝜙
𝑦(𝑡) = ∫ 𝑥(𝑡) = 𝜃 = [ 𝜃 ]
𝜓
(24)
1
2
3
4
En donde y(t) es el vector de salida
La arquitectura para el control de la trayectoria de un cuadricóptero se presenta en la
siguiente figura. El sistema está constituido por un control PID en cascada para los seis
grados de libertad del vehículo.
13
3 DESCRIPCIÓN TECNICA DEL PROYECTO
Análisis y elección de los componentes necesarios para la construcción del
UAV en el marco del Student Design Competition- SDC
Brevemente se resumen a continuación los requerimientos del vehículo aéreo no
tripulado para el concurso Student Design Competition convocado por la ASME para el
diseño de un UAV
Requerimientos:





Los concursantes deberán diseñar como mínimo el sistema de propulsión y el
sistema de control del vehículo.
El vehículo solo podrá ser controlado a través de un transmisor inalámbrico o de
radiofrecuencia.
Un aro de 28 pulgadas (71,12cm) será utilizado para limitar el tamaño del
vehículo, el aro deberá poder pasar a través del vehículo.
El vehículo deberá ser capaz de llevar una carga (de peso mayor a un gramo) de
tal manera que al ser soltado acierte a un objetivo de 1m de diámetro, esto lo
deberá hacer en pleno vuelo.
Si se escoge un vehículo con flotabilidad negativa, lo concursantes deberán
proveer un sistema de contención para proteger a la audiencia en caso de fallas
inesperadas.
Criterios de puntuación:



Recorrer el circuito en el menor tiempo con un máximo de 5 minutos.
El peso total del vehículo aéreo.
Dar con el objetivo de 1m de diámetro al soltar la carga
La asignación de puntaje es como sigue:
Puntaje Total= Máx. (300 - Tiempo usado en segundos, 0)
+ (# De puertas a travesadas) x 200
+ (Peso del vehículo en gramos) x 50
+ (Soltar la carga) x 20
+ (Dar en el objetivo con la carga) x 100
+ (Vehículo con flotabilidad positiva) x 100
- (# de puertas golpeadas) x 20
- (cálculos de diseño inaceptables) x 100
Selección de componentes:
14
Evaluando tanto las bases como los criterios de puntuación del concurso notamos
que el peso es el ítem más relevante en la obtención de puntaje, teniendo en cuenta
esto se determinó con el jefe de proyecto el diseño y construcción de un
cuadricóptero, para el que se plantearon los componentes que a continuación se
describen.
Motores sin escobillas (Brushless)
Motor sin escobillas muy utilizado por UAVs. Estos motores permiten que
consigamos un gran rendimiento y una gran potencia a cambio de un gran consumo.
Factor kV: Cantidad de vueltas (RPM) por cada Voltio de continua aplicado al ESC.
Ventajas
- Mayor eficiencia
- Mayor rendimiento
- Menor peso para la misma potencia
- Requieren menos mantenimiento al no tener escobillas
- Relación velocidad/par motor casi una constante
- Menor ruido electrónico (menos interferencias en otros circuitos)
Desventajas
- Requiere de un control electrónico (ESC)
Luego de hacer una investigación de los motores existentes en el mercado y
teniendo en cuenta la aplicación, el motor seleccionado en función a sus
características es el siguiente:
NTM Prop Drive Series 28-36 1000kv
Modelo: NTM Prop Drive Series 28-36
Kv: 1000 rpm/v
Corriente máxima: 30 A
Voltaje máximo: 23 V
Potencia máxima: 400W
Eje: 4mm
Peso: 89g
ESC: 30~40A
Cell count: 3s~6s Lipoly
Orificio de los pernos: 16mm & 19mm
Rosca de los pernos: M3
Conección: 3.5mm Conector BULLET
Prop Test Data:
11x7E 11x7E 12x6E 12x6E 13x4E 13x4E -
11.1V /
14.8V /
11.1V /
14.8V /
11.1V /
14.8V /
220W /
412W /
215W /
430W /
223W /
400W /
20A / 976g thrust
27.7A / 1.485kg thrust
20A / 1.08kg thrust
29A / 1.42kg thrust
20A / 1.06kg thrust
27A / 1.48kg thrust
NTM Prop Drive Series 42-48 1000kv
15
Modelo: NTM Prop Drive Series 42-48
Kv: 650 rpm/v
Corriente máxima: 70 A
Voltaje máximo: 20 V
Potencia máxima: 1295W
Eje: 5mm
Peso: 243g
ESC: 60~70A
Cell count: 4s~5s Lipoly
Orificio de los pernos: 25mm
Rosca de los pernos: M3
Conección: 4mm Conector BULLET
Hélices
De acuerdo a las especificaciones del motor escogido optamos por utilizar las
siguientes:
APC Propellers 10X4.7 Push-Pull Set
Modelo: APC Propellers 10x4.7
Tipo de Hélice: Slow Fligth
Diametro: 10 pulgadas
Paso: 4.7 pulgadas
Material: Plastico
ESC – Controlador Electrónico de Velocidad
Dispositivo electrónico que sirve para controlar la velocidad del motor brushless.
TURNIGY Plush 40amp Speed Controller
Datos técnicos
Corriente máxima: 40A
Corriente crítica: 55A
BEC : 5v / 3A
Celdas de LiPo’s: 2-6
Peso: 33g
Dimensión: 55x28x13mm
HobbyKing Red Brick 100A ESC (Opto)
16
Datos técnicos
Corriente máxima: 100A
Corriente crítica: 110A
BEC : No dispone
Celdas de LiPo’s: 2-7
Peso: 100g
Dimensión: 62x38x21mm
Tarjeta de programación de ESC
Datos técnicos
Tarjeta de Programación basada en BESC
Solo funciona con ESC que cuentan con BEC
Baterías
A continuación se presentan los tipos de batería que se analizaron para el proyecto:
17
Debido a las exigencias del motor, fue necesario utilizar baterías Lipo (Polímero de
litio), las cuales son baterías con gran densidad de energía en comparación con
otras, además de poder entregar una gran cantidad de potencia, con gran
capacidad de carga.
Turnigy nano-tech 4000mah 4S 25~50C Lipo Pack
Gran densidad de energía comparada con otras baterias (7.5kW/kg)
Spec.
Capacidad: 4000mAh
Voltage: 4S1P / 4 Cell / 14.8V
Discharge: 25C Constant / 50C Burst
Weight: 433g (including wire, plug & case)
Dimensions: 173x48x26mm
Balance Plug: JST-XH
Discharge Plug: 4mm bullet-connector
Turnigy nano-tech 2200mah 25-50C
Spec.
Capacity: 2200mAh
Voltage: 4S1P / 4 Cell / 14.8V
Discharge: 25C Constant / 50C Burst
Weight: 433g
Dimensions: 173x48x26mm
Balance Plug: JST-XH
Discharge Plug: 4mm bullet-connector
Tarjeta de control
Por su amplia gama de aplicaciones en vehículos autónomos se optó por el uso de
la tarjeta Arduino Pilot Module (APM 2.6)
APM 2.6
Es un sistema de código abierto que permite al usuario activar cualquiera, de ala
rotatoria fija o un vehículo multirotor (incluso los coches y barcos) en un vehículo
completamente autónomo; capaz de realizar misiones GPS programados con
waypoints2. Diseñado para ser utilizado con el 3DR uBlox GPS con el compás.
2
Los waypoints son coordenadas para ubicar puntos de referencia tridimensionales utilizados en la
navegación fundamentada en GPS (Global Positioning System). La palabra viene compuesta del inglés
way (camino) y point (punto), en realidad se emplean para trazar rutas mediante agregación secuencial
de puntos.
18
Características:
Giróscopo de 3 ejes
Acelerómetro
Barómetro
4 chips Dataflash Megabyte
Compatible con ARDUINO
Incluye Set de GPS
Control remoto
Por su amplia gama de aplicaciones en vehículos autónomos se optó por su uso.
Modulación : DSM2
Banda
: 2.4GHz
Receptor
: AR6200
Funciones de programación:
Helicóptero y Avión
Memoria
: Hasta 10 modelos
Modos
: Modo 2
Simulación de los componentes físicos adquiridos en software
El manejo y control de un vehículo aéreo no tripulado requiere de gran destreza al
momento de maniobrarlo, es por eso que utilizando el software AEROSIM RC se
entrena y familiariza al piloto en el manejo y manipulación de los controles del UAV.
Este software nos ofrece una gran cantidad de entrenamientos teniendo en cuenta las
características de nuestros componentes tales como peso, capacidad de la baterías,
entre otros. Es compatible con gran cantidad de transmisores, así también con los
transmisores Spektrum, contando con canales principales utilizados para manejar las
funciones de movimiento del Quadcopter, así como también canales auxiliares para el
control de servomotores u otros en el UAV.
19
Throttle. Incremento o reducción de la velocidad de movimiento del Quadcopter.
Pitch. Ángulo de inclinación del Quadcopter en el plano vertical, aumento y disminución
de las rpm de los grupos de motores delanteros y posteriores para ocasionar un
momento de fuerzas que haga subir o bajar el Quadcopter.
Yaw. Giro de rotación de dos motores en una dirección y los otros dos en otra
dirección; al alterar las rpm de los conjuntos de dos rotores, un momento se creará y el
helicóptero se desviará.
Roll. Aumento y disminución de las rpm de los grupos de motores derechos e
izquierdos para ocasionar un momento de fuerzas que haga mover el Quadcopter hacia
la derecha o izquierda.
El uso de este software representó una gran ventaja en el marco de la competencia
SDC de ASME dado que sus tutoriales permitieron adiestrar en tareas similares a las
que se tendrá que poner a prueba el UAV, tales como pasar compuertas y evitar
choques del vehículo.
Software de simulación AEROSIM RC
Distribución de los componentes
Dado que la estructura adquirida no disponía del suficiente espacio para colocar
correctamente a todos los componentes, se le adicionó un nivel, de tal manera que los
componentes pudieran estar correctamente distribuidos en el sistema y nos diera la
flexibilidad de poder usar, en ciertos casos un mayor número de baterías, con lo cual
20
pudimos hacer pruebas y determinamos el número de baterías ideal teniendo en
cuenta que, a mayor peso del sistema, mayor puntaje obtendrá, asimismo, el consumo
energético del sistema será mayor y consecuentemente su tiempo en vuelo disminuiría,
optimizando así el peso y el uso de la energía.
La distribución de los componentes en la estructura se hizo tal que genere menor
inestabilidad en el sistema, procurando concentrar la masa de los componentes en la
zona central, de forma simétrica para facilitar su vuelo y control.
El segundo nivel se fabricó utilizando fibra de vidrio y corte laser, haciendo la unión a la
estructura con pernos roscados.
La adición de este segundo nivel a la estructura nos da la posibilidad de poder usar
hasta 3 baterías de Li-Po.
21
Diseño del sistema de protección de hélices
Debido a que nuestro UAV es un vehículo con flotabilidad negativa, por los
requerimientos del Student Design Competition y por razones de seguridad se hace
necesario un sistema de protección fiable que proteja al vehículo de posibles impactos
en su entorno y a sus operarios.
Teniendo en cuenta que para lograr la mayor estabilidad en vuelo y ejecución, la masa
del vehículo se debe concentrar en la zona central nuestro sistema de protección
deberá ser resistente a los golpes y ligero de manera que no afecte al buen desempeño
del UAV.
Optamos entonces por modificar la estructura original adaptándole extensiones
removibles a los brazos de la estructura, desde donde se le adaptaran perfiles de
aluminio los cuales servirán de apoyo a lo que será la cubierta del sistema de
protección, el cual se encuentra a una distancia prudente del giro de las hélices.
Los materiales empleados para el sistema de protección son los que siguen a
continuación:



Extensiones de aluminio, para mantener la resistencia del FRAME y no
aumentar demasiado el peso del DRONE en zonas alejadas de la zona central.
Acoples de MELAMINE, para sostener la cubierta.
Cubierta de espuma (foam), para disminuir el impulso frente a colisiones.
Observándose el resultado de la modificación del sistema en las siguientes imágenes.
22
El sistema de protección cubrió de manera total a las hélices, siendo necesario para
evitar daños. Se notó que los límites de nuestro sistema de protección no interfirieran
con el giro de las hélices encontrándose a una distancia prudente de ellas.
23
Corrección del sistema de protección
Luego de realizar diversas pruebas concluimos que el foam debido a que ofrecía una
gran área de contacto al aire cuando el vehículo se encontraba en movimiento, podía
ser alterada en una medida considerable por las perturbaciones del medio, tales como
vientos principalmente, los cuales dificulta su buen manejo y desempeño.
Debido a estos inconvenientes se planteó una modificación al sistema de protección el
cual consistió en reemplazar las bandas de foam por una rejilla de acero con varillas de
madera como estructura de soporte, logrando de esta manera mayor estabilidad y
control del sistema. Se incluyeron también bandas en las rejillas que servirán de apoyo
visual para la orientación del UAV, en este caso se colocó una banda de color en la
parte posterior del vehículo, para evitar equivocaciones al piloto al momento de
maniobrar el vehículo.
24
Diseño del sistema de suspensión
Con el fin de evitar daños a la estructura y a los componentes del sistema en los
aterrizajes, se implementó un sistema de suspensión. Para ello se fabricaron nuevos
soportes similares a los originales de la estructura utilizando fibra de vidrio y corte laser,
se le hicieron agujeros para disminuir su inercia. Para resistir los impactos se le
adicionaron resortes que fueron estratégicamente colocados para absorber los
impactos. Las patas construidas fueron unidas con stove bolts, de los cuales, en uno de
ellos se sujetó un extremo del resorte y el otro extremo fue sujetado en el brazo de la
estructura.
25
Sistema de suspensión implementado
Construcción del sistema de descarga
Se planteó un diseño simple que pudiera cumplir correctamente con la tarea de llevar
una carga y poder descargarla en un objetivo. Para esto utilizamos un servomotor,
aprovecharemos el giro de los cuernos del servomotor para enganchar
26
convenientemente nuestra carga, el mando de giro lo hacemos desde el control remoto
gracias a uno de sus canales.
Para ello se utilizaron los siguientes materiales.
o Un servomotor
o Un acople de chapa metálica
o Tornillos y tuercas
Este sistema de descarga está acoplado a la estructura por la parte inferior mediante
tornillos y tuercas.
Configuración del Arduino Pilot Module (APM)
Esta configuración se la hizo directamente desde el software de código abierto Mission
Planner el cual fue descargado de Internet de forma libre.
Esquema general de conexiones
27
-
Conexión de las entradas al receptor del control remoto
-
Conexión de los motores
Teníamos dos posibilidades de configuración, el modo X y el modo +. Optamos
por utilizar el modo X ya que nuestro vehículo debería pasar a través de
obstáculos, y esta configuración nos daba una mejor posibilidad de vuelo.
Ambos modos se configuran sin dificultad desde el software Mission Planner
o Para la configuracion X
El motor 1 sería el de adelante a la derecha, de sentido antihorario.
El motor 2 sería el de atrás a la izquierda, de sentido antihorario.
El motor 3 sería el de adelante a la izquierda, de sentido horario.
El motor 4 sería el de atrás a la derecha, de sentido horario
o Para la configuracion +
El motor 1 sería el de la derecha, de sentido antihorario.
El motor 2 sería el de la izquierda, de sentido antihorario.
El motor 3 sería el de adelante, de sentido horario.
El motor 4 sería el de atrás, de sentido horario.
Un aspecto importante que se tuvo en cuenta en la implementacion fue el
sentido de giro de las hélices, siempre se deberá corroborar antes de realizar
cualquier prueba.
28
Para cambiar el sentido de giro de un motor basta intercambiar dos de sus
cables, dado que se trata de motores trifasicos.
Parámetros de control PID
El control PID 3 se encarga entre muchos aspectos el de asegurar una correcta
respuesta del vehículo en base a los comandos enviados, asegurar la transición suave
de los movimientos, así como una rápida respuesta del vehículo.
La variación de estos parámetros lo hicimos directamente desde el software.
3
PID es un algoritmo de control que considera un punto de consigna (set poin) y en la respuesta para el
control tiene en cuenta la proporcionalidad del error (Proporcionalidad), el componente de tiempo en
error (Integración) y la variación del error (Derivación)
29
Los parámetros de control PID que se variaron para los cuatro tipos de movimiento que
puede realizar, es decir, yaw, pitch, roll y throttle. A continuación se explica cada uno
de estos:
Yaw, es un movimiento similar al timón de un automóvil, es el tipo de movimiento que
permite al UAV cambiar su frente.
Si los valores Stabilize Yaw P o Rate Yaw P son muy elevados el vehículo se
mantendrá oscilando en su recorrido, en caso de que sean muy bajos puede ser
muy difícil mantener la dirección.
Pitch, es el movimiento ascendente y descendente de la nariz del UAV, es el tipo de
movimiento que permite al UAV ir hacia adelante o hacia atrás.
Roll es un movimiento similar a “pitch”, con la diferencia de que este se realiza hacia
los costados, permitiendo al UAV ir hacia la derecha o izquierda sin cambiar su frente.
Valores muy elevados en estos parámetros son responsables de hacer muy
sensible al vehículo de giros bruscos en sus ejes respectivos, de lo contrario
estos cambios serán muy lentos.
Throttle no es un movimiento en sí, sino que es un aumento o disminución general de
la potencia en los motores, permitiendo así al UAV ganar o perder altura.
30
4 RESULTADOS
Participación del equipo investigador en el SDC 2014
Fundada en 1880, la American Society of Mechanical Engineers (ASME) es una
organización profesional sin fines de lucro dedicada a la colaboración, intercambio de
información y desarrollo de habilidades en diferentes campos de la ingeniería.
Una vez al año, toda la comunidad ASME converge en un solo evento: el International
Mechanical Engineering Congress & Exposition (IMECE) Evento anual en el que se
exponen los avances tecnológicos y las investigaciones de mayor envergadura que
están tomando lugar dentro de la comunidad. Para el año 2014 dicho evento se llevó a
cabo en el mes de Noviembre en Montreal, Canadá.
El SPDC (Student Professional Development Conference) es un evento internacional
bajo el formato de ASME que busca acercar a los estudiantes a las diferentes
oportunidades presentes en el mundo laboral. Dicho evento se realiza a nivel regional,
bajo los denominados “distritos ASME”. Para el caso de Perú, pertenecemos al Distrito I,
junto con Sudamérica y países del caribe.
Dentro del SPDC se celebran varios concursos los cuales tiene como objetivo acercar al
estudiante de pregrado a los proyectos de investigación que están a la vanguardia en
su campo de aplicación específico. El principal de dichos eventos, el Student Design
Competition (SDC) el cual es un concurso anual en donde se alienta a miembros de
pregrado a desarrollar ideas innovadoras para solucionar la problemática planteada de
cada edición, desarrollar, construir y operar un prototipo que contribuya a solucionar el
problema planteado.
Llevados a cabo los eventos regionales, los ganadores de cada región son invitados al
IMECE. Para el 2014, el SDC del Distrito I se celebró en la Universidad Nacional de
Ingeniería y fue organizado por la sección estudiantil ASME-UNI.
El presente proyecto fue el ganador del concurso SDC edición 2014 en el Distrito I de
ASME, cuya temática planteaba un escenario de incendio forestal, el cual proponía la
construcción de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) que pudiera atravesar
compuertas llevando una pequeña carga la cual debía ser debidamente transportada y
descargada en un objetivo para luego volver su punto de partida.
A continuación se describe el esquema general del circuito del concurso ASME, y el UAV
presentado por nuestro equipo de investigación para la edición 2014 del Student Design
Competition en el Distrito I.
31
Fig 1. Esquema del circuito del concurso
Fig 2. UAV tal cual se presentó el día del concurso SDC 2014 Distrito I
.
32
Fig 3. Reconocimiento de haber ganado SDC 2014 en el Distrito I
5 CONCLUSIONES
El proyecto de investigación realizado ha resultado exitoso en el aspecto educativo y de
difusión en la FIM de esta tecnología de aplicación futura
Se ha podido demostrar que en el país podemos construir UAVs . Este proyecto pionero
permitirá que en el futuro nuevos proyectos de UAvs específicos tengan como referente
a este proyecto, que sirva como lecciones aprendidas en aspectos técnicos, logísticos y
empresariales.
El valor monetario comercial del cuadricóptero equipado con GPS, autonomía para 20
minutos de vuelo, con sensores, cámara a color de alta resolución, control remoto y con
opción de trayectoria definida (con GPS y sus way points) para el mercado nacional e
internacional sería de 10 mil quinientos dólares americanos.
33
6 RECOMENDACIONES
Proyecto utilizable como base para futuros proyectos del INIFIM. Se han tenido
lecciones aprendidas en aspectos técnicos, logísticos y de administración de proyectos,
que permitirá que a través de las dificultades encontradas y superadas, de la
información obtenida y de las pruebas realizadas el CEDIM fortalezca sus capacidades
de investigación en tecnologías de última generación.
34
7 PRESUPUESTO DE GASTOS
La tabla que se presenta a continuación presenta el inventario valorado con los precios
en Nuevos Soles. Precios incluyen el IGV.
It Qty.
1
Und.
1 Kit
Descripción
APM 2.6 Set
 Tarjeta APM 2.6
 Radios de Telemetría en 413MHz
 Módulo de Poder APM
 Módulo GPS con brújula
Precio
Precio
Unitario
Total
(N. Soles) (N. Soles)
2304.28
2304.28
126.27
1515.25
27.06
324.7
162.35
1948.18
2
12 Und.
Motor Brushless (BLDC) serie NTM 28-36 de 1000KV,
corriente máxima de 30A, Potencia máxima de 400W y
LiPo de 3 a 6 celdas.
3
12 Kit
Set de accesorios de aluminio para motores de la serie
NTM 28.
4
12 Und.
Controlador electrónico de velocidad (ESC) Turnigy Plush
de 40A, BEC linear de 5V-3A y LiPo de 3 a 6 celdas.
5
2 Und.
Tarjeta Turnigy para programación de ESC’s con
compatibilidad con la serie Plush.
54.12
108.23
6
2 Und.
Bateria de polímeros de litio (LiPo) Turnigy de capacidad de
2200mAh, coeficiente de descarga de 25C y descarga burst
de 50C
80.49
160.98
7
4 Und.
Sensor de nivel de voltaje para baterías de polímeros de
litio (LiPo)
33.96
135.84
8
12 Und.
Motor BLDC serie NTM 42-48 de 650KV, corriente máxima
de 70A, potencia máxima de 1295W y Lipo de 4 a 5 celdas
256.35
3076.2
9
12 Und.
ESC Red Brick (con optocupla) de 100A y Lipo de 2 a 7
celdas
218.56
2622.7
TOTAL:
12196.36
35
8 MATERIAL BIBLIOGRAFICO
- Arduino APM Web Manual, Referencia : http://ardupilot.com/
- APM Copter, Arduino, Referencia : http://copter.ardupilot.com/
- Data fusion principles for height control and autonomous landing of a quadrocopter,
authors: Nils Gageik, Julian Rothe, Sergio Montenegro University of Würzburg,
Aerospace Information Technology (Germany), Würzburg, Germany, September 2012
Reference :
http://scholar.google.com.pe/scholar?q=Data+fusion+principles+for+height+control+a
nd+autonomous+landing+of+a+quadrocopter&hl=es&as_sdt=0&as_vis=1&oi=scholar
t&sa=X&ei=YdNoVcz4GOrksATuqoDgDA&ved=0CBgQgQMwAA
- Quadcopter design and implementation as a multidisciplinary engineering course,
authors: I Gaponov, A Razinkova, Hong kong conference, august 2012
Reference :
http://scholar.google.com.pe/scholar?q=Quadcopter+design+and+implementation+as
+a+multidisciplinary+engineering+course&hl=es&as_sdt=0&as_vis=1&oi=scholart&s
a=X&ei=BNRoVa-eNtLasATyhIGICw&ved=0CBgQgQMwAA
- Diseño y construcción de un cuadricóptero a control remoto, autores: Verónica G. Ortiz
Padilla, Pablo R. Pulla Arévalo, Ecuador, setiembre 2012
Referencia :
http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/8944/1/AC-%20MECA-ESPE-048120.pdf
36
9 APLICACIONES FUTURAS
Las aplicaciones futuras para el presente proyecto comprenden:

Sondeo de zonas arqueológicas.
Los vehículos aéreos no tripulados pueden ser de gran ayuda a centros
arqueológicos e investigadores, además de vigilar zonas arqueológicas estos
vehículos pueden ser utilizados para crear modelos 3D de dichas zonas a partir
de sensores de visión 3D o a partir de fotografías aéreas utilizando la
fotogrametría. Proporcionando así datos mucho más exactos y precisos de los
sitios arqueológicos. Además de patrullar zonas de difícil acceso también puede
mapear, monitorear y salvaguardar los tesoros antiguos de un país.
Un ejemplo:
- Huitizilin, es el nombre del drone que utiliza el Instituto de Investigaciones
Estéticas de la UNAM y se utiliza para hacer reconstrucciones
tridimensionales de la arquitectura prehispánica.
Fig 4. Huitizilin




Levantamiento topográfico y barridos de análisis topográficos.
Análisis por procesamiento de imágenes de zonas de cultivo.
Análisis y notificación del tránsito vehicular en tiempo real. Movilidad y Tráfico:
Grabación y monitorización de la situación del tráfico con reporte on line a
medios de comunicación y de allí a los vehículos sea por Waze u otras
aplicaciones en línea.
Aplicaciones militares:
Este proyecto podría ayudar a las fuerzas armadas en la tarea de
reconocimiento de alguna zona previo a una misión.
Reconocimiento de avanzada en campos minados y campos de batalla
37





Vigilancia y seguridad (patrullaje en recorridos definidos).
Programas del Estado para seguridad ciudadana pueden incluir este tipo de
vehículos para realizar vigilancia y dar alerta rápida mediante un efectivo sistema
ante eventual acontecimiento
.
Fotografía y filmaciones en eventos de diversa índole.
Base para ensayos de control PID.
Catastro urbano con levantamiento de información georeferenciada
Catastro rural con levantamiento de información georeferenciada
38


















Labores de vigilancia aérea y monitoreo en zonas críticas para la seguridad
ciudadana. Apoyo a las comisarías distritales para el seguimiento aéreo en
tiempo real de delincuentes luego del acto ilícito con la ubicación por
geoposicionamiento (UAVs con GPS)
Vigilancia de traficantes y de actividades ilícitas
Serenazgo aéreo
Monitoreo de disturbios en marchas ciudadanas. Control y análisis de multitudes:
Manifestaciones, conciertos, etc.
Monitoreo de espectáculos públicos para la Monitoreo de disturbios en marchas
ciudadanas. Control y análisis de multitudes: Manifestaciones, conciertos, etc.
seguridad
Investigación universitaria para modelar prototipos de aplicaciones comerciales
Monitoreo aéreo de parámetros ambientales en áreas críticas mediante la
incorporación de sensores específicos infrarrojos, ultrasónicos, UV, fotoquímicos,
fotoeléctricos, de efecto Hall, radiaciones, termómetros, barómetros, químicos,
de gases, otros.
Monitoreo de plantaciones agrícolas extensas.
Monitoreo de áreas naturales protegidas, de santuarios nacionales, de parques
naturales.
Monitoreo de perímetro de instalaciones privadas y públicas en tiempo real.
Levantamiento de información situacional de la deforestación en áreas
geográficas específicas.
Apoyo en la filmación de películas comerciales en áreas y espacios confinados y
de difícil acceso
Apoyo para la filmación de eventos deportivos para seguir la carrera en
posiciones muy cercanas a los atletas, para seguir muy cercanamente y
acompañar a los ciclistas a lo largo de la ruta de competencia; en reemplazo de
las cámaras flexibles aéreas suspendidas por grúas y/o cables aéreos
Monitoreo aéreo cercano con GPS de oleoductos y gasoductos para preparar
futuras acciones de mantenimiento en puntos específicos con el objetivo de
anticiparse a potenciales fugas y derrames.
Investigación con información con fotografías de la estructura mineralográfica y
metalográfica de rocas en zonas de difícil acceso por tierra, a fin de predecir la
localización de yacimientos minerales.
Apoyo a Defensa Civil en desastres naturales (sismos, inundaciones, huaycos)
mediante la recopilación de información de toda la zona afectada para construir
una imagen del scenario para la toma de decisones con relación a la ayuda
logística necesaria paar mitigar la situación y dar recomendaciones para
proveeer los recursos directos de ayuda.
Transporte de medicamentos, vacunas a zonas remotas o inaccesibles
actuando como "drones Ambulancia". También para entregar rápidamente
desfibriladores en los cruciales pocos minutos después de paros cardiacos, para
39







permitir que los paramédicos puedan observar en forma remota e instruir a las
personas en el lugar del siniestro en el uso de los desfibriladores.
Detección y localización temprana de incendios forestales
Servicio de mensajería aérea (courier) para el despacho de documentos y
pequeños paquetes, libros, comida (food delivery).
Servicio de búsqueda y rescate de personas desaparecidas en lugares abiertos
o de difícil acceso como zonas montañosas o nevadas. El reducido tamaño de
los UAVs, permite tenerlos siempre disponibles en estaciones de montaña,
reduciendo considerablemente el tiempo de búsqueda. El bajo costo de estos
UAvs comparados con el costo de un helicóptero tradicional los hacen idóneos
para esta tarea (la operación de un helicóptero tradicional es mucho más cara, y
supone riesgo de vidas humanas, alto consumo de combustible, etc).
Obtención de mapas 3D de un terreno en forma económica.
Parametrización del índice de contaminación lumínica para elaborar mapas de
polución lumínica y monitorizar la eficiencia de medidas ecoenergéticas; control
y seguimiento de accidentes industriales con vertidos tóxicos en medios
40

acuáticos y terrestres; control de áreas de depósito y almacenaje de residuos
industriales y de su tratamiento.
En agricultura realizar el control y monitorización del estado de los cultivos
mediante imágenes multiespectrales, control de la eficiencia de regadíos. Conteo
y supervisión de producción agrícola subvencionada (por ejemplo, número de
árboles).
41
Se espera que los UAVs (drones) brinden beneficios tanto a los grandes como a los
pequeños agricultores. Los pequeños productores pueden ahorrar dinero y recursos
gracias a una mayor precisión. Por su parte, los grandes productores pueden, por
ejemplo, mapear y caracterizar la sanidad y el rendimiento de los cultivos de superficies
más grandes con mayor facilidad. Este control del suelo solía hacerse a pie, y de esta
forma los mismos productores observaban qué zonas necesitaban más agua o
fertilizante. Con la llegada de la agricultura de precisión, los sensores remotos se han
convertido en algo fundamental para una gran cantidad de actividades agrícolas.





En geología a través de la realización de mapas geológicos sedimentológicos,
mineralógicos y geofísicos, control y monitorización de explotaciones mineras y
su impacto ambiental: movimientos de tierras, producción de áridos, residuos
metálicos, balsas de decantación, etc. Determinación y control a escala
centimétrica de áreas con riesgos geológicos asociados o caracterización de
zonas con riesgo de aludes utilizando imágenes multiespectrales para
determinar la humedad de la nieve, cámaras térmicas para determinar su
temperatura y técnicas estereoscópicas para determinar grosores.
Construcción e inspecciones: Inspección de obras desde el aire. Estimación de
impacto visual de grandes obras.
Investigación de una escena de un crimen desde el aire: Accidentes de tráfico.
Exploración de lugares de difícil acceso: Cuevas, precipicios, etc.
Detección aérea visual de manchas de peces y cardúmenes como apoyo a la
pesca industrial que realizan las bolicheras y embarcaciones de pesca, con
envío a la embarcación en tiempo real -vía satélite- de imágenes con el
geoposicionamiento de las mismas (GPS). La detección de un cardumen cerca
de la superficie durante el día se haría por diferenciación de matices de la
coloración y de intensidades de la luz detectada en el agua de mar. En la noche
el UAV volaría con una fuente -tipo faro- direccionada de haz de luz (Led blanca),
42
en este caso la bioluminiscencia producida por los organismos planctónicos
-agitados por la presencia de peces- indicaría por las zonas brillantes que se
forman la geolocalización y tamaño de un cardumen.
43
ANEXOS
Anexo 1
Mission Planner
El software de código abierto Mission Planner es una estación de control de tierra para
APM: Plane, Copter y Rover. Puede ser utilizado como una utilidad de configuración o
como un complemento de control dinámico para vehículos autónomos, a continuación
algunas acciones que se pueden realizar con este software:
-
-
Cargar el firmware (software) en la tarjeta de control (APM)
Establecer, configurar y poner a punto el vehículo para lograr un rendimiento
óptimo.
Descargar y analizar los registros de la misión creados por su piloto
automático.
Con el hardware de telemetría adecuado se podrá:
o Monitorear el estado de tu vehículo en tiempo real.
o Ver y analizar los registros de telemetría.
o Operar el vehículo en FPV (First Person View)
Planificar, guardar y cargar misiones autónomas en que el piloto automático.
Misiones pre-programadas, se puede pre-programar una trayectoria de vuelo
definiendo la ruta en un mapa de google o en otras plataformas disponibles
(Bing, Yahoo, OpenStreetMap, Ovimap, etc)
44
Anexo 2
Galería fotográfica
Armado de la estructura original
45
Construcción del sistema de protección de hélices
Implementación del sistema de protección-1
46
Implementación del sistema de protección-2
Corrección del sistema de protección debido a inconvenientes en vuelo
47
Implementación del sistema de protección terminado
Vista del cuadricóptero terminado
48
Anexo 3
Guía de Inicio Rápido del Cuadricóptero (UAV), Versión 1.0
Índice
Pag
Medidas de Seguridad
50
Antes de Volar
50
Durante el Vuelo
51
Después del Vuelo
51
Descripción Rápida del Prototipo
52
Lista de Componentes
53
Parámetros del Prototipo
57
Distribución de los Componentes en el Prototipo
58
Configuración Obligatoria
61
Conexiones de I/O en el APM 2.6
62
Calibración y Configuración en Mission Planner
64
Configuración de ESCs
65
Sentido de Giro de los Motores y Hélices
66
Primer Vuelo
68
Movimiento del Prototipo
68
Proceso de Pre-Armado y Armado de Motores
68
49
Prefacio
El objetivo de esta publicación es el hacer posible que cualquier persona o grupo de
investigación pueda hacer uso del cuadricóptero (quadcopter)construido en el marco
del proyecto “Diseño y construcción de un vehículo aéreo no tripulado (UAV)”. En estas
líneas agradecemos al Dr. José Venegas por su apoyo brindado como director del
INIFIM y al Ing. Manuel Luque Casanave, jefe del proyecto, por dirigir con
profesionalismo, esmero y rectitud al equipo del proyecto.
MEDIDAS DE SEGURIDAD
Las siguientes recomendaciones de seguridad son la recopilación de la
experiencia del equipo del VANT. Es importante leer esta sección antes de intentar
manipular el quadcopter de cualquier forma. En todo momento la seguridad de las
personas debe ser la prioridad número uno de los responsables del quadcopter.







ANTES DE VOLAR
Las hélices de fibra de carbono son más duras y filosas en comparación con las de
polímeros de plástico, por lo que se debe de evitar su uso hasta que el piloto tenga
la experiencia suficiente para evitar accidentes.
Se debe de disponer de un área de 5x5m como mínimo para realizar pruebas de
elevación y de 10x10m como mínimo para realizar pruebas de vuelo pleno.
Nunca se debe de volar en interiores a menos que se disponga de algún sistema
de contención o una protección de hélices.
La batería del quadcopter debe estar desconectada mientras no se use.
Las hélices se deben de remover del quadcopter mientras se estén realizando
pruebas o configuraciones de los componentes del quadcopter. Las únicas
excepciones son las pruebas de vuelo y la verificación del sentido de giro de los
motores.
Se debe de marcar el frente del quadcopter de alguna manera. Esto es importante
para evitar accidentes debido a la pérdida de orientación del piloto.
El control remoto entra en estado de emergencia a 4.2V, en ese instante emitirá un
sonido y dará al usuario un par de segundos para aterrizar de forma segura.
Después de eso se cortará la transmisión de radiofrecuencia.
50











DURANTE EL VUELO
Mientras la batería esté conectada, se debe de manipular al quadcopter como si
estuviera armado.
Siempre se debe encender primero el control remoto y luego el quadcopter; nunca
lo opuesto, ya que el receptor podría captar ruido del ambiente y actuar de forma
errática.
Se debe de mantener una distancia segura entre el quadcopter, el piloto y la
audiencia.
Debido a la gran inercia que posee el quadcopter, es imperativo se evite mover las
palancas del control remoto de forma pulsante y/o extrema ya que eso conlleva a la
pérdida de control del quadcopter. Se debe usar un movimiento suave y lento.
El VANT no está diseñado para volar en condiciones de viento. Si se presentan
vientos fuertes, se debe de suspender la sesión de vuelo inmediatamente.
Si se pierde la orientación del frente del quadcopter, se debe de aterrizar lo más
pronto posible.
A pesar de contar con amortiguadores para el aterrizaje, dicha maniobra no se
debe de realizar a más de un metro de altura del suelo.
DESPUÉS DEL VUELO
Al terminar la sesión de vuelo, lo primero que se debe de hacer es desarmar los
motores y desconectar la batería. El control remoto es el dispositivo que se debe de
apagar al último.
Dado el diseño del quadcopter, el tiempo de vuelo de una sola batería ronda los
cinco minutos. Esto hace que por lo general se deba de cambiar de batería luego
de cada sesión de vuelo.
Si el quadcopter sufrió daños o golpes durante la sesión de vuelo, se deben de
realizar pruebas de todos los componentes principales antes de volver a volar.
Si se va a guardar el equipo después de la sesión de vuelo, es recomendable
retirar las hélices para evitar que se rompan y guardar las baterías con una carga
del 40% para prolongar su vida útil.
51
DESCRIPCIÓN RÁPIDA DEL PROTOTIPO
En esta sección se mencionará cada uno de los dispositivos que componen el
quadcopter, así como una breve descripción de cada uno de ellos. Esto con el objetivo
de conocer bajo que configuración está diseñado el prototipo y también para
familiarizarse con los términos utilizados a lo largo de la guía.
La versión del quadcopter que se describe en esta guía es la siguiente:
52

LISTA DE COMPONENTES
Controlador APM 2.6: Tarjeta de control basada en Arduino acondicionada para el
uso en multirotores mediante la adición de un giroscopio, acelerómetro y barómetro.
Se alimenta mediante un módulo de poder que le suministra 5V. Esta tarjeta trabaja
con el software Mission Planner para realizar calibraciones y configuraciones de los
equipos.

APM Modulo de Poder: Tarjeta que transforma el voltaje de la batería a 5V y limita
la corriente a 2A para alimentar el APM 2.6.

Control RemotoSpektrum DX6i: Control remoto basado en tecnología DSM2, de
6 canales en frecuencia de 2.4Ghz. Opera con 4 pilas AA.
53

Receptor Spektrum AR6210: Receptor del control remoto que se ubica en el
quadcopter, posee dos antenas para filtrar señales de ruido.

Switch de Alimentación: Se usa para realizar conexiones/desconexiones rápidas
de la batería.

Batería de Polímeros de Litio (LiPo): Batería de alto coeficiente de descarga y
bajo voltaje para poder alimentar la carga eléctrica que representan los motores. La
batería es de 4 celdas, 4000 miliampere-hora, coeficiente de descarga de 25C,
descarga burst de 50C y carga de 5C (Turnigy nano-tech 4S-14.8V-5Ah 25C-50C5C).
54

Controlador Electrónico de Velocidad (ESC) Turnigy Plush 40A: Dispositivo
que recibe la señal DC de la batería LiPo y lo transforma en 3 señales de onda
cuadrada desfasadas 120° para alimentar a los motores. Posee un circuito
eliminador de batería (BEC) que suministra 5V para cualquier aplicación extra que
se necesite.

Motor Brushless (BLDC) 28-36 NTM: Motor eléctrico de 3 fases DC en el cual la
velocidad es directamente proporcional al voltaje aplicado (parámetro KV). Los
motores que se tienen son de 1000KV (1000 RPM por cada volt aplicado) y 400W.

Hélices APC 10x4.7 Slow Fly: Hélices de polímeros de plástico las cuales
proporcionan el empuje necesario para la elevación del prototipo.
55

Sistema de Descarga: Consiste de un servomotor (9025MG) controlado
directamente a través de un circuito controlador independiente. El paquete se
descarga mediante la rotación del cuerno del servomotor.

Circuito Controlador del Servomotor: Este circuito funciona a través de una
optocupla la cual habilita la señal de potencia (que se obtiene del BEC de uno de
los ESC del quadcopter) para alimentar al servomotor.
56







PARÁMETROS DEL PROTOTIPO
El quadcopter construido fue diseñado para trabajar en la configuración de vuelo en
forma de aspa (también llamada forma X). Para hacer trabajar el prototipo en forma
de cruz, se deberá analizar el caso desde cero.
El prototipo no cuenta con un dispositivo GPS acoplado, para acoplar dicho
dispositivo, se deberá usar el software Mission Planner, donde se podrá realizar la
configuración correspondiente.
Mediante las pruebas de vuelo realizadas por el equipo del VANT se determinó que
en el balance entre peso y cantidad de baterías, la mayor autonomía de vuelo se
conseguía con una batería LiPo.
El prototipo fue diseñado para cargar el máximo peso posible; por esta razón,
posee poca autonomía de vuelo, la cual ronda los cinco minutos.
Actualmente el prototipo usa cinco canales para controlar todas sus funciones.
Para el control del vuelo se usan cuatro canales y para el control del sistema de
descarga se usa el quinto canal. Esto deja un canal disponible para futuras
aplicaciones.
Dado que el sistema de descarga tiene una tarjeta de control independiente del
APM 2.6, dicho sistema se puede controlar sin la necesidad de armar los motores
en el APM 2.6.
La configuración del sistema de descarga en el APM 2.6 se realizó mediante el
software Mission Planner. Para dicho fin, se configuró dicho sistema mediante la
plantilla de configuración de gimbal para una cámara.
57
DISTRIBUCIÓN DE LOS COMPONENTES EN EL PROTOTIPO
En esta sección se mostrará fotos para indicar la posición de cada componente
dentro del prototipo.
Vista superior de la parte central del prototipo:
1.
2.
3.
4.
5.
Controlador APM 2.6
Receptor Spektrum AR6210
Switch de alimentación
Circuito controlador del servomotor
APM Modulo de poder
58
Vista lateral de la parte central del prototipo:
1. Bateria LiPo*
2. APM Modulo de poder
3. Switch de alimentación
Vista contrapicada de la parte central del prototipo:
1. Sistema de descarga
59
2. Bateria LiPo*
3. APM Modulo de poder
Vista lateral del brazo del prototipo:
1. Motor BLDC 28-32 NTM
2. ESC Turnigy Plush 40A
* La batería LiPo que se muestra en las fotos no corresponde a la Turnigy nano-tech
con la que cuenta el prototipo.
60
CONFIGURACIÓN OBLIGATORIA
En esta sección se procederá a describir los pasos para configurar el prototipo
del quadcopter desde cero. Es recomendable realizar la configuración desde cero si se
desconoce el uso reciente del quadcopter o si ha estado inactivo por un largo periodo
de tiempo.
Antes de empezar, veamos un esquema eléctrico general del quadcopter:
61
CONEXIONES DE I/O EN EL APM 2.6
Para empezar, conectemos la señal del receptor en cada uno de las entradas del
APM 2.6, se debe de respetar el orden y la secuencia en la imagen según lo indicado
en el receptor.
Los cables tipo servo tienen el siguiente esquema de colores:
Color
Blanco
Rojo
Negro
Cable
S
+
-
Ahora debemos conectar los ESCs a cada una de las salidas del APM 2.6. Para
los ESCs solo se debe de conectar el cable blanco.
Por ahora no nos preocuparemos en el sentido de giro y solo seguiremos el
orden numérico de la conexión. También es recomendable conectar los motores BLDC
62
a cada uno de los ESCs. Para esto los motores deben de estar fijos a la estructura
antes de conectarlos.
A continuación, conectaremos el circuito controlador del servomotor de la
siguiente manera. Para realizar dicha conexión se debe de usar el ESC que tiene los
cables delgados extendidos y separados.
Finalmente deberemos conectar los cables de potencia (cables azules) al
módulo de poder y ESCs para alimentar todo el prototipo. El módulo de poder se
conecta de la siguiente manera.
63
CALIBRACIÓN Y CONFIGURACIÓN EN MISSION PLANNER
Para empezar es necesario instalar en su PC el software Mission Planner, el
cual
se
puede
conseguir
en
la
página
web
de
APM
(http://ardupilot.com/downloads/?did=82)
Ahora debemos conectar el APM 2.6 a la PC mediante un cable USB machomicro USB macho. Abrimos Mission Planner y ahí seleccionamos el puerto COM en el
cual se cuentra conectado el APM, el ratio de baudios se debe de fijar en 115200.
Seleccione esos datos y continúe al siguiente paso, no presione el botón de CONNECT.
Ahora lo que se debe hacer es descargar el firmware para el APM desde el
Mission Planner. Para eso hacemos click en la pestaña de INITIAL SETUP y veremos
la siguiente pantalla.
Aquí deberemos seleccionar el modelo de quadcopter en modo X para descargar el
firmware correcto. A continuación se descargará el firmware en el APM y
automáticamente cambiará de estatus a conectado (el botón saldrá con la opción de
DISCONNECT).
Luego debemos de calibrar el acelerómetro esto es mediante la opción “accel
calibration” dentro de la pestaña de INITIAL SETUP. El proceso de la calibración se
explica dentro del mismo software por lo que no se entrará en detalles en esta guía.
Ahora solo resta configurar el mando de control remoto. Para esto se entra en la
opción de “radio calibration”. Antes de entrar a esta opción asegúrese de que el mando
esta encendido y esta en modo “airplane” a pesar de que el prototipo es un quadcopter.
64
Luego inicie la calibración y mueva los joysticks y los switchs del mando hasta sus
extremos, luego de marcar los limites de cada canal, finalice la calibración.
CONFIGURACIÓN DE ESCS
Aquí se va a describir la calibración automática de los ESCs:
1. Encienda el mando y ponga la palanca de throttle al máximo.
65
2. Conecte la LiPo, las luces del APM van a brillar en forma alternante entre rojo y
azul, eso significa que el sistema está listo para entrar a configuración de ESC la
siguiente vez que conectes la LiPo.
3. Desconecta y vuelve a conectar la LiPo manteniendo el throttle al máximo.
4. El APM ahora se encuentra en el modo de calibración de ESCs.
5. El APM emitirá dos pitidos y luego hará una pausa, en ese momento deberá
bajar la palanca de throttle y deberá escuchar 4 pitidos más. Esto significa que la
calibración terminó.
Tenga cuidado con los motores ya que al terminar la calibración de ESCs estos
empezarán a girar si se mueve la palanca del throttle (solo responderán a la señal de
throttle, por ninguna razón intente volar en el modo de calibración).
Si pasan los dos pitidos y no baja la palanca, se emitirá un tono musical y se
habrá entrado a la configuración manual de ESC. Si usted no desea eso, repita los
pasos desde el inicio e inténtelo de nuevo.
SENTIDO DE GIRO DE LOS MOTORES Y HÉLICES
En esta sección se verificará el sentido de giro de los motores y se instalarán las
hélices. Se entiende que ya se han conectado los ESCs a las salidas del APM.
66
Para esta parte, se debe de identificar en las hélices una marca junto al tamaño
de las hélices “10x4.7 SF” o “10x4.7 SFP”. Las hélices marcadas como SF se deben de
colocar en los motores que giran en sentido antihorario (CCW) y las hélices marcadas
como SFP se deben de color en los motores de sentido horario (CW). Las hélices se
deben de colocar con dichas marcas mirando hacia arriba.
Luego, debemos de verificar que cada motor gire en el sentido correspondiente.
Para esto necesitamos armar los motores, lo cual se realiza empujando la palanca de
throttle hacia abajo y la derecha hasta que la luz roja del APM pase de intermitente a
solida (durante el proceso puede que aparezca una luz azul, eso es normal).
Ahora, aumentando ligeramente el throttle para ver a los motores girar
deberemos comprobar su sentido de giro. Como regla general, las hélices deben de
empujar el aire con la cara inferior de sus aletas. Si necesita invertir el sentido de giro
de un motor, desenchufe la batería con el switch de potencia e intercambie dos de los
tres cables del motor con el ESC.
67
PRIMER VUELO
En esta sección se va a describir como realizar un primer vuelo luego de haber
realizado la configuración obligatoria de la sección anterior.
MOVIMIENTO DEL PROTOTIPO
Primero es necesario conocer como son los movimientos que se comandan con
el control remoto:




Throttle: Maneja la altitud del quadcopter.
Yaw: Movimiento similar al de un timón para el quadcopter.
Roll: Movimiento hacia la derecha o izquierda.
Pitch: Movimiento hacia adelante o atrás.
PROCESO DE PRE-ARMADO Y ARMADO DE MOTORES
Este es el proceso en el cual el APM verifica que posee los recursos necesarios
para realizar un vuelo, tales como comunicación de radio, respuesta de sensores,
comunicación con ESC, etc.
Está representado por un LED rojo el cual va a parpadear una vez por ciclo si el
pre-armado se ha realizado con éxito, o dos veces por ciclo si ha existido algún error en
el pre-armado. Si experimenta un error de pre-armado, por favor revise la siguiente
guía: http://copter.ardupilot.com/wiki/flying-arducopter/prearm_safety_check/
Finalmente, deberá de armar los motores como se indicó en la sección de
“Sentido de Giro de los Motores y Hélices” y usted estará listo para volar.
68