Un vehículo aéreo volador no tripulado tipo tricoptero

Este gran avance en la tecnología ha permitido el desarrollo de diversos prototipos de robots aéreos que pueden desempeñar diversas tareas y acciones específicas dependiendo del sistema de estabilidad, los sensores utilizados, las herramientas de software disponibles y el nivel de autonomía propia de cada prototipo.

En los últimos tiempos el gran desarrollo de este tipo de aparatos ha creado la oportunidad de realizar tareas de monitoreo en lugares de difícil acceso y/o que se encuentran en condiciones de alto riesgo como zonas con alto nivel de radiación o difíciles de acceso, zonas en las que las condiciones ambientales no son las adecuadas para el ser humano. Los vehículos aéreos ahora están presentes en industrias como: cine, minería y explotación, aeronáutica, empresas de seguridad, ejercito y centros de investigación.

Con lo antes mencionado se ha propuesto la realización de un modelo de un vehículo no tripulado con tres motores tipo Tricóptero. Este aparato volador tendrá la posibilidad de ser controlado por control remoto basado en radiofrecuencia. El sistema de control automático realizará las acciones necesarias para el movimiento de los motores y se mantendrá una comunicación inalámbrica con el control remoto que permitirá manipular el tricóptero por una persona.

Con este trabajo se tendrá una mayor comprensión de los procesos robóticos en el campo aéreo, tanto de orden electrónico como mecánico, donde la coordinación de las diferentes partes del prototipo es esencial para un vuelo estable. Esta investigación está orientada a la realización de un modelo aerodinámico capaz de monitorear las estaciones de explotación de petróleo para un óptimo funcionamiento y mantenimiento de las tuberías por las cuales es enviado el petróleo en un tramo establecido.

El primer paso para la modelación del tricóptero es la obtención del esquema de las fuerzas que actúan en el sistema a partir del cual realizaremos los cálculos respectivos basándonos en el teorema de la cantidad del movimiento y teorema del cambio cinemático del momento, el resultado obtenido será un sistema de ecuaciones con seis ecuaciones las cuales describen el movimiento del tricóptero en el espacio, aparte de estas ecuaciones, se añaden tres más, las cuales describen las características electromecánicas del motor, en total obtenemos un sistema de nueve ecuaciones, sistema con el cual se procederá al desarrollo de un algoritmo el cual posteriormente permitirá la creación de un programa el cual sea capaz de calcular tales parámetros como velocidades lineales, angulares, momentos y ángulos los cuales corresponden a una cierta trayectoria dada en un tiempo determinado. La modelación matemática antes descrita es realizada en el paquete matemático MathCAD. Posteriormente fue realizado el análisis de la construcción, en base al cual fue modelado el modelo tridimensional del tricóptero el cual además tiene la capacidad de cambiar la orientación del rotor posterior tanto en el eje horizontal como en el vertical, este tipo de construcción fue realizado para la obtención de mejores resultados en el área de manejo, estabilidad y aprovechamiento de la fuerza de empuje para un vuelo más efectivo y económico ahorrando de esta manera el consumo de energía por parte del tricóptero logrando de esta manera además un aumento considerable en el tiempo de vuelo. Para la obtención del gráfico tridimensional fue empleado SolidWoks, luego de lo cual para la creación de los dibujos 2D utilizamos AutoCAD. El siguiente momento en la modelación del tricóptero es el desarrollo del sistema de control automático, para lo cual fue empleado el paquete matemático Matlab. Como último momento fue desarrollado el sistema de conexionado de los componentes electrónicos que intervienen en el sistema de control automático del tricóptero así como desarrollado el programa que será cargado al microcontrolador y que responderá por el movimiento autónomo del mismo así como de la toma de decisiones ante una u otra situación.

Este trabajo ha sido desarrollado en el Departamento de Mecatrónica y Robótica de la Universidad Estatal del Sur Oeste de Rusia.