Diseño y desarrollo de un micro vehículo autónomo volador de tipo cuadricóptero con Licencia Open Source

Abstract

En el Instituto Tecnológico de Monterrey desde el Centro de Robótica y Sistemas Inteligentes ha desarrollado un micro vehículo aéreo (MAV) que se presentará al mundo bajo una licencia open source con el fin de que cualquier persona que lo desee pueda replicarlo o mejorarlo sin ningún tipo de restricción. Al tratarse de un MAV, éste ha de cumplir una serie de especificaciones de tamaño, peso y velocidad. Estas características han sido establecidas por Defense Advanced Research Projects Agency o más conocida por sus siglas como DARPA en su publicación A Survey of Small-Scale Unmanned Aerial Vehicles: Recent Advances and Future Development Trends: Dimensión inferior 150mm; Peso inferior a 100gr; Máxima velocidad igual o menor a 15m/s. Dentro de los distintos tipos de drones existentes, se ha optado por un micro-dron cuadricóptero dada su versatilidad en actividades donde drones de tamaño estándar no podrían trabajar debido a sus dimensiones. Resultan especialmente útiles en situaciones como la búsqueda de personas en accidentes, en el estudio de la orografía de una región, en el pronóstico del tiempo, en la evaluación de la contaminación ambiental y, especialmente, en guerras, para poder realizar el reconocimiento de una zona peligrosa. Su tamaño y maniobrabilidad son ideales para este tipo de tareas. Otras características muy importantes son su precio más reducido en comparación con otros tipos de drones y su fácil mantenimiento. Respecto al desarrollo de los distintos prototipos del dron han surgido diversos problemas, tanto software como hardware. En el presente documento se centrará en los problemas y soluciones a estos últimos. Por una parte, la puesta a punto de la circuitería para conseguir un vuelo satisfactorio y el diseño de un driver para la conexión de una cámara (5M Pixel CSI Camera for pcDuino3) y, por otra parte, un rediseño del modelo 3D de las patas del dispositivo para evitar la destrucción de los cables de los motores. Dado que es un dispositivo con licencia open source implica que muy probablemente sufrirá modificaciones con las que se le añadirá nuevos elementos eléctricos para aumentar su funcionalidad. Esto implicará un aumento en el consumo de corriente. Para facilitar estas posibles modificaciones se buscará un sobredimensionamiento de esta magnitud para aumentar la potencia total extraíble.

Abstract:

In the Robotics and Intelligent Systems Center of the Tecnológico of Monterrey has developed a micro air vehicle (MAV) that it will be presented to the world under an open source license in order that anyone who wishes to replicate it or improve it without any kind of restriction. Being a MAV has to comply with a series of specifications of size, weight and speed. These characteristics have been established by Defense Advanced Research Projects Agency or better known by its acronym DARPA in its publication A Survey of Small-Scale Unmanned Aerial Vehicles: Recent Advances and Future Development Trends: Dimensions less than 150mm; Weight less than 100gr; Maximum speed equal to or less than15m/s. Within the different types of existing drones, a quadcopter microdrone has been chosen due to its versatility in activities where standard size drones could not work. They are especially useful in situations such as the search for people in accidents, in the study of the orography of a region, in the weather forecast, in the evaluation of environmental pollution and, especially, in wars, in order to be able to recognize a danger zone. Their size and maneuverability are ideal for this type of task. Other very important features are its lower price compared to other types of drones and its easy maintenance. Regarding the development of the different prototypes of the drone several problems have arisen. Some in the software and other in the hardware. This document will focus on the problems and solutions to the latter. On the one hand, the tuning of the circuitry to achieve a satisfactory flight and the design of a driver for the connection of a camera (5M Pixel CSI Camera for pcDuino3) and, on the other hand, a redesign of the 3D model of the legs of the device to avoid the destruction of the motor cables. As it is a device with open source license implies that it will most likely suffer modifications with which new electrical elements will be added to increase in current consumption. To facilitate these possible modifications, an oversize of this magnitude will be sought to increase the total extractable power.