VEHICULOS AEREOS NO TRIPULADOS

En los últimos años ha habido un avance muy importante en el desarrollo de

vehículos no tripulados (del inglés UAV- Unmanned Aerial Vehicle) sobre todo

para su uso en futuras aplicaciones civiles. Este tipo de vehículo se está

empleando en tareas de búsqueda y rescate, vigilancia comercial, exploración

de edificios, entre otras. Los UAVs son muy útiles, principalmente, cuando nos

encontramos en entornos de difícil acceso o con un cierto peligro. Los avances

tecnológicos han hecho posible el desarrollo de dichos vehículos aéreos,

gracias a los sensores de escala reducida (MEMS - Micro Electromechanical

Systems), avances en microcontroladores, ofreciendo la posibilidad de cálculos

más complejos en poco espacio así como la mejora en el almacenamiento de

energía, a hecho posible la construcción de estos sistemas autónomos. Cada

vez más, las líneas de investigación de estos sistemas va en aumento. Sin

embargo, el desarrollo de sistemas de control para este tipo de vehículos no es

trivial, debido principalmente a la dinámica tan compleja inherente en los

sistemas aerodinámicos, los cuales son multivariables, y presentan diversas

características no lineales. Por lo tanto, se requiere un modelo de control que

proporcione una buena estabilidad en vuelo autónomo, o que ayude al menos

al pilotaje del vehículo, proporcionando alta maniobrabilidad y robustez ante

perturbaciones externas.

El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un sistema quadrotor, estos

sistemas tienen características únicas en el mundo de los UAV, como por

ejemplo la gran maniobrabilidad y posibilidad de trabajar tanto en exteriores

como en interiores. Se implementará un esquema de estabilización sencillo, ya

que la idea principal de este trabajo es la de proporcionar una plataforma, en la

cual en posteriores trabajos puedan seguir experimentando diferentes

funciones de control y navegabilidad.

Esta plataforma es la primera versión de un conjunto de estudios llevados por

la Escuela Politécnica Superior de Castelldefels. El nombre escogido para

esta plataforma es “ FLISI “ del origen (FLights of Instrumentation Sensors and

Interfaces group), como este trabajo es la primera versión, el nombre adquiere

este sistema es FLISI1, con la idea que las siguientes versiones utilicen el

mismo nombre (FLISI2, FLISI3, …).

La memoria está estructurada en cuatro capítulos. El primer capítulo trata de

una introducción a los vehículos aéreos no tripulados, luego seguiremos con

otro que profundiza en los sistemas quadrotores. El tercer capítulo se presenta

el diseño del sistema quadrotor FLISI, por último acabaremos con un capítulo

de pruebas realizadas en el laboratorio.

2 Control de un quadrotor mediante Arduino

CAPITULO 1. Vehículos aéreos no tripulados

1.1. Sistemas UAVs

1.1.1. Definición

Se entiende por una aeronave no tripulada (UAV: Unmanned Aerial Vehicle)

aquella que es capaz de navegar sin llevar a bordo ningún piloto, estas

aeronaves pueden ser controladas desde una estación base o llevar una

programación preestablecida.

Estos vehículos han sido utilizados en aplicaciones militares tales como

reconocimiento de terreno y ataque. En los últimos años investigadores del

ámbito de robótica e inteligencia artificial aeronáutica y control están

enfocando sus esfuerzos hacia esta línea para aplicar dicho concepto a

aplicaciones civiles. En la actualidad nos podemos encontrar con situaciones

en las que la visión aérea sería de gran ayuda, por ejemplo en la detección

...