Integración de un UAV (vehículo aéreo no tripulado) en la plataforma robótica ARGOS

Documentos relacionados
Síntesis de la programación

INVESTIGACIÓN Y ANALISIS DE CONTROLADORES DE VUELO PARA DRONES.

Motores Paso a Paso (Stepper motors)

ASIGNATURA: CONTROL Y PROGRAMACIÓN DE ROBOTS CÓDIGO: 2261

FACULTAD DE INGENIERÍAS INGENIERIA DE SISTEMAS ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR TECNICO

Desarrollo de un Sistema de Vuelo Autónomo para Aplicaciones Forestales Utilizando LabVIEW

Interfaces. Carrera: SCF Participantes. Representantes de la academia de sistemas y computación de los Institutos Tecnológicos.

Automatización y Control Industrial

Multirotor Fenix 3d. Desarrollos tecnológicos para la prevención y monitoreo de incendios forestales y erupciones volcánicas

Obtención de modelos tridimensionales para ingeniería por medio de barredores lídar y de aeronaves no tripuladas

RPAS, UNA OPORTUNIDAD PARA ESPAÑA César Ramos - TEDAE

Programa de la asignatura Curso: 2008 / 2009 DISEÑO DE SISTEMAS BASADOS EN MICROPROCESADOR (1316)

DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL DE UNA AERONAVE DE ALA FIJA CON CAPACIDAD DE DESPEGUE VERTICAL

Robótica en la Universidad

Qué hace falta para trabajar profesionalmente con un dron?

SISFOT - Sistemas Fotovoltaicos

Interfaces. Carrera: SCF Participantes. Representantes de la academia de sistemas y computación de los Institutos Tecnológicos.

Captura de información en vías existentes mediante sistema VIAPAV. [Captura de información en vías existentes mediante sistema VIAPAV]

Expositor: Mauricio Galvez Legua

Ingeniería Electrónica Industrial

CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL MANUAL DE PRÁCTICAS DE LA ASIGNATURA: SISTEMAS DE MANUFACTURA FLEXIBLE ELABORADO POR: II. VÍCTOR HUGO SILVA MORALES

OBJETIVOS: CONTENIDO:

ROBOTICA por OLLERO BATURONE Editorial Marcombo. Foreword Prólogo Prefacio del autor

Oferta tecnológica: Sistema de control que permite el vuelo autónomo de drones

PROYECTO FIN DE CARRERA

TSTC. Dpt. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Tema 1 INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA

INGENIERÍA EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL HOJA DE ASIGNATURA CON DESGLOSE DE UNIDADES TEMÁTICAS

Catálogo de venta. Kits de robótica My Robot Time MRT. Logix5 Smart Solutions LOGIX5 SMART SOLUTIONS

Grado en Ingeniería Electrónica Industrial

El Super Skywalker despega lanzándolo simplemente a mano.

Carrera: ELC Participantes Representante de las academias de ingeniería eléctrica de los Institutos Tecnológicos.

ENTORNO DE SIMULACIÓN Y CONTROL DE UN ROBOT VELOCISTA

Centro Educativo y Cultural del Estado de Querétaro. Alumnos de Ingeniería, carreras técnicas y profesionistas.

PROYECTO FIN DE CARRERA

Distinguir correctamente las ventajas y desventajas de la lógica cableada y de la lógica programada con PLC.

LA LIMPIEZA BASADA EN ROBOTS

Clasificación de robots. Clasificación de robots. Universidad Autónoma de Guerrero Unidad Académica de Ingeniería

Tutores: Joaquín Moreno Marchal Agustín Carmona Lorente

Dpto. de Electrónica - Universidad de Alcalá TuBot

Sistemas Electrónicos Especialidad del Grado de Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicación

Laboratorio de pruebas dinámicas automotrices

Nombre de la asignatura: Tecnologías e Interfaces de Computadoras

ÍNDICE. Conceptos básicos de electrónica digital y analógica. Familiarización con el Kit Arduino UNO. Familiarización con el Kit Lego Mindstorm EV3

Asociación de Robótica de la Universidad Carlos III de Madrid

Sistema de Control Página 1 de 6. Código:

Es un programa educativo Los alumnos podrán desarrollar su creatividad

Nombre del documento: Programa de Estudio de asignatura de Especialidad

Tecnología VANT en aplicaciones Geoespaciales REUNIÓN DE USUARIOS SIGSA ESRI 2015

Robótica I ACB Participantes Comité para el Diseño de Especialidad de la DIET. Academia de Sistemas Digitales de la DIET

Jornada RPAS retos y oportunidades. Comunicaciones y espectro radioeléctrico. Visión de la Administración. 30 Septiembre 2015

Levantamiento Topográfico mediante sistema UAV X100

I. FUNDAMENTOS DE ARQUITECTURA

FOTOGRAMETRÍA CON DRON APLICACIÓNES FORESTALES CONTEO AUTOMÁTICO DE ARBOLES

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ESTUDIO

En Europa, el quadrirotor del frances Etienne Œhmichen, construido

INGENIERÍA PROFESIONAL EN ROBÓTICA INDUSTRIAL EN COMPETENCIAS PROFESIONALES ASIGNATURA DE PERIFÉRICOS DE CONTROL

INGENIERÍA PROFESIONAL EN INOCUIDAD ALIMENTARIA EN COMPETENCIAS PROFESIONALES ASIGNATURA DE ROBÓTICA

DOSSIER INGE DRONE SERVICIOS FORMACION DISTRIBUCCION Y SOPORTE

Sílabo. Hardware PC y Servidores. Especialista Help Desk TI. (24 Horas) INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICO PRIVADO COORDINACIÓN ACADÉMICA

FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Industrial

Automatización de banco de ensayo de engranajes para el estudio de métodos de detección de estado

Procesos de Fabricación I. Guía 1 1 SISTEMAS DE CONTROL HIDRÁULICO Y NEUMÁTICO

Sistemas de Control en tiempo discreto

AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

Electrónica. Carrera: Clave de la asignatura: Participantes. Representantes de las academias de Ingeniería Mecánica de Institutos Tecnológicos.

ELPO-E5O10 - Electrónica de Potencia

Fundamentos en Robótica. Unidad 2.2 Elementos estructurales

OJ Microline Touch Thermostats PROGRAMMA DE PRODUCTOS. un termostato de diseño inteligente en tres dimensiones FLOOR HEATING ELECTRIC

Integración y Comunicación.

NORMA DE COMPETENCIA LABORAL

Metodología de diseño de Sistemas de Control

MAS-200 Sistema modular de ensamblaje

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

Competencias Generales

Robótica Mecanización, Automatización y Robotización Robótica y robots... 3

LABORATORIO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

GRADUADO/A EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES

Curso Normativa e introducción al uso de drones aplicado a la fotografía aérea y fotogrametría para la edificación

Robótica y Linux. Andrés Prieto-Moreno Torres Ifara Tecnologías Profesor asociado UPSAM

PROGRAMACION DE UN MODELO DE VEHICULO BASICO RASTREADOR

Clave de respuestas del profesor: Engranajes Introducción a la robótica móvil > Engranajes

SAM - Sensores, Actuadores y Microcontroladores en Robots Móviles

Introducción al giroscopio.

ROGRAMA DE CURSO Código Nombre EL4102. Arquitectura de Computadores Nombre en Inglés Computer Organization SCT

RIVC - Robótica Industrial y Visión por Computador

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA FACULTAD DE TECNOLOGIAS ESCUELA DE TECNOLOGIA MECANICA

Qué es un robot? Robótica en Minería 6/8/10. Javier Ruiz del Solar Director. Advanced Mining Technology Center Universidad de Chile

GPS CON CORRECCIÓN DIFERENCIAL PARA LA GENERACIÓN DE MOSAICOS GEO REFERENCIADOS

Nombre de la asignatura: CONVERTIDORES ELECTRONICOS DE POTENCIA. Carrera: INGENIERIA ELECTRONICA. Dr. Marco A. Arjona L. Ing. Felipe de Jesús Cobos

TICA EN LA ESCUELA. El Robot (hardware) Alicia Escudero. Apellido y Nombre: Escudero Alicia. Tema: características de un robot

1. Analizar los elementos y sistemas que configuran la comunicación alámbrica e inalámbrica.

SISTEMAS DE INHIBICIÓN DE RCIED Y COMUNICACIONES PERSONALES

Nueva Gama Porter. euro

Anexo 6. Carreras del Área Automotriz:

DATOS DE IDENTIFICACIÓN DEL CURSO DEPARTAMENTO:

10. CALENDARIO DE IMPLANTACIÓN

Educación Media Técnico-Profesional Sector Electricidad Especialidad: Electricidad Módulo SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

1.- DATOS DE LA ASIGNATURA

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE LA CIUDAD DE MÉXICO AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS PRÁCTICA 3 GIRO DE MOTOR DE PASOS CONTROLADO POR COMUNICACIÒN SERIAL RS232

Transcripción:

ANTEPROYECTO FIN DE CARRERA Integración de un UAV (vehículo aéreo no tripulado) en la plataforma robótica ARGOS Alumno: Juan Alberto Benito Carrasco Tutor: Javier Garrido Salas

Motivación y Objetivos Los vehículos aéreos no tripulados, drones o UAV (por sus siglas en inglés: Unmanned Aerial Vehicle) tienen un gran potencial en áreas muy diversas, ya que pueden desplazarse rápidamente sobre un terreno irregular y superar con un control bastante preciso, cualquier tipo de obstáculo ofreciendo imágenes a vista de pájaro y otro tipo de información recogida por diferentes sensores [1]. Por tanto cualquier actividad asociada al desarrollo de tales dispositivos, es de indudable interés tecnológico y por tanto muy adecuada para el desarrollo de un Proyecto Fin de Carrera en una Ingeniería de Telecomunicación. El proyecto se enmarca dentro de uno mayor denominado plataforma ARGOS (multiplataforma Robótica de Gran alcance y alta autonomía), promovido por la empresa de base tecnológica Robomotion (RBMT) y en el que colabora el Grupo HCTLab de la EPS [2]. El objetivo global de ARGOS es desarrollar un sistema robótico completo y autónomo, que sea capaz de intervenir en misiones teleoperadas con una alto nivel de destreza a grandes distancias y con elevada autonomía de funcionamiento. Este sistema estará constituido por diversas plataformas robóticas orientadas tanto a medio terrestre como aéreo. Todas ellas interaccionadas electrónicamente capaces de desarrollar misiones en conjunto, operadas desde cualquier parte del globo terrestre con una autonomía de varios cientos de kilómetros o varios días de funcionamiento. Con el sistema ARGOS, se permitirá que cualquier usuario pueda controlar remotamente el sistema completo con unas instrucciones simples e intuitivas consiguiendo una operativa extremadamente complicada. La plataforma ARGOS contiene vehículos terrestres no tripulados (UGV), robots de reconocimiento y desactivación, y vehículos aéreos no tripulados (UAV). El objetivo concreto de este anteproyecto es avanzar, si fuera posible hasta su conclusión, en el desarrollo e integración en la plataforma ARGOS, de un vehículo aéreo no tripulado del tipo cuadricóptero. Un vehículo UAV ofrece una visión aérea del entorno donde se lleve a cabo cada una de las misiones de la plataforma, la cual es de gran importancia debido a la capacidad de observación que nos permite una cámara en vivo desde una altura considerable. Los datos que muestra se tendrán en cuenta a la hora de observar obstáculos y anticipar el camino. Esto irá unido a lo que nos devuelva cada uno de los demás dispositivos para poder tener una perspectiva general del terreno. La nave se empleará para realizar tareas de inspección de zonas peligrosas, como en el caso de un posible desastre natural. Así mismo se usará para la monitorización aérea de los robots terrestres de la plataforma. También deberá ser capaz de transportar una

carga pequeña (payload) como podrían ser repetidores de RF para mejorar la cobertura de los dispositivos terrestres. El proyecto servirá para profundizar en los conocimientos del alumno en electrónica digital, programación de microcontroladores (tanto en ensamblador como en lenguajes de alto nivel), desarrollo hardware y manejo de instrumentación electrónica. Estado del Arte Uno de los elementos básicos de los UAV es el mecanismo de estabilización de vuelo capaz de soportar tanto las inclemencias meteorológicas como los obstáculos que puedan aparecer en su recorrido. Debe ser capaz de realizar vuelo estacionario y disponer de cierta agilidad en el mismo [1]. Para ello se procede a la integración junto con el procesador central del UAV, de otros dispositivos como giroscopios, acelerómetros, magnetómetros o barómetros [3]. Este sistema para la estabilización del vehículo, se lleva a cabo en un módulo embebido independiente del sistema de navegación y de los demás sistemas de a bordo. En la actualidad, uno de los vehículos UAV de más relevancia es el del tipo cuadricóptero, gracias a su facilidad de manejo, un tamaño reducido, gran disponibilidad de recursos y simplicidad tanto en el diseño como en el mantenimiento. Siendo vehículos capaces de volar en interiores y exteriores así como de girar en los tres ejes del espacio [4]. Los cuadricópteros están propulsados por cuatro rotores sujetos a cuatro hélices con un diseño en forma de cruz, cuyo control se basa en manejar la velocidad y orientación de giro de los mismos. Variando distintas características de los componentes se pueden obtener numerosas configuraciones dependiendo de la tarea a realizar [5]. Este tipo de vehículos utilizan motores eléctricos cuya velocidad de rotación es controlada a través de un procesador incorporado y distribuidores de potencia, la cual viene suministrada por baterías del tipo LiFePo4 [6] [7]. Normalmente los UAV tienen un sistema de navegación basado en coordenadas tridimensionales, waypoints. Implementado mediante la conexión de un módulo GPS al controlador de vuelo que informa sobre la posición del mismo en todo momento y permite trazar rutas predefinidas que el vehículo puede recorrer como una secuencia de puntos (waypoints) [8].

Metodología y plan de trabajo - Estudio del estado del arte, que permita recabar información sobre distintos trabajos con UAVs, centrando la atención en los del tipo cuadricóptero. Análisis de los proyectos realizados en otras universidades, diseños ofrecidos por diversas empresas y la observación de los distintos componentes de nuestro sistema y estudio del mercado que nos ofrecen los mismos. - Se realizará un estudio sobre el actual estado de la técnica que se emplea a la hora de construir los dispositivos cuadricópteros. Se analizarán los sistemas actuadores del mecanismo aéreo (motores, hélices, controladores, etc.) analizando las características de los mismos y se realizará una simulación de su capacidad, con el fin elegir los adecuados a la hora de obtener el empuje deseado y las características aéreas requeridas para llevar a cabo las tareas que se exigen. - Para el estudio anterior, será necesario el aprendizaje del lenguaje utilizado en el medio para poder llegar a una mejor comprensión y explicación del funcionamiento del mecanismo. Palabras como GCS, motor brushless, ESC, PWM, LiFePO4, equilibrador de carga, etc. - Al final de los estudios previos, el estudiante deberá ser capaz de reconocer cualquier UAV y explicar cada una de las partes que lo componen. - A continuación, se realizará una evaluación más detallada de las características de cada uno de los componentes para poder diseñar una simulación que cumpla con los requisitos planteados para el vuelo del UAV. - Las tareas previas, permitirán obtener una lista de los distintos módulos comerciales necesarios para ensamblar un cuadricóptero capaz mantener vuelo estacionario y control por GPS. Todos estos elementos se integrarán sobre una estructura mecánica diseñada por la empresa Robomotion.

- Las tareas previas al prototipo del UAV, supondrán el objetivo mínimo a alcanzar por el estudiante en el desarrollo de PFC. - A partir del prototipo implementado, se avanzará en la medida que sea posible con el mismo, para avanzar en los objetivos propuestos en el proyecto global ARGOS, mediante el desarrollo de los módulos que lo componen e integración de nuevos dispositivos. - A continuación se procederá a evaluar el rendimiento del vehículo y se discutirán los resultados obtenidos. Para la coordinación del PFC, se han programado reuniones con el personal de la empresa Robomotion una vez por semana para hacer un seguimiento de los progresos realizados. Durante toda su ejecución este trabajo estará relacionado con otro PFC denominado Sistema de enlace robusto para la teleoperación de un UAV (vehículo aéreo no tripulado) en la plataforma robótica ARGOS. también en el grupo HCTLab y dentro del proyecto global ARGOS. Pese a ser dos proyectos con objetivos completamente independientes, deben estar coordinados, lo cual redundará en el beneficio de ambos estudiantes. Medios a utilizar - Equipamiento ofrecido por la empresa Robomotion así como sus instalaciones. - Material disponible en el laboratorio C-115 de la Escuela Politécnica Superior. - Programas de simulación de vuelo y de empuje obtenidos por motores y hélices (ecalc, drivecalculator, etc.). - Estaciones de control con seguimiento de sistemas GPS.

Bibliografía [1]. Introduction to UAV systems, Fahlstron, P., Gleason, T., Wiley, 4ª Edición, 2012. [2]. En la web http://www.robomotion.es/ [3]. En la web http://copter.ardupilot.com/ [4]. Modelling and Control of a Quad-Rotor Robot, Pounds, P., Mahony, R., Corke, P. CSIRO ICT, Australia, 2007 [5]. Electronics, Power Electronics, Optoelectronics, Microwaves, Electromagnetics, and Radar, Dorf, R., CRC Press, 2006. [6]. Electric Motors and Drives, fundamentals, types and Applications, Hugues, A. 3ª Edición, Elsevier, 2006. [7]. El Bus I2C, de la teoría a la práctica, Paret, D. Editorial Paraninfo. 1995 [8]. Waypoint Guidance for Small UAVs in Wind. Osborne, J. Rysdyk, R., AIAA Infotech&Aerospace, 193 (1-4), pp: 1-12. 2005.