diseño y construcción practica de un multicóptero
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MONTAJE DE UN CUADRICOPTERO X525TRANSCRIPT
Diseo y construccin practica de un multicptero
Diseo y construccin practica de un multicptero Realizado por: Jess Calatayud Rodrguez
Tutores: Jose Lus Calvo Rolle Xose Manuel Vilar Martnez Junio 2014
Escola Universitaria Politcnica
1SumarioIntroduccinEstado del artePrincipio de funcionamientoAnlisis de las solucionesConfiguracinProblemas y soluciones Normas de seguridadResultados finalesTrabajo futuroPreguntas
IntroduccinVehculo areo no tripulado2 tipos principalesAeronave que vuela sin tripulacin.Dirigidos por control remotoAutnomos
Ala fija Ala rotatoriaLa fuerza del motor (empuje) se convierte en velocidad. La fuerza de sustentacin es proporcional a la velocidad Ala fija
Qu pasara si quisiramos quedarnos inmvil en el aire?VENTAJAS:
Gran velocidadGran altura
IntroduccinVehculo areo no tripuladoAla rotatoriaLa fuerza del motor es directamente la sustentacin
VENTAJAS:
Gran estabilizacin Despegue y aterrizaje de forma paralela al plano terrestreMuy buena navegacin en ambientes interiores o espacios pequeos
Vehculo areo no tripuladoIntroduccinIntroduccinVehculo areo no tripuladoTipologa
Ala RotatoriaCuadricpteroHexcpteroOctocptero4 hlices6 hlices8 hlicesXX hlicesRendimiento ms bien pobre
Vuelos de 5 metros sobre el suelo
De Bothezat, 1923Cuadricptero
Evolucin histricaAlta capacidad para permanecer inmvil
Alto rendimiento
Introduccin20147Estado del ArteClasificacin
Recreativos
Parrot Ar DronePhantomFciles de usarBajo costo (300-800 Euros)Plataformas cerradas, no modificables
Estado del ArteClasificacinRecreativos- Aficionados
Basados en plataformas open source Capacidad de procesamiento limitada (micros de 8 bits, poca memoria)Difcil de modificar el software de vueloArquitectura de software pobre
Estado del ArteClasificacinProfesionales
Fotografa areaDiseo orientado a la carga til Alta confiabilidadAlto costo Soluciones completamente cerradas en cuanto a softwareEstado del ArteClasificacin
Quadrotor policialInvestigacinRaffaello DAndre, profesor en el Instituto Federal Suizo de Tecnologa 4:30, 10:15
Diseados a medida para cada experimentoDiseos y hardware no abiertos (ni disponibles)
Estado del ArteClasificacinEstado del ArteClasificacinInvestigacinPlataforma de estudioModelado de sistemas fsicos Teora de control Sistemas Embebidos Procesamiento de seales Procesamiento de imgenes y video
- Bajo costo - Relativa facilidad de construccin - Reducida cantidad de partes mvilesreas de investigacin:
Estado del ArteAplicacionesEvaluacin del tendido elctrico
Produccin de vdeo y fotografaEvaluar el estado de parques elicos, huertos solares o tendido elctricoControl y monitorizacin del estado de los cultivosRealizacin de mapas geolgicosPrevencin y control de incendios
Apoyo en bsquedas y rescates14Estado del ArteLegislacin
(AENA)No est permitido el uso de drones con fines profesionales sin certificacinUso profesional- Menos de 100 metros de altura - No pueden volar sobre ncleos urbanos ni sobre grupos de poblacin Deportivo o Ldico(FAE)AeronaveAeromodelo
Estado del ArteLegislacinCarnet de Piloto Certificadores Operadores 2 Cursos
Principio de funcionamiento
Sistemas de referenciaConfiguracion XConfiguracin +CuadricpteroArmaznControladora de vueloRadioBateraActuadores
Partes
Principio de funcionamientoCuadricptero
AlimentacinPrincipio de funcionamientoCuadricpteroDiagrama de bloquesPrincipio de funcionamientoCuadricptero
Sentido de rotacin de las hlicesPrincipio de funcionamientoCuadricpteroGrados de libertad
Principio de funcionamientoCuadricpteroControlador PID
Caso RealExisten ciertas variaciones en las fuerzas generadas por los motores: - las constantes de los motores son diferentes - las velocidades angulares giran a distintas revolucionesAnlisis de las solucionesObjetivosInvestigar sobre la capacidad de los cuadricopteros de realizar un vuelo esttico y desplazamientos con cambios de orientacinImplementar un UAV, modelo cuadricptero Controlado remotamente por un operador en tierraDe uso recreativo civilBajo coste Open sourceSistema estable
ModeloKit X525 Crius Multiwii V2.5Peso1131grDiagonal mayor600mmHlices recomendadas10x4.5Batera recomendada3S, 11.1v 2200mahMotor recomendado1000KvCorriente ESC20AAnlisis de las solucionesCaractersticas del cuadricopteroAnlisis de las solucionesArmaznEs el soporte fsico donde van anclados los componentes
Armazn de fibra de carbono y aluminio (X525)PesoResistenciaPrecioAnlisis de las solucionesAlimentacin
Para alimentar el cuadricoptero Batera Li-po de 11.1 v, 2200mha, 25CPesoCompacidadCapacidadAuto-descargaAnlisis de las solucionesMotoresSern los encargados de hacer mover las hlices
Motor Brushless (CA y trifsicos)MantenimientoKV (Revoluciones por voltio)EficienciaAnlisis de las solucionesESC (Electronic Speed Controller)
Convierte la CC de la batera en CA trifsicaAmperios admisiblesRegular la tensinDoble funcinESC de 20AAnlisis de las solucionesHlices
Unidas a los motores crearan la propulsin necesaria.Largo de punta a punta Paso: ngulo de torsin Letra : normal o al revs.Hlices 10 x 4.5 (CW, CCW)Anlisis de las solucionesHardwareControladora de vueloEs el componente electrnico que se encarga de la comunicacin y la estabilizacin el cuadricopteroAlternativas de fabricacin:Hecho desde cero (DIY)
Unin de IMU + Micro
Controladoras integradasMicrocontrolador
IMU (Sensores)
Puertos (comunicacin)
Mdulo FTDICrius Multiwii V2.5Anlisis de las solucionesHardwareControladora de vuelo
Anlisis de las solucionesSistema de Radio
Mnimo de 4 canales
2.4 GHz
Se encarga de la comunicacin entre el piloto y el cuadricoptero.TransmisorReceptor:Es el mando que tenemos para mover el cuadricopteroRecibe las ordenes que le da el operador en tierraAnlisis de las solucionesOtros
Cargador de bateras Li-poMedidor de volteje (alarma)Para el mantenimiento de estas bateras ser necesario un cargador de bateras li-poRecomendableAnlisis de las solucionesOtrosMdulo Bluetooth
Programador ESCMdulos Recomendables!!ConfiguracinSoftware
ArduinoMultiwiiConfCargar el cdigoConfiguracinActivar/desactivar funciones del cdigo MultiWii35MultiwiiConfConfigurar 3 cosas bsicasDesarrollado y disponible de forma gratuita No est relacionado con un producto comercial En el proyecto Multiwii la comunidad puede mejorar el cdigoModos de vuelo del cuadricoptero PIDCurva del aceleradorConfiguracinSoftware36MultiwiiConfAjustes PID
EstableAcrobticoAumentar el PID Reducir el PID ConfiguracinSoftware37Comprensin del P, I, D
Cantidad de fuerza correctiva
P
Tiempo promedio durante el cual se muestrea el cambio angularI Velocidad a la que se devuelve a su posicin originalD ConfiguracinSoftwareMultiwiiConf38SoftwareMultiwiiConfCurva del acelerador
Las variaciones en la zona central sean ms suaves
En los dos extremos del recorrido ms bruscas
Configuracin39SoftwareMultiwiiConfModos de vuelo
ModoGiroAccBarSonarMagGPSptico Sensor AcroXLevelXXHorizonteXXHeadFreeXXXAltitud HoldXXXGPS Volver a inicioXXXXGPS WaypointXXXXGPS HoldXXXXA prueba de fallosXConfiguracin40Problemas y Soluciones
Calibracin de los motoresVibracionesVibrometroProblemas y SolucionesBalanceo de las hlicesVibraciones
Problemas y SolucionesProtecciones
Protector de Porex
- Mucho peso- Muchas vibraciones- Muy robusto- Menor peso- Ms simple- Menos robusto- Mas frgilProtector con varillas de madera Problemas y SolucionesInsumos
Normas de seguridadEquipo de seguridad
Su primera prioridad debe ser absolutamente la seguridad de usted mismo y de la gente.Normas de seguridadDebido a un error del piloto, hardware o del software puede ocurrir accidentes inesperados.
Mantener una distancia segura con el cuadricoptero entre usted mismo, espectadores y obstculos.
Evite hlices de fibra de carbono ultra rgidas
Cuidado con la carga/descarga de las bateras Li-po
MULTIWIIPlataforma experimentalResultados FinalesPruebas en el laboratorio
Resultados FinalesPruebas en el exteriorTrabajo futuros
Sensor ultrasonidoGPSPreguntas
Gracias por su atencin