Quadrotor Autónomo de Arquitectura Abierta, QA3

U.T.N. PID 1484 SCTyP-UTN Nro.220/11

Datos del proyecto

• Director: Ing. David A. Gaydou

• Codirector: Ing. Gastón Araguás

• Fecha de inicio y fin: 01/05/2011 al 30/04/2013 Prórroga: 31/12/2013

• Integrantes:

  • primer año: Pérez Paina Gonzalo, Redolfi Javier Andrés, Paz Claudio José, Gonzalez Dondo Diego, Henze Enrique Agustín

  • segundo año: Pérez Paina Gonzalo , Paz Claudio José, González Dondo Diego, Henze Enrique Agustín

  • tercer año: Pérez Paina Gonzalo, Paz Claudio José, González Dondo Diego

Presentación del proyecto

Descripción

En el presente proyecto se plantea la continuidad del desarrollo de una plataforma robótica voladora cuatrirrotor para ambientes interiores aplicable al desarrollo, prueba y validación de algoritmos de control y navegación integrando información sensorial proveniente de visión por computador. El desarrollo se inicia en 2010 a partir del trabajo final de la carrera Ingeniería en Electrónica de la UTN-FRC llevada a cabo por alumnos de la misma en el Centro de Investigaciones en Informática para la Ingeniería bajo la dirección de investigadores pertenecientes a este. Esta plataforma consta de cuatro motores brushless con hélice orientados en forma vertical de modo que el empuje producido provee sustentación a una estructura que soporta la electrónica de control, los sensores de medición inercial y otros sensores como cámara, medidores de distancia ultrasónicos; además de las baterías y electrónica de potencia. Las características más importantes de estos robots son la capacidad de realizar vuelos estáticos (hoovering), la simplicidad y robustez de los mecanismos de control, los bajos costos de construcción y mantenimiento; aunque por otro lado presentan características dinámicas complejas inherentemente inestables que demandan lazos de control de alta frecuencia con señales de realimentación de alta calidad para conseguir estabilizar la plataforma. La versión prototipo obtenida hasta el momento demuestra que es posible lograr la estabilización mediante el control de actitud utilizando mediciones provenientes de sensores inerciales. Sin embargo, para que el sistema sea plenamente funcional para el tipo de experimentación al que se lo pretende aplicar, es necesario contar con un lazo más de control de posición, para lo cual es necesario incorporar sensores que permitan localizar al robot en el espacio de configuraciones del mismo. En este proyecto se pretende completar el desarrollo del prototipo con el fin de alcanzar el índice de desempeño, el grado de confiabilidad y ajustarse a los protocolos de interfaz definidos en el centro de investigaciones para sus plataformas experimentales. En este sentido se necesita mejorar los siguientes aspectos técnicos:

• Reducción de peso de las estructuras de soporte.
• Rediseño de las estructuras de protección.
• Protección de los acumuladores y rediseño del conexionado eléctrico para sistema de carga y alimentación externa.
• Incorporación de comunicación inalámbrica ieee802.11
• Mejoramiento de las técnicas de fusión de mediciones de sensores inerciales mediante aplicación de filtrado por el método de Kalman.

Además se pretende ampliar las capacidades sensoriales incorporando sensores para mediciones absoluta como:

• Sensores para visión
• Sensores ultrasónicos

que permitan estimar la localización espacial del robot. También se pretende aumentar la versatilidad mediante la programación algoritmos de control de posicionamiento.

Objetivos

Objetivos generales

• Obtener una plataforma robótica voladora cuatrirrotor para ambientes interiores aplicable al desarrollo, prueba y validación de algoritmos de control y navegación integrando información sensorial proveniente de visión por computador.

Objetivos particulares

• Rediseño de las estructuras de soporte y protección con el fin de reducir el peso, mejorar la robustez y facilitar las tareas de montaje/desmontaje de componentes.
• Implementar el enlace inalámbrico por medio de wifi, ieee802.11
• Implementar algoritmo de filtro de Kalman para la fusión de las mediciones provenientes del acelerómetro y del giróscopo.
• Implementar sistema de visión por computador para determinar posición y velocidad del robot.
• Codificación de algoritmos para vuelo estacionario y posicionamiento con orientación final.

Plan de investigación

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