UAV

uavChris Anderson ha finalizado su segunda versión de un UAV (Unmanned Aerial Vehicle) controlado por un LEGO MINDSTORMS NXT y programado en ROBOTC. Chris participa en el Campeonato de Robótica de la FIRST en Atlanta y acaba de mostrar el primer UAV real de LEGO.

Los vehículos aéreos no pilotados por humanos, es decir, con funcionamiento autónomo, se emplean en aplicaciones civiles en las que puede existir peligro para la vida humana, como detección de incendios forestales o seguimiento de catástrofes, en misiones de control del narcotráfico y contra el terrorismo, en ambientes tóxicos o de gran radiación, en aplicaciones de reconocimiento del terreno, investigación, de combate, etc.

uav_lego

La ausencia de piloto obliga a la presencia de algún sistema que controle en tiempo real los parámetros de la dinámica de vuelo y garantizen su estabilidad. Es necesario conocer las rotaciones de la aeronave respecto a su centro de masas. Esto es lo que se denomina pitch, roll y yaw.

F16_pitch_roll_yaw

IMU (inertial measurement uni) es el dispositivo que mide la velocidad de la aeronave, orientación y fuerzas de gravedad. Para ello mide los cambios de los valores de pitch, roll y yaw mediante la combinación de lecturas de acelerómetros y giróscopos.

En la presente aeronave se emplea un sistema obviamente más simplificado, que consiste en:

  • un controlador NXT,
  • dos prototipos de giróscopo iGyro de HiTechnic. No se trata del giróscopo MS1044 que se encuentra en producción. El MS1044 mide velocidad de giro en grados/seg., lo que obliga a un cálculo posterior de integración para extraer los ángulos absolutos (es un problema que también tiene que resolver el Segway que hace uso de este tipo de giróscopos). Pero los nuevos iGyros de HiTechnic aquí empleados, todavía en fase de prototipo, realizan esos cálculos internamente y devuelven directamente el valor del ángulo en grados absolutos, lo que simplifica el programa del NXT. Estos dos giróscopos miden pitch y roll. El cabeceo o yaw se obvia en este caso.
  • Un acelerómetro de 3 ejes para calibrar los giróscopos mediante un filtro Kalman modificado. La información proporcionada por los giros es correcta a corto plazo (segundos) pero errónea a largo plazo (minutos) debido a su deriva en el tiempo, mientras que a los acelerómetros les sucede lo contrario: son incorrectos a corto plazo pero aciertan a largo plazo porque no derivan. La idea es promediar en el tiempo las lecturas del acelerómetro para corregir las derivas de los giros.
  • uav_lego_hardware

  • Un prototipo de servo multiplexor de HiTechnic. Este accesorio ha sido diseñado para uso en RC (Radio Control). Recibe la salida I2C del NXT y la convierte a PWM para controlar los servos. Dispone de 6 canales de entrada del receptor RC que conmuta del RC al NXT (un conmutador de seguridad hardware).
  • Un sensor y capturador de datos GPS (iBlue 747) que se comunica con el NXT a través de bluetooth.

Fuente: Dry Drones.

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