Manufactura, modelado y control de un cuadricóptero con comunicación inalámbrica Wi-Fi integrado al ecosistema Robotat.

Abstract

En este trabajo se planteó el desarrollo de un vehículo volador no tripulado de cuatro motores que pueda ser utilizado para el diseño y evaluación de controladores de vuelo dentro del ecosistema Robotat del laboratorio de Robótica de la Universidad del Valle de Guatemala. Para el desarrollo del dispositivo se planteó el bajo costo económico y la accesibilidad de todos los componentes de forma local (Guatemala) como las características más importantes. El trabajo se dividió en tres partes principales. En la primera parte se describe el proceso de selección de los motores sin escobillas, controladores electrónicos de velocidad y hélices, así como el dimensionamiento utilizado para generar un marco estructural capaz de soportar el peso de los componentes y asegurarlos sin deformarse significativamente. En la segunda parte se detalla el entorno de simulación desarrollado con la herramienta de MATLAB, y la forma de interactuar con los archivos para que el usuario pueda editar de forma sencilla el controlador que se desea evaluar en la simulación. Asimismo, se presenta el controlador proporcional-derivativo utilizado para mantener el drone en estado de hovering y su implementación en el microcontrolador ESP32 utilizando lenguaje C. Para validar el comportamiento del controlador se utilizaron tres pruebas de vuelo diferentes, incluyendo una serie de gráficos que muestran la respuesta de velocidad de los cuatro motores respecto a los ángulos de entrada de una Unidad de Medición Inercial. Por último, se realizó la integración entre el sistema de captura de movimiento OptiTrack y el drone para recibir información en tiempo real de la posición y orientación dentro del espacio que cubre el sistema. Cada una de las partes se desarrolló con la investigación previa, el desarrollo e implementación, y finalmente un proceso de validación de resultados comparados con estándares fijados al inicio. (A)