4copter: IMU de 10dof (II) - Presentación

Nivel de diseño

En robótica se definen 6 niveles de diseño, en un claro paralelismo con los niveles de la OSI en programación:

1. Nivel Físico: Comprende la estructura física, las unidades motoras y las etapas de potencia.
2. Nivel de Reacción: Está formado por el conjunto de sensores y los sistemas básicos para su manejo.
3. Nivel de Control: Incluye los circuitos más básicos que relacionen las salidas de los sensores con las restantes unidades.
4. Nivel de Inteligencia: Abarca la planificación a largo plazo.
5. Nivel de Comunidad: Se trata de la puesta en funcionamiento de más de un robot dentro de un mismo entorno de forma simultánea y sin que ninguno de ellos tenga conocimientos explícitos de la existencia de otros en su mismo entorno.
6. Nivel de Cooperación: Comprende los sistemas donde a partir de un nivel de comunidad se planifican o programan los robots para que tengan conocimiento de la existencia de otros, de manera que posean la capacidad de cooperar para el buen desarrollo de una tarea.

El objetivo de este proyecto es la de realizar un UAV (Unnamed Aerial Vehicle) de cuatro motores (también conocidos como cuadrópteros), que contenga un sistema de navegación que estabilice el UAV (piloto). Se realizará el diseño en los niveles 1, 2 y 3 (definidos anteriormente), de esta forma se deja como líneas futuras los niveles 4, 5 y 6 (planificación a largo plazo, comportamiento en comunidad y cooperación).

Líneas de actuación

Este proyecto puede ser el germen que de paso a una gran cantidad de proyectos. Vamos a definir algunos ordenándolos por niveles de diseño (ver apartado anterior):

1. Nivel Físico
   
   • Diseño de un ESC para un mayor control de los motores: control vectorial del motor (Field Oriented Motor), generación de las fases con PWM con tercer armónico o SVPWM para un mayor aprovechamiento de la energía, comunicaciones de los ESC por I2C o SPI para una respuesta rápida de los motores.
   • Diseño de estructuras de 3, 4, 6 u 8 hélices, se puede cambiar la estructura del cóptero para utilizar más o menos motores. Más motores generalmente implicarán una mayor estabilidad al conjunto y un número menor de motores generalmente implicará menor consumo y mayor agilidad.
2. Nivel de Reacción
   
   • Añadir sensores para mayor control del equipo: acelerómetro, giroscopio, barómetro, receptor GPS, brújula, etc.
   • Añadir sensores para mayor conocimiento del entorno: cámaras, sensores láser, ultrasonidos, infrarrojos, etc.
   • Software para la fusión de datos de los sensores: DCM, quaterniones, filtros de Kalman, algoritmos predictivos, etc..
3. Nivel de Control
   
   • Añadir un hardware para aumentar la potencia de cálculo y el control de misiones a largo plazo: micro-PC, raspberry pi (y similares), teléfonos inteligentes, etc.
   • Inclusión del protocolo MAVLink para el control y la telemetría del vehículo. El protocolo MAVLink (Micro Air Vehicle Comunicatión Protocol ) se está convirtiendo, actualmente en uno de los más usados por lo que sería interesante incluirlo para el control y la telemetría del vehículo.
4. Nivel de Inteligencia
   
   • Software para misiones a largo plazo: mapeado de entornos, seguimiento de objetos o personas, cálculo de la posición en interiores, reconocimiento del entorno./li>
     
5. Nivel de Comunidad
   
   • Software para el control de comunidades: algoritmos de enjambre (swarm).
6. Nivel de Cooperación
   
   • Software para el control de la cooperación entre equipos: inteligencia distribuida.

S2

Ranganok Schahzaman