Especialistas en control automático en sistemas de la Unidad Académica Multidisciplinaria Reynosa Rodhe (U.A.M.R.R.) de la Universidad Autónoma de Tamaulipas (UAT) diseñaron un nuevo sistema automatizado de vuelo para vehículos aéreos no tripulados (UAVs), cuyo propósito inicial es la captura de fotos y la transmisión de videos en tiempo real para estudios de riesgo e impacto ambiental, además de la creación de mapas y planos de México.
Estos UAVs, también llamados drones (abejorros en inglés), funcionan por medio de una configuración aerodinámica que permite un vuelo seguro aun en situaciones ambientales desfavorables gracias a unos sensores que automáticamente miden el ángulo de inclinación de la nave, en este caso un helicóptero de cuatro hélices.
Una vez hecha la medición de los ángulos, electrónicamente se manda esa información al microcontrolador o cerebro de la operación, donde se interpretan los valores adquiridos. De ese modo el drone puede saber si es necesario acelerar o disminuir la velocidad de sus motores para mantener estabilizado el helicóptero en el aire, explicó Gerardo Romero Galván, especialista en control automático de sistemas de la UAT y líder del proyecto.
Los sensores desarrollados por la UAT están basados en sistemas electromagnéticos, lo que significa que al iniciar el vuelo comienza una serie de movimientos que sirven para detectar la posición del helicóptero, además de los tres ángulos de inclinación conocidos como roll (girar), yaw (virar izquierda-derecha) y pitch (arriba-abajo).
Por ejemplo, durante el vuelo este sensor señala que el drone se inclinó ligeramente 10 grados en dirección al norte, y el microcontrolador calcula el nuevo valor (10) y hace una operación aritmética con la medida inicial, que es cero y se reconfigura la estabilidad de vuelo para evitar que se caiga.
El especialista de la UAT comentó que la tecnología del llamado sensor central inercial es utilizada en la industria automotriz para detectar choques, volcaduras, o cuándo se deben ajustar los cinturones o expulsar las bolsas de aire.
El helicóptero pesa menos de 700 gramos y mide 80 centímetros de largo por 50 de alto, es capaz de identificar y evitar obstáculos porque cuenta con una especie de radar que funciona con ondas ultra sónicas, y de igual modo puede determinar la distancia y altura a la que vuela el drone.
Para controlar el helicóptero y que todas estas funciones fueran posibles, el equipo de ingenieros creó un algoritmo basado en técnicas de control robusto. Para ello primero fue necesario desarrollar un modelo matemático basado en ecuaciones que representaran el comportamiento físico del drone a la hora del vuelo.
El cálculo se realizó por medio de una simulación en computadora, que arroja una serie de datos que sirven para fabricar los algoritmos de vuelo, que se insertan al microcontrolador para que el cerebro del sistema se encargue de resolver cualquier problema durante el vuelo.
Se estima que en un futuro sea posible utilizar la capacidad de volar de manera autónoma de los drones para aplicaciones de detección de incendios forestales, inspección de oleoductos de combustible, detección de fallas en líneas de alta tensión, supervisión en zonas costeras, detección de contaminantes ambientales.
Es importante destacar que las aplicaciones de estos vehículos son muy diversas tanto en el dominio civil como en el militar; en éste último existen más avances.
En los últimos tres años el cuerpo académico de ingeniería electrónica de la UAT ha establecido una red de colaboración con la Universidad Tecnológica de Compiegne, la Universidad de Picardie Jule Verne y la Universidad de Sydney, las primeras dos ubicadas en Francia y la última en Australia, para crear más especialistas en el control de vehículos aéreos no tripulados.
