Capitulo1:Antecedentes

Eldiseoyconstruccindelvehculorequiriunainvestigacincuyoproductoesla

mezcladoscaminosdiferentesconantecedentesrelativamenterecientes.Elprimeroesel

mecnico; el diseo de un prototipo de cuatro rotores en las esquinas de unmarco en

formadeXutilizandocuatrohlices.Aunqueeldiseonohasidomuypopular,remonta

a casi 90 aos atrs, y contina siendo objeto de investigacin de nuevos trabajos

importantesendistintosmbitos. El segundoconceptoeselde losvehculosareosno

tripuladoscuyatrayectoriatambinremontaahacemsde50aos.Estetematieneuna

ndolemselectrnicaeincorporatecnologadepuntacuyoavanceprogresadaconda.

El control de este tipo de vehculos ha sido en sumayora a base de control remoto, es

decir, un operador pilotea el vehculo desde tierra e inalmbricamente. Sin embargo,

actualmentesetrabajaconnuevosmtodosdecontrolquenorequierenuncontrolmanual

sino automtico, utilizando micro controladores que analicen y respondan a diferentes

variables,incorporandoas,principiosdeinteligenciaartificial.

1.1 QuadRotors

Los vehculos areosde cuatro rotores oQuadrotors, por su trmino en ingls, se

clasifican como helicpteros debido a que toda su fuerza de elevacin depende

directamentedelosrotoresylapropulsinqueentreganlashlicesacopladasastos.La

ideadehacerunvehculoareodeestetipofuevistaporprimeravezenFrancia,demanos

deljoveningenieroEtienneOemichen,en1920.Ensusegundoprototipo,elOemichenNo.

2,utilizelmismomarcotubularconformadeXqueseusaactualmente. Acoplunas

hlices anchas de 2 aspas en los 4 rotores y utiliz 8 hlicesmuchoms pequeaspara

tratar de estabilizar el vehculo y tener unmejor control. En las figuras 1 y 2 se puede

apreciar este primerdiseo, que logr suprimer vuelo el 14de abril de 1924, logrando

recorrer 320mts aunque slo permaneci en el aire unos cuantos minutos. Oemichen

continu con su investigacin en este tipo de vehculos y aunque demostr que tena la

capacidad y el control suficiente para lograr despegar y recorrer una gran distancia, el

vehculofueconsideradoimprcticoynoselediounacontinuidadniapoyofuturo.

Figura1.1:OemichenNo.2

Figura1.2:OemichenNo.2DibujoTcnico

Casi simultneamente, un ingeniero ruso llamado de Bothezat, fue contratado por el

Ejrcito de Estados Unidos para desarrollar un helicptero con cuatro rotores. Su

prototiposebasabaenrotoresconhlicesde6aspastalycomosemuestraen laFigura

1.3.Elmarcotenabrazosde20metrosdelargo,yestosnoeranparalelosconelpisopara

quelaproyeccindesupropulsinseencontraraensucentrodegravedad. DeBothezat

utilizunmotorde220hpyelpesototaldelhelicpteroerade1610kg.Endiciembrede

1922serealizaronpruebasdondeesteprototipologrlevantarse1.8metrosypermanecer

enelairedurante100segundos. Elejrcitoperdi intersenesteprototipodebidoasu

complejidadenelcontroldevueloysulimitadotiempodevuelo.

Figura1.3:PrototipodeBothezat.

Posteriormenteenlosaos1950ssedesarrollaronprototiposdeQuadrotorscuya

intencinerautilizarloscomercialmenteconlapoblacincivilymilitarmente.Elprototipo,

llamadoConvertawingsA,resultsertodounxito,teniendovariosvuelosexitososa lo

largodeesadcada.Estefueunimportanteavanceyaquesedemostrlaviabilidaddelos

vehculosconcuatrorotoresyademssecomprobsumecanismo decontrolparavolar

horizontalmente. El proyecto fue abandonadopor problemas de presupuesto y no se le

volviadarseguimiento.

Figura1.4:PrototipoConvertawings.

A este tipo de vehculos se les design el nombre de Vehculos con Despegue y

AterrizajeVerticalVTOL(VerticalTakeOffandLanding)porsussiglaseningls.Conel

tiempoy losavancesen laelectrnicanaciunanuevageneracindeQuadrotorsconun

enfoque a serms autopiloteados. Estos vehculos tendran que tener un sistema de

controlelectrnicoysensoresparaestabilizarlo,as comoun tamaopequeoyagilidad

paramaniobrar,concapacidaddevuelotantoenambientescerradoscomoabiertos.

1.2: Vehculos Areos No-Tripulados.

Setienenantecedentesdevehculosareosnotripulados(UAVs)desdelaprimera

guerramundialconeldesarrollodelcontrolremotoporradiofrecuencia.Conformeavanz

latecnologa,lospreciosyeltamaodeloscomponentesseredujeronbastante,logrando

asmayor inters enel tema. La investigacinydesarrollode losUAVs seha realizado

primordialmente por entidades militares de distintos gobiernos, principalmente el de

Estados Unidos de Norteamrica. Uno de los UAVsms conocidos y demayor utilidad

militar es el RQ1 Predator, un vehculo de turbopropulsin utilizado principalmente

paramisionesdemonitoreoyreconocimiento. FuedesarrolladoporlacompaaGeneral

AtomicsAeronauticalSystemsen1994yactualmentesonlosproveedoresde125Predators

usadosporlaFuerzaAreaNorteAmericana.Hoyenda,losPredatorssonlosUAVsms

modernosycapacesyquesondealtorendimiento,dealturamediaydesdeel2005,tienen

tambinlacapacidaddellevarunacargade2misiles.

Figura1.5:UAVRQ1Predator.

Actualmentehaycompaas independientesycomercialesdesarrollandoestetipo

detecnologaprincipalmenteparamonitoreoareo.LacompaaalemanaMicroDronees

quin ha desarrollado un UAV similar al que se tiene en mente construir, pero con la

diferencia que es controlado mediante un control remoto. Cuenta con 4 motores sin

escobillas ubicados en las esquinas de un diseo demarco tipo X, con hlices de paso

invertidoyconunacmaraenlaparteposteriordelvehculo. Actualmenteelvehculose

comercializaparadiferentestareastalescomo:monitoreoareodeteccindesembrados

demarihuana.

Figura1.6:PrototipoMicrodrone.

Otros trabajosde investigacin se realizan endistintas empresasyuniversidades.

Por ejemplo, existe el trabajo que realiza la empresa de aeronutica Boeing,

especficamenteeldepartamentodeinvestigacineinnovacinavanzada:PhantomWorks;

en conjunto con el famoso Instituto de Tecnologa en Massachussetts (MIT), donde

investiganelcontroldevuelodeenjambresdeestetipodevehculos.Utilizanelprototipo

comercialDragonFlyercomobaseyleadaptanmicrocontroladoresysensorescapacesde

comunicarseconotrosvehculosparaevitarsucolisinyparacoordinarelplandevuelo1.

1OficinadeNoticias:MIT.http://web.mit.edu/newsoffice/2006/flyingrobots.html