31 May

Wiki drone: elegir el frame correcto para el drone

Autoevaluación

Cuando vamos a construir un drone, lo primero que debemos hacer es una composición de lo que queremos, hay algunas preguntas básicas, como un test de autoevaluación necesario previo a cualquier desembolso. Este test debe ser más exhaustivo conforme más ambicioso es el proyecto, algunas de las preguntas que nos debemos hacer antes de construir nuestro drone son las siguientes:

  • Presupuesto: ¿de cuánto presupuesto dispongo para construir mi drone?
  • Tiempo: ¿dispongo del tiempo suficiente para lidiar tanto con el montaje del drone, como con los problemas que seguro surgirán durante el camino?
  • Utilidad: ¿para qué quiero usar mi drone?
  • Carga: en función de la utilidad, ¿cuál es la carga máxima en equipo que llevará?

Este tipo de preguntas, son básicas,  debemos plantearnos tantas como sean necesarias para definir el proyecto de construcción del drone, obviamente, con un kit-drone tenemos las preguntas básicas resueltas, ya que partimos de la base de que tendremos un drone suficientemente equipado como para llevar una gopro y un gimbal, o cualquier equipo inferior en peso a estos.

Vamos con lo primero (iremos definiendo componentes conforme las entradas el blog avancen), el chasis o frame de nuestro drone:

Elegir el chasis o frame para nuestro drone

El frame es una parte fundamental para nuestro drone, es la base de la que literamente, colgará todo.

El frame de un drone tiene cuatro partes fundamentales que debemos considerar:

  • Estructural
  • Tamaño
  • Portabilidad
  • Configuración

Vamos a describir la función de cada una:

Estructural:

El frame o chasis de un drone debe estar calculado para poder soportar una carga con la mínima deformación y transferencia de vibración posible. No es lo mismo pensar en un chasis para soportar 9kg como en el caso de nuestro hexacóptero profesional, a un chasis para soportar el peso de una batería, una gopro y un gimbal. Los materiales son distintos (carbono en el primer caso, y plástico y fibra de vidrio en el segundo) al igual que las estructuras que conforman los brazos.

Estructura flectando

Para casos donde tenemos que soportar mucha carga, las secciones tubulares de fibra de carbono son nuestras amigas, en el caso de nuestro hexacóptero profesional, son tubos de 25mm, mientras que en nuestro kit drone, son estructuras planas con refuerzos en patrón triangular.

Nunca veréis un “heavy lifter” que es como se llama a los drones que levantan mucho peso, con una estructura de brazo parecida a las de los F450 o F550, sino que siempre llevarán estructuras tubulares, bien sea redondas o cuadradas en sus brazos, precisamente para tratar con la torsión y la flexión de la mejor manera posible.

Drone heavy lifter con estructura tubular modificada

En resumidas cuentas, estructuralmente nos interesan brazos de sección tubular para drones que van a estar sometidos a mucha carga, y nos es indiferente mientras sean rígidos para drones más pequeños (pensad en los drones de carreras, que simplemente llevan plaquitas de carbono aligeradas con agujeros)

Tamaño:

La autonomía de un drone en vuelo está directamente relacionada con los KV de sus motores y con el tamaño de sus hélices. Una regla sencilla para buscar un drone que aguante mucho tiempo volando son hélices grandes y motores de muy bajos KV (de 400KV para abajo)

Drone de larga autonomía, se les caracteriza por brazos largos, hélices grandes y poca capacidad de carga

El problema que tiene esto es el dimensionamiento del drone, ya que para albergar hélices grandes, es necesario tener brazos grandes, para que no choquen entre sí.

Cuanto más grandes son los brazos de un drone, más esfuerzos a flexión tenemos, pensad en una regla de plástico, cuanto más larga es, menos nos costará flectarla, esto es algo que está directamente relacionado con la resistencia estructural que comentábamos anteriormente, y sin duda es algo a tener en cuenta.

Volviendo a la comparativa, en nuestro hexacóptero profesional, el diámetro total del chasis es de aproximadamente un metro, permitiendo albergar hélices de 17 pulgadas en cada uno de sus 6 brazos.

Podríamos tratar con una configuración de quad coaxial, pero estaríamos repartiendo más carga en 4 brazos en lugar de 6. Tendríamos más espacio para poner hélices mayores, pero la carga sería mayor por cada brazo, pudiendo acabar en un fallo estructural si el chasis no está bien elegido/diseñado.

Portabilidad

Uno de los factores que nos afectan cuando nos construimos o compramos un drone, es lo portable que este pueda llegar a ser, en resumen: si nos cabe en una mochila, en el maletero o si tenemos que comprar un remolque para llevar a la criaturita al campo de vuelo.

En el mercado existen muchos drones plegables, o sistemas de plegado para nuestro drone.

Drone plegable DJI MAVIC

Tanto DJI como Tarot parecen haberse entusiasmado últimamente con estos sistemas, podemos ver que los drones profesionales de ambas marcas cuentan un sistema de plegado rápido y resistente pero con una marcada limitación en peso por el mecanismo.

A la hora de diseñar nuestro chasis, o elegirlo, el sistema de plegado debe ser una de las claves de nuestra elección, asegurándonos de que este es lo suficientemente fiable para desempeñar bien el trabajo de mantener los brazos unidos al frame en vuelo.

Huid de sistemas de plegado de plástico que parecen demasiado bonitos para ser verdad ya que no es lo mismo el número de ciclos de desgaste que pueda presentar una unión de carbono y metal, con los ciclos de desgaste del plástico, que como todos sabemos, es muy inferior.

Configuración:

Existen numerosas formas de configurar nuestro drone, y no siempre los diseños más rompedores son los mejores

Dentro de la configuración, podemos establecer dos subgrupos, los coaxiales y los de un motor por eje

  • Coaxiales: son configuraciones donde un mismo brazo, alberga dos motores cuyos rotores giran en sentidos opuestos. A pesar de que permiten una mayor carga por brazo, la NASA comprobó que son menos eficientes que las configuraciones de un solo rotor
  • Un solo motor por eje: es la configuración clásica y simple, para tener la misma capacidad de carga que los coaxiales, debemos tener el doble de brazos (o casi, por la pérdida de eficiencia que comentábamos anteriormente)

Empecemos por los de un solo motor por brazo:

  • Tricopter
  • Quadcopter
  • Hexa, octo, etc etc

Tricopter:

Nos permite ahorrar en motores, pero añadimos complejidad mecánica, ya que es necesario un servo en el rotor de cola que nos permita hacer el movimiento de guiñada con nuestro drone.

Son menos estables, ya que los pares de los motores no están contrarrestados

Quadcopter:

Es la configuración más eficiente, los pares de los motores están contrarrestados y es estable. El único punto en contra es que permite menos capacidad de carga que sus hermanos mayores, si bien dará una mayor autonomía

Quadcopter

Hexacopter, Octo, etc etc

Permite poner tantos motores como nuestra controladora de vuelo nos permita, estamos sacrificando autonomía en virtud de aumentar la carga máxima que somos capaces de levantar con nuestro drone. Igualmente, relaja la carga por cada brazo, al tener más donde repartir. En función de la potencia de nuestro drone y de las capacidades de nuestra controladora, nos permitirá seguir el vuelo en condiciones de pérdida de un motor o fallo del mismo, lo cual lo convierte en una elección obligatoria si miramos por el lado de la seguridad.

Octocopter

Chasis coaxiales

Y6: se trata de una versión de hexacóptero coaxial, tenemos un número par de rotores, luego los pares se ven compensados. El principal beneficio que tenemos con este tipo de chasis es el ahorro de espacio que representa frente a un hexacóptero tradicional. La principal desventaja es que estamos sobrecargando a la estructura, portando el doble de peso en un mismo brazo respecto a la configuración de hexacóptero.

Hexacóptero coaxial

X8: un octocóptero coaxial, ocuparía el mismo espacio que un quadcóptero, pero nuevamente cargando la estructura

Octocopter coaxial

No se puede pasar de una configuración de un solo rotor por brazo a doble rotor (coaxial) sin antes pararnos a pensar en el punto estructural, ya que si calculamos mal, el error se puede pagar caro.

05 Mar

Drones para pescar

Está claro que los drones han venido para quedarse, y prueba de ello es que cada vez se usan en un mayor número de situaciones.

Siguiendo la estela del sector primario que llevábamos en el blog (si os acordáis estuvimos hablando sobre la agricultura de precisión) hoy toca hablar sobre las ventajas que un drone puede dar en la pesca y cómo desde kit-drone, vamos a lanzar un drone para pescar

Primero vamos a calentar motores viendo unas imágenes de cómo un drone puede usarse para pescar de una forma muy eficiente, y luego vamos a ver cuál va a ser la propuesta mejorada de kit-drone para el mercado hispanohablante

Como podemos ver, tenemos un hexacóptero coaxial (las configuraciones coaxiales son menos eficientes que las de un solo rotor por brazo) con un sistema de suelta en la panza, controlado de forma remota por una emisora Taranis.

Todo el sistema puede ser controlado desde tierra con la telemetría, de modo que podemos conocer tanto la posición como la altura de nuestro drone en un mapa en tiempo real.

Nuestro Drone para pescar llevará lo siguiente:

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13 Ene

Tendencias en drones 2017

Las tendencias en los drones de 2017 irán marcadas por los sistemas de visión, que serán prometedores en el desarrollo de sistemas sense&avoid que mejorarán la seguridad general de operación. Pero para entender el por qué de esta tendencia, tenemos que entender un poco de la historia reciente del desarrollo de RPA

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01 Dic

Qué diferencia hay entre un sonar y un LIDAR

Cuando queremos que nuestro drone se mantenga a una distancia fija del suelo que tiene por debajo, no podemos recurrir al barómetro ni al gps, ya que estos nos ofrecen una medida RELATIVA desde el punto de despegue, y que además, todo sea dicho de paso, va ganando error conforme pasa el tiempo.

Si lo que queremos es pone nuestro drone en loiter o alt-hold y que mantenga perfectamente la altura, tenemos que recurrir a sensores externos que capturen la distancia al suelo con mayor precisión.

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18 Nov

Como hacer un cable disparador de cámara para fotogrametría

En esta entrada, veremos cómo hacer un cable que dispare la cámara que estamos usando para fotogrametría desde nuestra controladora de vuelo.

Lo primero que necesitaremos será un cable Mini USB para preparar el disparador y el extremo de un cable de servo cualquiera de 3 pines, un soldador y termoretráctil pequeño, de 1-2mm de diámetro.

Cable mini usb para hacer un disparador de cámara

Cable Mini USB

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04 Nov

Cámara para fotogrametría barata

Si ayer hablábamos de la guía e índice para poder hacer trabajos de fotogrametría low cost o amateur, hoy seguimos con el siguiente punto de ruta, la cámara.

En primer lugar, vamos a centrarnos en la estabilización. Para fotogrametría, es importante que las fotografías, o la óptica de la cámara esté mirando justo al punto que hay bajo nuestro drone, sino el software tiene que aplicar correcciones y además de tardar más, nos dará una menor precisión.

Para ello usaremos el gimbal del kit, adaptado de una manera algo peculiar:

Adaptando el gimbal

Nosotros siempre colocamos nuestra cámara de acción sobre la bandeja de la cámara del gimbal, algo así:

Gopro colocada en gimbal de 2 ejes

Como colocar la cámara en el gimbal

Esto se puede hacer en este tipo de gimbals porque la cámara tiene poco peso, y al gimbal le resulta sencillo moverse y estabilizar.

Con la cámara para fotogrametría que nosotros vamos a usar, esto no se puede hacer por dos razones

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28 Oct

Tutorial fotogrametría paso a paso

En esta serie de entradas, nos vamos a centrar en cómo usar un Kit-Drone para hacer trabajos de fotogrametría a bajo coste, o fotogrametría amateur, como lo prefiráis.

Generalmente, para hacer trabajos de fotogrametría, no solo es necesario un drone, sino un topógrafo que sepa lo que hace. Aunque el workflow (el sistema de trabajo) a priori pueda resultar muy sencillo por las facilidades que nos pone el software, la fotogrametría no deja de ser una aplicación directa de la trigonometría, y por tanto de las matemáticas.

Por suerte nuestros drones tienen en su estación de tierra un completo sistema que te permite evaluar casi todos los parámetros necesarios para poder empezar a hacer nuestros pinitos en este campo.

Vamos a empezar por lo que necesitamos para comenzar en este tutorial, aunque podrás seguir los pasos sin necesidad de tener un drone:

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13 Oct

Hack Gopro Karma: como hacer un Gopro Karma por la mitad de precio

Hace poco hablamos en el blog sobre la guerra que hay entre DJI y GOPRO y la verdad es que ambos han sacado dos muy buenos productos, pero a precios algo privativos para el consumidor de a pie, y lo pero de todo, no hackeables

Por suerte, hoy día, y gracias a la impresión 3D y el hardware libre casi todo es hackeable, al menos en parte, así que os voy a explicar cómo tener un drone como el Karma, a mitad de precio.

Imagen del Karma Grip

Karma Grip es el gimbal de mano de Gopro

Vamos a empezar por una lista de pros y contras, para que no perdáis el tiempo:

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03 Oct

Dos drones que no compro ni con tu dinero

Esta semana pasada, como ya sabéis muchos de vosotros, ha venido marcada por el lanzamiento de dos bestias pardas en lo que a drones se refiere, no por su potencia, sino por su potencial.

Junto a estos dos, ha salido otra pareja de drones al aire, se trata del bebop 2 y del breeze, dos drones, que desde mi punto de vista, han nacido muertos.

Ya no es porque cuesten 554€ y 500€ respectivamente (un kit-drone se los papea por 200€ menos), sino por sus limitadísimas opciones, se trata de lo cerrado dentro de lo cerrado, os cuento:

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30 Sep

El futuro de la agricultura de precisión

Tercera entrada para poner fin al trío sobre la agricultura de precisión, si algún día tenemos que volver a hablar de esto, no os preocupéis, volveremos.

En primer lugar, si llegas aquí de rebote por el buscador, primero léete estas dos entradas para ponerte al día sobre qué es la agricultura de precisión:

Vale, ahora que estás al día, quiero que sepas que esta entrada es algo totalmente a título personal, es decir, es simple y llanamente lo que pienso sobre las tendencias futuras que tendrá esta no tan nueva corriente, que cada vez se “democratiza” más.

Actualmente la agricultura de precisión tiene un claro cuello de botella. Casi cualquiera puede tener un drone preparado para agricultura de precisión con una cámara multiespectral, programarle una ruta, lanzarlo y finalmente componer un mosaico multiespectral con las imágenes que ha captado la cámara, si, el mapa de colorines.

Es poco más complejo que hacer esto:

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