Investigación + Desarrollo

Queremos ser parte de los avances tecnológicos que los VANTs van a traer a nuestras vidas, colaborando con las organizaciones que están haciendo realidad estos proyectos.

Desarrollos en conjunto con la UNR

DOS firmó un acuerdo estratégico con la Universidad Nacional de Rosario (UNR) para la investigación y desarrollo de vehículos aéreos no tripulados (VANTs).

Proyectos

Un drone logra la sustentación a través de un sistema de propulsión que está compuesto principalmente de la batería, los motores y las hélices. Estas son las encargadas de proporcionar el empuje necesario para levantar el equipo. Este empuje es una fuerza que se genera al hacer girar las hélices, ya que estas tienen un diseño de forma semejante al de un ala de un avión, aplicándose así, los mismos principios de aerodinámica para ellos. Este tipo de superficies al estar en movimiento originan una diferencia de presión entre la parte superior y la inferior que produce un desplazamiento de la estructura hacia el lado de menor presión, este movimiento o fuerza generada es la que conocemos como empuje. Cuando este empuje vence al peso del drone este comenzara a elevarse.

Los drones utilizan generalmente baterías de Litio Polímero. Este tipo de baterías son de alto rendimiento ya que pueden almacenar gran cantidad de energía en un tamaño relativamente pequeño. Además de esto, tienen una gran capacidad de descarga, es decir, pueden entregar gran cantidad de corriente en un tiempo reducido. Pero estas baterías son muy sensibles a la carga y cortocircuitos que puedan ocurrir. Se recomienda no usar las baterías por debajo del 20% ya que estas podrían correr el riesgo de entregar la energía restante, con la consiguiente consecuencia de no poder levantar su carga. Con esto me refiero a que no podrá cargar las baterías con los cargadores normales, deberá hacer procedimientos especiales y en el caso de salvar la batería esta ya no tendrá la misma vida útil.

Si me encuentro volando el drone y sufro un accidente, lo primero que debo hacer es apagar el drone lo antes posible y luego apagar el control remoto.
En segundo lugar, debo analizar las causas por las que mi drone perdió el control o la causa que origino el accidente, esto ayudara al técnico que repare el drone. Además de acuerdo al tipo de equipo, el técnico puede tener acceso a la información de vuelo mediante un “datalog” a modo de “caja  negra”. 
En tercer lugar, identificar roturas y/o deformaciones sobre las hélices, motor, frame y gimbal en general. También debo inspeccionar el libre movimiento de los motores, es decir, que estos giren sin producir ruidos a fricción o algo que obstaculice el giro del mismo, tanto de los motores de propulsión como los del gimbal.
Por último y si no se ha encontrado cables cortados o fuera de lugar puedo encender el drone y verificar si este indica errores o no. De ser así debo comunicarme con algún servicio técnico para que lo repare.

Los drones cuentan con giróscopos y acelerómetros, entre otros. Estos son sensores que emiten una señal digital cada vez que el drone cambia su posición en el espacio; esta señal es analizada por un microprocesador que emite una señal a los variadores de velocidad de cada motor, quienes son  los encargados que acelerar o disminuir la velocidad de los mismos para que corrijan la posición y así se cierre el ciclo de comando y control.

Tethered VANT

El principal problema al que nos enfrentamos con el uso de los VANT eléctricos es el tiempo de vuelo. Los drones comerciales rondan entre 15 a 40 minutos máximo de vuelo. Lo que trae aparejado cambios de baterías cada ciertos períodos de tiempo. Gastos en baterías, tiempo de carga entre vuelo y vuelo, etc.

Es por eso que en DOS estamos diseñando nuestro propio sistema de enlace permanente a tierra para suplir energía mediante el uso de baterías hasta 10 veces más grandes que las propias del equipo o mediante un sistema de generadores. Esto mejora considerablemente alguna de las tareas que un VANT puede realizar. Por dar un ejemplo para la custodia de un predio o un recital. No así para un perímetro extenso donde ya conviene aplicar otro tipo de soluciones.

Galería de imágenes

Lidar

Un lídar o lidar​ (acrónimo del inglés LIDARLight Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging) es un dispositivo que permite determinar la distancia desde un emisor láser a un objeto o superficie utilizando un haz láser pulsado. La distancia al objeto se determina midiendo el tiempo de retraso entre la emisión del pulso y su detección a través de la señal reflejada. En general, la tecnología lídar tiene aplicaciones en geología, sismología y física de la atmósfera. También se investiga su uso en vehículos, especialmente los autónomos.

En topografía, la medición de distancias con láser para aplicaciones de mapas a gran escala, está revolucionando la toma de datos digitales relativos a la elevación de terrenos. Esta técnica es una alternativa a otras fuentes de toma de datos como el Modelo Digital del Terreno (MDT). Se puede usar como una fuente de datos para los procesos de contorno y generación de curvas de nivel para ortofotos digitales.

Un sistema lídar emite pulsos de luz que se reflejan en el terreno y otros objetos de cierta altura. Los fotones de los pulsos reflejados son transformados en impulsos eléctricos e interpretados por un registrador de datos de alta velocidad. Puesto que la fórmula para la velocidad de la luz es bien conocida, los intervalos de tiempo entre la emisión y la recepción se pueden calcular fácilmente. Estos intervalos son transformados en distancia ayudados por la información posicional obtenida de los receptores GPS del avión/terreno y de la unidad de medición inercial de a bordo (IMU), la cual registra, constantemente, la altitud de la aeronave.

Los sistemas lídares registran datos de posición (x, y) y de elevación (z) en intervalos predefinidos. Los datos resultantes dan lugar a una red de puntos muy densa, típicamente a intervalos de 1 a 3 metros. Los sistemas más sofisticados proporcionan datos no solo del primer retorno si no también de los siguientes, que proporcionan alturas tanto del terreno como de su vegetación. Las alturas de la vegetación pueden proporcionar la base de partida para el análisis de aplicaciones de diferentes tipos de vegetación o de separación de altura.

Una ventaja significativa de esta tecnología, con respecto a otras, es que los datos pueden ser adquiridos en condiciones atmosféricas en las que la fotografía aérea convencional no puede hacerlo. Por ejemplo, la toma de datos puede hacerse desde un VANT en vuelo nocturno o en condiciones de visibilidad reducida, como las que se dan con tiempo brumoso o nublado.

Con el postprocesamiento se pueden obtener los siguientes datos:

  • Extracción de cota suelo
  • Extracción de edificios
  • Extracción de árboles y masas forestales
  • Herramientas de depuración del terreno
  • Creación de vectores tridimensionales
  • Herramienta de cuadratura de edificios
  • Herramienta de edición
  • Recorte de imágenes

La precisión de los datos obtenidos mediante la técnica lídar dependen de:

  • La frecuencia del pulso.
  • La altura de vuelo.
  • El diámetro del rayo láser (dependiente del sistema)
  • La calidad de los datos GPS / IMU y los procedimientos de post procesamiento.

Hélices de Alto Rendimiento

Uno de los peligros a los que está sometido un VANT es a la formación de hielo (engelamiento). Aunque el hecho en sí no conlleva peligro, realizar maniobras en estas condiciones sí que puede provocar consecuencias graves. De forma general, el hielo puede aparecer cuando alguna parte de la estructura del VANT está a una temperatura por debajo del punto de congelación de las partículas de agua contenidas en la atmósfera. A la formación de hielo sobre la superficie de la aeronave se lo conoce como engelamiento. El engelamiento es un problema tanto en vuelo como en tierra.

El engelamiento tiende a producirse en los bordes de ataque de las alas y estabilizadores, tomas de aire del motor y dinámicas del avión, hélices, parabrisas, y en general, en todas las zonas de remanso de la corriente de aire como tubos pitot, antenas, etc. Esto provoca una distorsión de la geometría de las superficies sustentadoras y como consecuencia una disminución de la sustentación, además de generar otros problemas como pérdidas de datos. En DOS, nuestros ingenieros están trabajando en el diseño de hélices de alto rendimiento mejorando y mitigando este riesgo como así también re-diseñando las mismas para obtener mejores resultados a la hora de realizar vuelos en grandes alturas.

Las palas de las hélices también experimentan deformaciones por la acumulación de hielo en su superficie, además en estos casos se añade un efecto desestabilizador provocado por los efectos centrífugos que produce la acumulación aleatoria de hielo. Volar en estas condiciones puede provocar vibraciones y daños en los componentes, por este motivo se diseñaron sistemas de deshielo para estos componentes.

El método de deshielo más utilizado en este caso es el uso de resistencias eléctricas embebidas en las alas que generan una calefacción en la zona para deshacer el hielo. Para activar el sistema se realiza a través de un interruptor. Al activar este, el tiempo de caldeo es de unos 30 segundos (dependiendo de la cantidad de hielo). El hielo depositado se rompe y, junto con el movimiento de la hélice y el viento relativo se eliminan el hielo acumulado en la zona.

Es por eso que en DOS estamos diseñando nuestro propio sistema de enlace permanente a tierra para suplir energía mediante el uso de baterías hasta 10 veces más grandes que las propias del equipo o mediante un sistema de generadores. Esto mejora considerablemente alguna de las tareas que un VANT puede realizar. Por dar un ejemplo para la custodia de un predio o un recital. No así para un perímetro extenso donde ya conviene aplicar otro tipo de soluciones.

Engelamiento de bordes de ataque

UAS Yarará

Este proyecto surge ante la necesidad de utilizar el vector como plataforma de Investigación y Desarrollo para sensores de imágenes. El equipo estará dotado de un autopiloto programado íntegramente con la Universidad de Rosario. Los diseños y modificaciones tanto estructurales como de software también son hechos por Ingenieros de la empresa y la Universidad. El equipo de investigación es multi-disciplinario y cuenta con personal jurídico, ingenieros, pilotos, biólogos, etc. Durante el año 2021 se realizará el primer vuelo de Yarará. En la foto se puede ver el banco de pruebas del motor, el cual esta certificado por el DAT (Dirección General de Asistencia Técnica)

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