Projecte de recerca

Construcció d'un quadricòpter

1. Què és un quadricòpter?

Un quadricòpter, quadrirotor o quadrotor és un helicòpter construït amb quatre rotors mitjançant els quals es propulsa. Aquests rotors se situen en general en les extremitats d'una creu les seves hèlixs giren en un mateix pla. El control de moviment de l'aparell s'aconsegueix, ajustant la velocitat de rotació de cada full.
Els quadricòpters son d'una gran complexitat tecnològica degut a la dificultat que suposa el control del seu moviment. La dificultat principal és la necessitat de calcular la velocitat de les hèlixs en temps real per tal de mantenir-lo estable. Això fa que l'algoritme de control sigui complex: El sistema necessita dades sobre el seu estat actual i actuar en conseqüència a cada instant. Gràcies a la tecnologia més precisa de sensors i processadors que existeix avui en dia, és possible fer volar aquests aparells. D'aquí l'auge que han experimentat aquests sistemes en els últims temps.

2. Objectius del projecte

El projecte consisteix en el disseny i implementació d'un cuadricòpter. L'aparell haurà de ser capaç de comunicar-se remotament perquè sigui possible controlar la seva direcció. Per a això, s'hauran d'analitzar quines són les alternatives existents, tant pel que fa al maquinari com al programari.

3. Tecnologia necessària

3.1 Hardware

• Estructura i motors: es parteix d'una carcassa en forma de creu manufacturada amb quatre motors brushless (sense escombretes) i quatre hèlixs.
• Controladors ESC (Electronic Speed Controller) o variadors: son necessaris per controlar la velocitat dels motors.
• IMU (Inertial Measurement Unit): mesura l'acceleració i els canvis respecte als 3 eixos en l'espai. Consta d'acceleròmetre (mesura els canvis de moviment) i giroscopi de tres eixos. A més un bus de comunicacions en serie entre la IMU i el microcontrolador.
• Mòdul de comunicació (WiFi o Bluetooth)
• Microcontrolador ARDUINO UNO: serà el “cervell” del sistema.
• Sistema de alimentació: amb dos bateries, una pels sistemes electrònics i una altra, més potent, pels motors.
• Placa Protoshield, cables, interruptor, connectors,...

3.2 Software

3.2.1 Software de comunicació

S'ha de decidir si finalment es farà amb un smartphone amb sistema Android o si es farà amb un comandament del tipus de aeromodelisme.

3.2.2 Software Arduino.

Arduino te un entorn de treball que es diu IDE (opensource), es programa a l'ordinador i amb connexió USB es transmet a la placa Arduino. Es farà servir per controlar els motors:

• Lectura de les dades de la IMU
• Comunicació arduino – comandament a distància
• Implementació de l'algoritme d'estabilització i de control del moviment.