Diseño e implementación de un vehículo aéreo no tripulado con sistema de despegue y aterrizaje vertical utilizando tecnologías de manufactura aditiva para el sector agrícola

En este proyecto se realiza el diseño e implementación de un VANT con tecnología VTOL que permita en un futuro reemplazar labores humanas en el campo. Se integra la tecnología VTOL que facilita el despegue y aterrizaje de aeronaves en topografía montañosa ya que no necesita de una pista. El diseño d...

Full description

Autores:
Villa Romero, José Manuel
Bejarano López, Juan Diego
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio:
Repositorio Institucional UTP
Idioma:
OAI Identifier:
oai:repositorio.utp.edu.co:11059/14751
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/11059/14751
https://repositorio.utp.edu.co/home
Palabra clave:
620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingeniería
Agricultura de precisión
Vehículos aéreos no tripulados
Drones agrícolas
Inventor
Autopiloto
Motores brushless
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openAccess
License
Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
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description En este proyecto se realiza el diseño e implementación de un VANT con tecnología VTOL que permita en un futuro reemplazar labores humanas en el campo. Se integra la tecnología VTOL que facilita el despegue y aterrizaje de aeronaves en topografía montañosa ya que no necesita de una pista. El diseño de la aeronave se realiza en el software CAD Autodesk Inventor, algunas de las características de la aeronave son el perfil alar NACA 0012 y tiene un ala de forma trapezoidal para brindar una mayor maniobrabilidad. La construcción de la aeronave se hace en impresión 3D y el material es PLA, para el sistema de autopiloto se utiliza la pixhawk 2.4.8 ya tiene un software open source y una gran comunidad que implementa distintos tipos de firmware personalizables. Se ensamblan las piezas de la aeronave y se añaden perfiles de aluminio para mejorar la resistencia de la aeronave, posteriormente se hacen todas las conexiones eléctricas y electrónicas, se realiza la configuración del autopiloto y se realizan pruebas de laboratorio de las piezas móviles, motores brushless y modos de vuelo.
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spelling Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessZapata Gordón , AdonaíVilla Romero, José ManuelBejarano López, Juan Diego2023-07-25T20:44:06Z2023-07-25T20:44:06Z2023https://hdl.handle.net/11059/14751Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEn este proyecto se realiza el diseño e implementación de un VANT con tecnología VTOL que permita en un futuro reemplazar labores humanas en el campo. Se integra la tecnología VTOL que facilita el despegue y aterrizaje de aeronaves en topografía montañosa ya que no necesita de una pista. El diseño de la aeronave se realiza en el software CAD Autodesk Inventor, algunas de las características de la aeronave son el perfil alar NACA 0012 y tiene un ala de forma trapezoidal para brindar una mayor maniobrabilidad. La construcción de la aeronave se hace en impresión 3D y el material es PLA, para el sistema de autopiloto se utiliza la pixhawk 2.4.8 ya tiene un software open source y una gran comunidad que implementa distintos tipos de firmware personalizables. Se ensamblan las piezas de la aeronave y se añaden perfiles de aluminio para mejorar la resistencia de la aeronave, posteriormente se hacen todas las conexiones eléctricas y electrónicas, se realiza la configuración del autopiloto y se realizan pruebas de laboratorio de las piezas móviles, motores brushless y modos de vuelo.This project involves the design and implementation of an UAV with VTOL technology that will allow in the future to replace human labor in the field. It integrates VTOL technology that facilitates the take-off and landing of aircrafts in mountainous topography because it doesn't need a runway. The design of the aircraft is made in Autodesk Inventor CAD software, some of the characteristics of the aircraft are the NACA 0012 airfoil and has a trapezoidal wing to provide greater maneuverability. The construction of the aircraft is made in 3D printing and the material is PLA, for the autopilot system used is pixhawk 2.4.8 already has an open source software and a large community that implements different types of customizable firmware. The parts of the aircraft are assembled and aluminum profiles are added to improve the strength of the aircraft, then all electrical and electronic connections are made, the autopilot configuration is done and laboratory tests of moving parts, brushless motors and flight modes are performed.CONTENIDO CAPÍTULO I.............................................................................................................1 1. Definición de la propuesta................................................................................1 1.1. Introducción ...............................................................................................1 1.2. Definición del problema .............................................................................1 1.2.1. Planteamiento del problema................................................................1 1.2.2. Formulación del problema...................................................................2 1.2.3. Sistematización ...................................................................................2 1.3. Delimitación ...............................................................................................2 1.4. Objetivos....................................................................................................3 1.4.1. Objetivo general ..................................................................................3 1.4.2. Objetivos específicos ..........................................................................3 1.5. Justificación ...............................................................................................3 CAPÍTULO 2............................................................................................................5 2. Fundamentación teórica de la aeronautica, los vehículos aéreos no tripulados e impresión 3D .....................................................................................................5 2.1. Generalidades de la aeronáutica ...............................................................5 2.1.1. Aerodinámica ......................................................................................5 2.2. Los VANT y RPAS (drones).....................................................................13 2.2.1. Clasificación según el tipo de aplicación ...........................................13 2.2.2. Clasificación según la disposición del perfil alar ...............................15 2.2.3. Componentes de un VANT ...............................................................16 2.3. Diseño asistido por computador (CAD)....................................................24 2.3.1. Solidworks.........................................................................................24 2.3.2. Inventor .............................................................................................25 2.3.3. CATIA................................................................................................26 2.3.4. Fusion 360 ........................................................................................26 2.4. Manufactura aditiva (MA).........................................................................27 2.4.1. Orígenes ...........................................................................................27 2.4.2. Clasificación de los procesos de MA.................................................29 2.4.3. Proceso general ................................................................................34 2.4.4. Slicer 3D............................................................................................36 2.4.5. Parámetros de impresión ..................................................................38 2.4.6. La MA en la aeronáutica ...................................................................42 CAPITULO III.........................................................................................................44 3. Diseño de la aeronave ...................................................................................44 3.1. Antecedentes de los drones ....................................................................44 3.1.1. Antecedentes internacionales ...........................................................44 3.1.2. Antecedentes nacionales ..................................................................46 3.2. Características de las piezas ...................................................................47 3.3. Creación de las piezas.............................................................................48 3.3.1. Alas ...................................................................................................48 3.3.2. Fuselaje.............................................................................................52 3.3.3. Empenaje ..........................................................................................54 3.3.4. Accesorios.........................................................................................57 3.4. Construcción y ensamblaje......................................................................59 3.5. Componentes de los sistemas de control y electrónico ...........................63 3.5.1. Autopiloto PIXHAWK 2.4.8................................................................63 3.5.2. Motores brushless .............................................................................65 3.5.3. Servomotores....................................................................................65 3.5.4. Speed Control (Controlador de velocidad) ........................................67 3.5.5. Módulo 3DR ......................................................................................67 3.5.6. UBEC ................................................................................................68 3.5.7. Batería Li-Po .....................................................................................68 3.5.8. Control remoto...................................................................................68 3.5.9. GPS...................................................................................................69 3.6. Conexiones del sistema electrónico ........................................................70 3.6.1. Sensores y periféricos.......................................................................70 3.6.2. Comunicación con el radio control (RC)............................................71 3.6.3. Alimentación del autopiloto ...............................................................72 3.7. Configuración del autopiloto ....................................................................73 3.7.1. Carga del firmware............................................................................74 3.7.2. Calibración del radiocontrol RC.........................................................76 3.7.3. Calibración del acelerómetro.............................................................77 3.7.4. Configuración del drone como Tricopter ...........................................78 3.7.5. Configuración de las salidas del autopiloto .......................................79 3.7.6. Configuración de los modos de vuelo ...............................................83 CAPÍTULO IV.........................................................................................................85 4. Resultados .....................................................................................................85 4.1. Diseño mecánico del VANT con tecnología VTOL ..................................85 4.2. Conexión de los sistemas electrónicos y de control ................................87 4.3. Validación de la configuración del autopiloto ...........................................89 5. Conclusiones..................................................................................................93 6. Recomendaciones..........................................................................................94 7. Referencias ....................................................................................................95 8. Anexos .........................................................................................................102PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a)123 Páginasapplication/pdfUniversidad Tecnológica de PereiraIngeniería MecatrónicaFacultad de Ingenierías620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingenieríaAgricultura de precisiónVehículos aéreos no tripuladosDrones agrícolasInventorAutopilotoMotores brushlessDiseño e implementación de un vehículo aéreo no tripulado con sistema de despegue y aterrizaje vertical utilizando tecnologías de manufactura aditiva para el sector agrícolaTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis[1] A. Perdomo Barajas, «El uso de drones en la agricultura de precisión,» 18 Agosto 2015. [En línea]. 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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