Investigadores de Berkeley diseñan brazos para drones en vuelo autoplegables

Investigadores de la Universidad de California en Berkeley han desarrollado un dron cuyos brazos articulados pueden plegarse desde la posición horizontal a la vertical para atravesar espacios reducidos o transportar objetos ligeros.

El objetivo de los investigadores del Laboratorio de Robótica de Alto Rendimiento (HiPeRLab) de Berkeley era diseñar un cuadricóptero capaz de subir y bajar los brazos en vuelo para adaptarse a espacios limitados, o aumentar las tareas que podía realizar. Para ello, insertaron bisagras entre el cuerpo de la nave cuadrada y sus apéndices equipados con rotores para permitir su descenso y elevación. Sin embargo, a diferencia de otros vehículos aéreos no tripulados experimentales diseñados para un movimiento de plegado similar, los científicos de HiPeRLab descubrieron una manera de que el propio dron impulse todo ese aleteo.

Los vehículos anteriores de ajuste de extremidades creados por laboratorios como la escuela de Tecnología de Ingeniería de la Universidad Purdue estaban equipados con actuadores que cambiaban los brazos y los rotores a diferentes posiciones, haciéndolos más eficientes en ciertas condiciones como vientos fuertes. El personal de HiPeRLab quería evitar la inclusión de actuadores, que consumen las baterías del dron y reducen así su tiempo de vuelo. Su solución: utilizar bisagras pasivas cuyo plegado hacia arriba y hacia abajo es impulsado por los propios rotores.

En su artículo, “Diseño y control de un cuadricóptero reconfigurable en el aire utilizando bisagras no accionadas”, Nathan Bucki, Jerry Tang y Mark W. Mueller de HiPeRLab detallan cómo funciona su dron autoplegable. Aunque este video es aún más accesible para los no geek, el trío explica cómo funciona su sistema en términos bastante sencillos.

«Las transiciones de configuración se logran reduciendo o invirtiendo las fuerzas de empuje producidas por hélices específicas durante el vuelo», escriben. “Las restricciones impuestas a las entradas de control del vehículo evitan que los brazos se doblen o desplieguen inesperadamente, lo que permite el uso de controladores de cuadricópteros existentes y algoritmos de generación de trayectoria. Para nuestro vehículo experimental en vuelo estacionario, encontramos que estas restricciones dan como resultado una reducción del 36% del par de guiñada máximo que el vehículo puede producir, pero no dan como resultado una reducción del empuje máximo o los pares de balanceo y cabeceo. Además, se muestra la capacidad de cambiar configuraciones para permitir que el vehículo atraviese pequeños pasajes, se pose en cables colgantes y realice tareas simples de agarre”.

En un lenguaje aún más sencillo, un cambio específico en el empuje de la hélice crea la fuerza necesaria para bajar (o luego levantar) dos brazos opuestos sin interferir en la capacidad del otro par de mantener el dron en alto. En esas posiciones verticales, las dos extremidades plegadas permiten que la nave más delgada pase a través de un espacio limitado «de lado» o agarre objetos livianos para transportarlos a otro lugar.

Mientras tanto, en manos de un maestro del controlador, las bisagras pasivas permiten que el dron baje y descanse sobre una cuerda o alambre elevado, usando sus brazos colgantes doblados para centrar su peso.

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