En la BUAP diseñan vehículo no tripulado de ala fija para realizar monitoreo ambiental

Martes, Mayo 22, 2018

El avión estará equipado con una estación meteorológica móvil, que también fue desarrollada por expertos de la FCE

Investigadores y estudiantes de la Facultad de Ciencias de la Electrónica (FCE) de la BUAP diseñan un vehículo no tripulado de ala fija, cuyo fin es utilizarlo para hacer un monitoreo del medio ambiente en tiempo real, a través de una estación meteorológica móvil, igualmente desarrollada por expertos de esta unidad académica.

“El proyecto consiste en un avión al que se le adapta un sistema de monitorización que registra medidas de temperatura, humedad, presión atmosférica, índice de rayos UV y calidad del aire. Esta información es procesada y enviada a un servidor, a través de la red telefónica, para ser analizada. Además, el sistema cuenta con un receptor GPS que permite correlacionar la posición geográfica (latitud, longitud, altitud), el tiempo exacto y el valor de las variables obtenidas”, explicó José Fermi Guerrero Castellanos, profesor investigador de la FCE.

Esta estación meteorológica móvil, que ya cuenta con un registro de solicitud de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial, tiene unas dimensiones de 10 centímetros por 10 centímetros y un peso de 120 gramos, lo cual le permite ser transportado y usado en vehículos aéreos no tripulados, tanto de ala fija, como de tipo multirotor, de más de un kilogramo.

El avión diseñado tiene una envergadura de tres metros, la estructura está hecha de diversos materiales, como fibra de carbono y madera balsa, y es alimentado parcialmente con celdas fotovoltaicas para una mayor autonomía energética durante el vuelo. Aparte de estas celdas, el modelo también utiliza baterías de litio polímero, para alimentar todos sus instrumentos y cuenta con sistemas de control para la navegación y gestión de energía.

Guerrero Castellanos, doctor en Control y Producción por la Universidad Joseph Fouirier, en Grenoble, Francia, afirmó que con este tipo de vehículos se pueden realizar vuelos constantes alrededor de un volcán, como el Popocatépetl, de modo que proporcionarían información relacionada con su actividad, con la ayuda de sistemas como la estación meteorológica móvil.

En áreas como la agronomía y la agricultura, los vehículos permitirían obtener información sobre el estrés de las plantas, recorrer de una forma más eficiente los sembradíos de grandes extensiones, verificar la fertilización y fumigación de los campos, entre otras acciones, a través de un sistema de control de uso fácil para los agricultores.    

Por otro lado, también serían útiles para el restablecimiento de comunicaciones ante desastres naturales, como el sismo del pasado 19 de septiembre, al funcionar como antenas, tomar imágenes de los edificios o espacios dañados y enviar esta información para la reconstrucción en un menor tiempo.  

José Fermi Guerrero informó que dentro del Laboratorio de Control Avanzado de la FCE, área a su cargo, se llevó a cabo todo el modelado matemático y las simulaciones sobre el control del sistema de vuelo, así como el desarrollo aerodinámico, mecánico y electrónico del vehículo.

Actualmente se trabaja en las pruebas de vuelo en línea recta del avión, para corroborar que los resultados correspondan a las simulaciones diseñadas. El siguiente paso será adaptar un sistema de control automático que siga una trayectoria determinada.

En conjunto con la academia de Energías Renovables de la FCE, se explora el uso de otro tipo de fuentes de energía, como celdas de hidrógeno, que puedan ser adaptadas al vehículo para incrementar la autonomía.

Con el fin de estar en la frontera del conocimiento, en dicho laboratorio trabajan con el modelo, control e instrumentación de vehículos aéreos tipo multirotor y terrestre, así como aprobar leyes de control y diseñar nuevos algoritmos, lo que les ha permitido publicar en revistas especializadas de alto nivel. Con el fin de presentar sus avances, han participado, además, en el Simposio Mexicano de Vehículos Aéreos no Tripulados, organizado por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, del IPN, y la Secretaría de Marina.

“Es necesario que en el país los estudiantes sean capaces de desarrollar vehículos que cuenten con sus propios sistemas de control y navegación, para que sean utilizados como herramientas de apoyo para obtener información en diversas áreas. Asimismo, es importante difundir estos temas entre los niños para que se interesen en conocer de qué forma funciona el vuelo de estos vehículos y que entiendan que son la física, la electrónica, las fuentes de energía y el control automático, lo que hace posible esto”, aseveró.

En el proyecto del vehículo no tripulado de ala fija participan estudiantes de las carreras en Electrónica, Mecatrónica y Energías Renovables, así como de la Maestría en Ingeniería Electrónica, e integrantes del Cuerpo Académico de Sistemas de Potencia para Tracción, Calidad y Generación de Energía.    

El sistema de monitorización ambiental fue diseñado por José Fermi Guerrero Castellanos, Víctor Rodolfo González Díaz y Nicolás Quiroz Hernández, investigadores de la FCE, y los estudiantes Julián Ramos García y Jesús Alberto Islas Fuentes.

Las investigaciones de este proyecto fueron financiadas parcialmente por la Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado (VIEP) de la Institución y una red de colaboración académica financiada por Prodep.