Projeto e Modelagem de Multi-rotor
Cada vez mais, os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) têm atraído a atenção de diversos setores econômicos. Os VANTs vêm ganhando espaço, sobretudo, no setor militar, onde suas aplicações envolvem o monitoramento e o combate em zonas críticas. Porém, estes também encontram muitas outras aplicações civis e comerciais, tal como a inspeção de estruturas, abastecimento aéreo de aeronaves, coordenação no combate a incêndios, agricultura de precisão, entre outras.
Os quadricópteros não tripulados, em especial, se sobressaem por sua alta versatilidade e simplicidade construtiva em relação aos demais tipos de VANTs.
A grande agilidade e liberdade de movimentação, juntamente com sua capacidade de decolagem e pouso vertical, são características que tornam um quadricóptero a aeronave mais adequada para o acesso a locais de difícil acesso, abertos ou fechados.
Este trabalho objetiva construir o protótipo de um quadricóptero seguidor de trajetória. Para tanto, pretende-se aplicar conhecimentos pertinentes logrados no curso de graduação para efetuar o projeto e construção do quadricóptero, de posse de elementos da parte eletrônica digital já disponível, realizar simulações computacionais e testes experimentais para estimar os parâmetros do modelo e, por meio destas informações, tratar a malha de estabilização e a de pilotagem do protótipo.
Projeto e Construção de um Quadricóptero
Autor: MARLON DYO FUKUDA KOGA
Clique aqui para ver o trabalho de MARLON DYO FUKUDA KOGA.
Quadricopteros são aeronaves propulsionadas por multiplos rotores, que geram empuxo através do movimento de hélices em um fluido (ar). A configuração mais comum é em formato de cruz grega, com um quatro rotores, um em cada ponta. A movimentação da aeronave se dá a partir da variação da velocidade de cada rotor, sendo possível rodar o veículo ao redor de três eixos de referência e acelerá-lo na direção comum ao eixo dos rotores. Para permitir o giro emtorno do proprio eixo é necessário que dois rotores girem em sentido contrário e os outros dois. Os quadricopteros começaram a ser desenvolvidos no início do século passado, em conjunto com o surgimento de outros veículos aéreos, como helicópteros e aviões. A principal motivação para a construção de helicópteros e quadricopteros era a capacidade destes de decolar e pousar verticalmente, além de conseguirem pairar durante o voo. Em geral, a maior versatilidade e manobrabilidade quando comparados a aviões, que precisam de velocidade para manter o empuxo sobre as asas que geram sua sustentação. O desenvolvimento de helicópteros acabou prevalecendo sobre o de quadricopteros devido a sua maior simplicidade mecânica e construtiva quando os rotores são alimentados por motores de combustão, que facilitou a criação de modelos de maior porte que mantivessem a eficiência e funcionalidade desejadas. No entanto, nas últimas décadas, os multi-rotores elétricos de pequeno porte tornaram-se bastante populares no meio acadêmico. Por serem muito ágeis, versáteis, dinamicamente estáveis e terem construção simples, esses veículos foram objeto de estudo nas áreas de dinâmica e controle, geralmente focados na maximização da capacidade de manobra e na automatização do seu movimento.
O desenvolvimento de veículos autônomos está relacionado com o avanço das tecnologias digitais, mais especificamente, de microcontroladores. Esses dispositivos são pequenos computadores, compostos por um microprocessador, sensores e periféricos em um único circuito elétrico integrado. São preferencialmente usados para controlar sistemas embarcados, com tarefas predefinidas. Com o desenvolvimento de seus componentes, os microcontroladores tornaram-se menores e mais baratos, em geral, mais acessíveis, ampliando as possibilidades de automatização de sistemas.
Atualmente, as possíveis aplicações para quadricopteros são bastante vastas. Dada a sua agilidade e capacidade de realizar manobra, poderiam ser no futuro um meio de transporte (tanto de carga quanto de pessoas) bastante versátil e veículos de resgate ou de reconhecimento rápidos e eficientes, ainda mais quando autônomos. Hoje em dia a aplicação prática deste tipo de protótipo se restringe a realização de filmagens, geralmente guiado por controle remoto. Para que as possíveis aplicações tornem-se reais, é preciso superar barreiras técnicas como a dificuldade de construir modelos de grande porte, gerada pela complexa relação entre peso e potência, e a baixa autonomia.
Elaboração de Projeto para Construção de Quadricoptero Autônomo Eficiente.
Autor: Henrique Kokron Rodrigues (2014)
Clique aqui para ver o trabalho de Henrique Kokron Rodrigues