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Diseño y Estrategias de Control de Multirrotores con Hélices de Empuje Vectorizado Horizontal

Autores: Martinez, Ricardo Rosales; Paul, Hannibal; Shimonomura, Kazuhiro

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Diseño y Estrategias de Control de Multirrotores con Hélices de Empuje Vectorizado Horizontal


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Vehículos aéreos no tripulados
Marco de control
Componentes de vectorización de empuje
Tareas de manipulación
UAVs multirrotores
Configuraciones de propulsores horizontales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Con la creciente adopción de Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) en sectores industriales y comerciales, las limitaciones de los multirrotores subactuados tradicionales se están volviendo cada vez más evidentes, particularmente en tareas de manipulación. El control limitado sobre la dirección del vector de empuje de las hélices, junto con su interdependencia en los momentos de inclinación, cabeceo y guiñada del vehículo, restringe significativamente las capacidades de manipulación. Para abordar estos desafíos, este trabajo presenta un marco de control para VANT multirrotores equipados con componentes de vectorización de empuje, lo que permite un control mejorado sobre la dirección de las fuerzas laterales. El marco admite varias configuraciones de actuadores al integrar hélices verticales fijas con componentes de vectorización de empuje montados horizontalmente. Es capaz de manejar configuraciones de propulsores horizontales que generan fuerzas en todas las direcciones a lo largo de los ejes x e y. Alternativamente, acomoda configuraciones restringidas donde el vehículo está limitado a generar fuerza en una sola dirección a lo largo del eje x o del eje y. Los VANT soportados pueden seguir comandos del transmisor, puntos de ajuste o trayectorias predefinidas, mientras que el controlador de vuelo gestiona de manera autónoma las hélices y los propulsores para lograr el movimiento deseado. Se realizaron evaluaciones de momentos para evaluar las capacidades torsionales de los vehículos variando los ángulos de los propulsores durante tareas torsionales. Los resultados demuestran magnitudes torsionales comparables a las de VANT de vectorización de empuje estudiados previamente. Las simulaciones con vehículos de inercia y dimensiones variables mostraron que, incluso con grandes desplazamientos de los propulsores horizontales, los vehículos siguieron trayectorias deseadas mientras mantenían una orientación horizontal estable y variaciones de actitud más pequeñas en comparación con el vuelo normal. Se observó un rendimiento similar con desplazamientos verticales positivos y negativos, demostrando la tolerancia del marco para propulsores fuera del plano horizontal.

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