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Investigación sobre el Desprendimiento de Baterías en Múltiples Etapas en UAV Multirrotor para Mejorar la Autonomía

Autores: Kim, Hyojun; Son, Chankyu

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Investigación sobre el Desprendimiento de Baterías en Múltiples Etapas en UAV Multirrotor para Mejorar la Autonomía


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Baterías
Peso
Resistencia
Potencia
UAVs multirrotores
Separación de baterías

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los UAV multirrotores alimentados por baterías enfrentan limitaciones debido a la baja densidad de energía de su fuente de energía, que constituye una parte significativa del peso total. Durante las misiones, la alta masa de la batería permanece constante, lo que requiere una alta potencia. Esto conduce a reducciones en la capacidad de carga útil y restricciones de resistencia. Este estudio desarrolló una herramienta de diseño para UAV multirrotores que desacopla secuencialmente las baterías usadas durante las misiones para reducir el peso y extender la resistencia. La herramienta desarrollada consiste en un modelo de predicción del peso de la batería y un modelo de predicción de la potencia requerida. Predice con precisión la resistencia al considerar cambios en el peso, empuje, RPM, eficiencia del motor-helice y potencia requerida en cada punto de separación de la batería. Usando la herramienta desarrollada, la tecnología de separación de baterías se aplicó a un cuadricóptero con pesos totales de 7, 15 y 25 kg, y las resistencias extendidas se compararon cuantitativamente. Los resultados mostraron mejoras en la resistencia del 127.3%, 122.0% y 127.0% para los cuadricópteros de 7, 15 y 25 kg, respectivamente, en comparación con el uso de una sola batería. Además, el método se aplicó al UAV industrial disponible comercialmente DJI Matrice 300 RTK. Con una carga útil de 2.7 kg, la configuración de batería de dos etapas extendió la resistencia en un 12.5% en comparación con el caso de una sola batería. En condiciones sin carga útil, una configuración de tres etapas logró una mejora del 16.7%. Estos resultados confirman la efectividad de la separación de baterías en etapas incluso en plataformas UAV del mundo real.

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