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Diseño óptimo del chasis de quadcopter utilizando diseño generativo y materiales ligeros para avanzar en la agricultura de precisión

Autores: Balayan, Anurag; Mallick, Rajnish; Dwivedi, Stuti; Saxena, Sahaj; Haorongbam, Bisheshwar; Sharma, Anshul

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Diseño óptimo del chasis de quadcopter utilizando diseño generativo y materiales ligeros para avanzar en la agricultura de precisión


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Investigación
Diseño ligero
Vehículo Aéreo No Tripulado
VANT
Chasis de cuadricóptero
Diseño generativo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 24

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Esta investigación aborda el desafío imperativo de un diseño ligero para un chasis de Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT) para mejorar las relaciones de empuje a peso y potencia a peso, cruciales para un rendimiento óptimo de vuelo, centrado en desarrollar un intrigante chasis de cuadricóptero ligero pero robusto. Las técnicas avanzadas de diseño generativo, integradas con la optimización topológica, utilizando el software Autodesk Fusion 360 (v. 16.5. 0.2083), métodos de impresión 3D y materiales ligeros como el Ácido Poliláctico (P.L.A.), Estireno Acrilonitrilo Butadieno (A.B.S.) y Nylon 6/6 juegan un papel significativo en lograr el equilibrio deseado entre la integridad estructural y la reducción de peso. El estudio muestra resultados exitosos, presentando diseños de chasis de cuadricóptero que mejoran significativamente la eficiencia estructural y las métricas de rendimiento general. Los hallazgos contribuyen a la robótica aérea y tienen un gran potencial para aplicaciones en agricultura de precisión con simulaciones relevantes realizadas, enfatizando la importancia de metodologías de diseño personalizadas para otros dominios de ingeniería. En conclusión, esta investigación proporciona un paso fundamental hacia el avance de la tecnología de drones, con reducciones de peso de casi el 50%, incrementos en las relaciones P/W y T/W del 6.08% y 6.75%, respectivamente, al menos un incremento del 11.8% en el Factor de Seguridad, al menos una reducción del 70% en los valores de estrés y un tiempo de fabricación reducido en comparación con su dron DJI F450, demostrando el papel crítico de los enfoques de diseño innovadores en la optimización de la eficiencia operativa para aplicaciones específicas.

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