MORALES VILLALBA LYLA BERENICE (MX)
GUTIÉRREZ LIZÁRRAGA HIRAM (MX)
PARDO GUZMÁN DINO ALEJANDRO (MX)
| WO2015108588A2 | 2015-07-23 | |||
| WO2016145411A1 | 2016-09-15 |
| CN105836150A | 2016-08-10 | |||
| EP2963519A1 | 2016-01-06 | |||
| US20110264311A1 | 2011-10-27 |
| REIVINDICACIONES La presente invención reclama: 1. Una plataforma de aterrizaje automático con alta velocidad de descenso para drones con sujeción al contacto, constituido por los siguientes elementos y etapas: a. - Una pista de aterrizaje que integra un módulo para obtención de su posicionamiento mediante GPS, se comunica con el dron para indicar su posición absoluta y relativa. Dicha pista de aterrizaje cuenta con un patrón visual unidireccional de rápido reconocimiento impreso en su superficie, con un arreglo de diodos emisores de luz (LED) que encienden con una frecuencia específica de pulsos y apuntan hacia el patrón visual. b. - Debajo de la superficie de aterrizaje se encuentra una bobina que fungirá como electroimán durante el descenso de tal forma que el dron, al ser provisto de una base ligera que integra un dispositivo de amortiguamiento y cuya cara inferior es cubierta con una lámina de material ferromagnético, podrá ser sujetado a la pista de aterrizaje justo al aproximarse a la superficie. c- Un sensor de visión situado en el dron captura imágenes hacia la dirección ¿le descenso donde se encuentra la pista de aterrizaje. d.-Un sensor de proximidad situado en el dron mide la distancia entre el dron y la pista de aterrizaje en tiempo real durante el descenso. e.- El controlador incluido en el dron le indica posicionarse sobre la plataforma de aterrizaje mediante información de su GPS, seguidamente ejecuta un algoritmo de reconocimiento de patrones visuales mediante Transformada Rápida de Fourier con superposición de imágenes e identificación de frecuencia de pulsos luminosos para verificar la dirección y orientación de descenso correctos. Mediante la entrada de ios valores del estado dinámico del dron referentes a velocidad y aceleración, complementado con la distancia medida por el sensor de proximidad, se ejecuta un método de control PID para lograr un descenso óptimo en relación distancia/tiempo hasta llegar a una distancia cercana a cero con una velocidad también cercana a cero. f.- Una vez que el dron está lo suficientemente cerca de la pista de aterrizaje, será atraído por el electroimán anteriormente mencionado para fijarlo y evitar movimiento provocado por la misma inercia del movimiento, por viento o gravedad debido a inclinación de la superficie. 2.- Una plataforma de aterrizaje como la indicada en Reivindicación 1, donde se incluye una estación meteorológica portátil que señala al menos una de las siguientes condiciones atmosféricas: i) temperatura, ii) velocidad del viento iii) condiciones de humedad, en el punto de aterrizaje. 3.- Una plataforma de aterrizaje como la especificada en Reivindicación 1, donde la pista de aterrizaje cuenta con un arreglo de LEDs RGB y LEDs IR para adecuarse a las condiciones climatológicas del escenario de aterrizaje. 4.- Una plataforma de aterrizaje como la especificada en Reivindicación 1, donde el sensor de proximidad utilizado puede ser: i) ultrasónico, ii) infrarrojo o iii) magnético. 5.- Una plataforma de aterrizaje como la especificada en Reivindicación 1, que tiene un sistema de acoplamiento mecánico con un automóvil o camioneta. 6.- Una plataforma de aterrizaje como la especificada en Reivindicación 4, donde la pista de aterrizaje cuenta con un sistema estabilizador de nivel, a través del uso de acelerómetros, para cuando el terreno no se encuentre nivelado. 7.- Un sistema como el especificado en Reivindicación 1, donde los datos del dron son cargados a un servidor de red para poder desplegar el estado del aterrizaje mediante alguna de las siguientes interfaces: i) una aplicación multi-dispositivo, ii) una página web, iii) una pantalla posicionada en la misma plataforma de aterrizaje. |
DESCENSO PARA DRONES
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona a un sistema de control de aterrizaje de un vehículo aéreo del tipo dron. Particularmente, esta invención pertenece a un sistema de control que permite el aterrizaje de un dron a aita velocidad de una forma segura.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En los últimos años se observado una gran popularidad en los drones o Vehículo Aéreo no Tripulado (siglas en ingles UAV) tanto en aplicaciones militares como civiles. En especial, se ha observado un aumento significativo en la fabricación de Drones pequeños de despegue y aterrizaje vertical (siglas en ingles VTOL) debido a sus capacidades de maniobrabilidad, robustez, practicidad y ligereza; al mismo tiempo los drones se han vuelto más accesibles y menos costosos. A pesar del rápido crecimiento se han ofrecido pocas soluciones para abordar el problema de la recuperación de drones a prueba de errores sin intervención humana. Una de las dificultades asociadas con los drones VTOL es que no pueden aterrizar de forma segura en terrenos desiguales. Si el vehículo aéreo está orientado para que coincida con una superficie de aterrizaje irregular, el vehículo puede no ser capaz de mantener el vuelo. Además, cuando la superficie de aterrizaje es irregular hay una mayor probabilidad de tocar el suelo con uno de los rotores, causando un fallo catastrófico del UAV.
Respecto a las invenciones registradas en el tema, se encuentran las que describen plataformas de despegue y aterrizaje que adicionalmente agregan él control de posicionamiento y dirección del dron hacia el mismo, en donde se basan en un proyector opto-electrónico para el control del aterrizaje que mide continuamente las variaciones de la distancia que separa el dron de una base (FR2941677), un dispositivo de posicionamiento automático por medio de la colocación de electroimanes previstos en una plataforma e imanes en el tren de aterrizaje del dron (CN105836150), la gestión del dron para el control de aterrizaje mediante radiobaliza y baliza (US9481475, WO/2016/165793), un transmisor que emite una señal a través de una identificación de radiofrecuencia para ayudar a encontrar la plataforma de aterrizaje (CN 105848533), un sistema de despegue y aterrizaje programado que se basa en la triangulación de vectores con múltiples sensores (US8068950, US8355834). Por otro lado. La patente No. US20160266579 describe un sistema automatizado de seguridad de drones con sensores incorporados y un dispositivo de formación de imágenes para medir los datos de vigilancia. Los datos de vigilancia pueden incluir imágenes, datos de telemetría, datos de infrarrojos u otra información detectable de la ubicación, que incluye una plataforma con muelleo de dron para el lanzamiento, aterrizaje y / o almacenamiento de los drones. Adicionalmente se agrega una aplicación para cualquier tipo de dispositivo móvil, ya sea un Smartphone, Tablet, Laptop o similar. Con relación a la patente anterior, las patentes WO2010/061099, US8594862 y EP2364757 describen drones y su principio de pilotaje a través de un Smartphone o dispositivo multimedia portátil con pantalla táctil y acelerómetro integrado, estos aparatos incorporan los diversos elementos de control necesarios para la detección de los comandos de pilotaje y el intercambio bídireccional de datos con el dron a través de un enlace inalámbrico de tipo de red de área local Wi- Fi (IEEE 802.11) o Bluetooth. Las implementaciones generales para los métodos de aterrizaje mencionados corresponden a modos de aterrizaje comunes. La presente patente describe un método para aterrizaje seguro, particularmente descendiendo con alta velocidad para cuando las condiciones climatológicas o del entorno lo requieran.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Los detalles característicos de la presente invención se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que se acompañan, las cuales se mencionan a manera de ejemplo por lo que no deben considerarse como una limitante para dicha invención.
Breve descripción de las figuras:
La figura 1 es un diagrama esquemático de los componentes del sistema de la presente invención, donde se muestra su interconexión referente al envío y recepción de señales. Como se muestra en la Figura 1, el controlador del Dron [2] se comunica con el Sistema de Control de la Plataforma [4] para, con base en la información de sus módulos GPS [3] y [6], respectivamente, se posicione el Dron sobre la plataforma a más de 10 metros de altura. Inmediatamente el sensor de visión colocado en dicho vehículo aéreo [1] identifica un patrón visual impreso en la superficie de aterrizaje iluminado por LEOs con pulsos luminosos específicos [7]. El sensor de proximidad [5] colocado en la plataforma de aterrizaje mide la distancia a la que se encuentra el Dron; estos datos son recibidos por el controlador de la plataforma anteriormente mencionado y son enviados al controlador del Dron para que éste ejecute un algoritmo de control PID para optimizar la velocidad de descenso. Una vez el Dron está a una distancia muy cercana al contacto con la superficie de aterrizaje, se indica activar un electroimán [8] para que sujete la base del Dron, que integra un dispositivo de amortiguamiento y cuya cara inferior es cubierta con una lámina de material ferromagnético.