Aprendiendo a desarrollar proyectos aeronáuticos

“En la construcción de un cuadricóptero en el Club Albeiro de Vigo participan una veintena de jóvenes

La Actividad de Ingeniería de Albeiro trata de impulsar en los participantes la ilusión por los conocimientos científicos y técnicos a través del desarrollo de proyectos prácticos. El aprendizaje basado en proyectos se centra en los conceptos y principios esenciales de una disciplina, involucra a los estudiantes en investigaciones aplicadas a la resolución de problemas y en otras tareas significativas, les permite trabajar de manera autónoma para adquirir su propio conocimiento a través de la investigación personal y culmina en un proyecto práctico realista, atractivo y realizable.

La actividad se organiza de modo que esos proyectos inciten la curiosidad y la ilusión de los chicos, actuando como herramientas para mostrarles y ayudarles a adquirir las competencias científicas, técnicas, humanas y sociales que necesitan para realizar cualquier actividad científica y técnica de calidad. De modo específico, se fomenta en los asistentes una visión responsable y positiva de su estudio personal, y se realza la importancia de la formación humana y social, que no pueden separarse de la científica y técnica para alcanzar resultados satisfactorios en cualquier área.

Por todo esto, el proyecto se selecciona de modo que sea al mismo tiempo atractivo y exigente. En esta ocasión, el proyecto se llama ARGOS, y el objetivo es el desarrollo de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) capaz de volar de forma totalmente automática en interiores. Esto supone un reto técnico importante: es necesario conseguir que el aparato sea capaz de estabilizarse, detectar obstáculos, localizarse a sí mismo en un espacio cerrado y elaborar un plano de ese espacio para poder desplazarse.

El vehículo elegido para hacerlo es un cuadricóptero, una aeronave de pequeño tamaño (50 cm de envergadura y 900 gramos de peso) con cuatro hélices.

La actividad se inició en octubre de 2011, y desde entonces los casi 20 participantes han desarrollado su trabajo en varias áreas: diseño mecánico, sistemas, electrónica y programación. Las sesiones de trabajo tienen lugar habitualmente los sábados, con un tiempo dedicado a la presentación de algunos aspectos teóricos necesarios para el desarrollo del proyecto y con mucho trabajo práctico. Aunque ciertamente los conceptos que tienen que manejar están en algunos casos por encima del nivel que corresponde a su edad, la ilusión y el esfuerzo suplen, y llegan a manejar y aplicar principios y métodos realmente complejos con conocimiento de causa.

La primera parte del trabajo consistió en realizar un diseño de concepto: ¿Cómo podemos solucionar el problema? Fueron varias semanas esbozando ideas, buscando posibles soluciones, descubriendo nuevos problemas que se planteaban… Un buen entrenamiento práctico de trabajo en equipo. Al mismo tiempo, asistieron a varias sesiones teóricas para conocer los fundamentos y las herramientas que tendrían que emplear.

Actualmente los participantes han desarrollado ya varios elementos importantes. Han conseguido integrar y programar un sensor de distancias basado en ultrasonidos que se usa para medir la distancia al suelo, al techo y a las paredes del recinto, y para detectar obstáculos. Ya han hecho las primeras pruebas de vuelo de este sensor con un éxito completo: actualmente ARGOS es capaz de medir distancias con una precisión de 1 cm. El paso siguiente es modificar la electrónica del vehículo para colocar varios sensores de este tipo en las orientaciones adecuadas.

Al mismo tiempo, el grupo de software ha conseguido programar el protocolo de comunicaciones para control y seguimiento. La estación de control, el ordenador desde el que podrá controlarse en todo momento el aparato, ya es capaz de hablar y escuchar a la aeronave por radio.
Por su parte, el grupo de diseño mecánico ha modificado la estructura del vehículo para instalar los sensores, para utilizar una batería más potente y para integrar una cámara de vídeo con un sistema de movimiento que permite orientarla en todas direcciones.

Además, varios participantes están aprendiendo a manejar el cuadricóptero manualmente, tarea importante para las pruebas de vuelo, y a manejarlo desde la estación de control. Uno de los participantes se encarga específicamente de verificar que el aparato está en orden de vuelo cada vez que hay que ponerlo en marcha: batería cargada, revisión de conexiones, revisión de la estructura… Todos han aprendido también, por los problemas que han surgido en las pruebas de vuelo, la importancia de seguir un procedimiento detallado para hacer las cosas, por pequeñas que puedan parecer. Por esto, se puede decir que los participantes están preparados para desarrollar proyectos aeronáuticos.

A pesar de esta organización del trabajo por grupos, todos ellos han realizado otra tarea nada fácil: entender cómo se controlan los motores para dar estabilidad al vehículo en vuelo. Aunque por el momento están trabajando en elementos externos al “cerebro” del cuadricóptero, entender cómo vuela es necesario para integrar estos sistemas.

Para realizar bien todo este trabajo, los participantes han recibido varias sesiones sobre aspectos elementales, pero muy importantes, relacionados con el modo de presentar las cosas de palabra y por escrito. Cada grupo redacta sus informes de diseño o de ensayo, y en determinadas ocasiones presentan en público su trabajo a otros grupos.




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