Un sistema experimental de posicionamiento ultrasónico de drones de bajo costo
Equipo Arduino — 23 de marzo de 2023
Los espectáculos de drones se han convertido en una gran tendencia en los últimos años, con algunos espectáculos que presentan miles de drones individuales. Estos espectáculos son extremadamente caros, ya que los drones pueden costar fácilmente unos pocos miles de dólares cada uno. Una gran parte de la razón de su alto costo son sus sistemas de posicionamiento a bordo, que deben tener una precisión de centímetros, mucho mejor que lo que puede lograr el GPS estándar. Buscando una opción más económica, James Bruton desarrolló este sistema experimental de posicionamiento ultrasónico de drones.
Como la mayoría de los sistemas de posicionamiento, se basa en la triangulación a través de mediciones de tiempo de vuelo. La triangulación te permite encontrar la posición, en un plano 2D, del punto A midiendo su distancia desde el punto B y el punto C y sabiendo de antemano la distancia entre el punto B y el punto C. Este es un triángulo y sabes la longitud de cada lado (la distancia entre los puntos), para que puedas calcular la posición del punto A. El tiempo de vuelo es el tiempo que tarda una señal en viajar entre dos puntos. Cuando conoce la velocidad de viaje de la señal (que suele ser estadística o lo suficientemente cercana), puede calcular la distancia simplemente midiendo el tiempo que tarda la señal en salir del punto A y llegar al punto B (o viceversa).
El diseño de Bruton aprovecha estos principios con sensores ultrasónicos simples y económicos. Normalmente estos miden el tiempo que tarda en enviar una señal y recibir el eco. Pero en este caso, Bruton ha separado las dos tareas para que el sistema no requiera una superficie reflectante. Un sensor ultrasónico en un concentrador central emite una señal y otro sensor ultrasónico en el dron la recibe. Una matriz de LED infrarrojos ayuda a sincronizar los dos para una sincronización precisa. Placas Arduino Mega 2560 en ambos lados (el lado del cubo y el lado del dron) controlan los sensores ultrasónicos.
Con dos concentradores (Punto B y Punto C), el dron (Punto A) puede usar mediciones de distancia ultrasónicas para triangular su propia posición en tiempo real. Funciona en 2D, pero un tercer hub permitiría el posicionamiento en 3D. Funcionó bien en las pruebas iniciales, pero era susceptible a la interferencia de los motores y rotores del dron. Bruton planea probar otra idea pronto, pero este sistema de posicionamiento ultrasónico funcionaría bien para otros tipos de vehículos que operan en un área relativamente pequeña.
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