En México el desarrollo de tecnología relacionada con la construcción de vehículos aéreos no tripulados y terrestres para cubrir diferentes necesidades, es un rubro incipiente en el país. Por ello, para fortalecer la infraestructura en dicho sector e impulsar el talento científico mexicano, la Facultad de Ciencias de la Electrónica de la BUAP cuenta desde 2011 con el Laboratorio de control avanzado y potencia.
Aunque el centro inició con recursos limitados, en la actualidad se cuenta con resultados satisfactorios, con la fabricación de cuatro prototipos de vehículos aéreos y el desarrollo de un motor eléctrico, destacó el doctor José Fermi Guerrero Castellanos, responsable del laboratorio.
Los prototipos
A partir de la fundación del laboratorio con fondos de los programas Integral de Fortalecimiento Institucional (PIFI), de Mejoramiento del Profesorado (PROMEP) y de la Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado (VIEP) de la Institución, se construyeron cuatro prototipos de vehículos cuadri-rotores con despegue y aterrizaje vertical.
«Uno de los prototipos, de 26 centímetros de largo y de ancho, y una altura de 15 centímetros, con un peso de 960 gramos, cuenta con microcomputadoras, sensores inerciales y magnéticos, así como un sistema GPS. También tiene la capacidad de llevar a bordo una cámara para obtener video o fotografía aéreas», detalló.
Los anteriores dispositivos permiten al minivehículo una autonomía de vuelo con una duración de 10 a 15 minutos, en un radio de acción de hasta 60 metros. Por el momento, se trabaja en mejorar el sistema autónomo en energía y acción, para perfeccionar el mecanismo y lograr un mayor tiempo de vuelo y de recorrido, indicó Guerrero Castellanos.
El objetivo del prototipo, desarrollado en el Laboratorio de control avanzado y potencia, es construir unidades similares a vehículos autónomos ya existentes como el mini-helicóptero con cuatro rotores, así como el vehículo PVTOL (por sus siglas en inglés, que significan vehículo planar de despegue y aterrizaje vertical), dispositivo usado para el desarrollo y pruebas de sistemas de control basado en red de comunicaciones NCS.
«La idea de desarrollar vehículos aéreos es tener prototipos para cubrir determinadas necesidades, como la vigilancia y supervisión de infraestructura civil como presas y puentes». Además, serían útiles en la supervisión policiaca y grabación de eventos sociales, apuntó.
Los artefactos fueron construidos con elementos comerciales, sin embargo, un hecho a destacar es que las estructuras, tarjetas de control y desarrollo de algoritmos fueron diseñados por académicos y estudiantes de la Facultad Ciencias de la Electrónica.
Dos patentes en proceso
Gracias al trabajo de académicos del área de instrumentación y control avanzado, en colaboración con estudiantes en este proyecto, se logró iniciar el trámite para la obtención de dos patentes, subrayó el investigador.
Al respecto, precisó que se solicitó la patente de un sistema que, por medio de microsensores inerciales y magnéticos, realiza la captura de movimiento humano. La segunda innovación es el diseño y construcción de un sistema aplicado a vehículos aéreos autónomos para captura de orientación y rumbo.
Generación de fuentes de energía alternas
Uno de los objetivos del proyecto, es la construcción de motores eléctricos, para impulsar el uso de energías alternas y renovables y sustituir el uso de gasolinas, derivadas de combustibles fósiles, sostuvo el doctor Guerrero Castellanos.
Para ello, el laboratorio dispone de un automóvil Ford Ka, al cual se sustituyó el motor de combustión por uno eléctrico. Este procedimiento incluyó el desarrollo de un modelo matemático del tren de transmisión y de una simulación numérica para determinar la autonomía en materia de energía.
Gracias a dichas adaptaciones y con la instalación del motor eléctrico, se logró que el auto recorriera una distancia de 5.7 kilómetros y alcanzara una pendiente de 39 grados de inclinación, con una velocidad media de 30 kilómetros por hora, «por lo que este tipo de vehículo puede funcionar perfectamente dentro de Ciudad Universitaria y algunas zonas de la Ciudad de Puebla», subrayó.
Equipos dedicados a la enseñanza e investigación
Este recinto tiene una colaboración estrecha con el Laboratorio de Sistemas Dinámicos Controlables de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM), donde se tienen algunos sistemas dedicados a la enseñanza e investigación, por ejemplo, un péndulo invertido sobre una base móvil, un vehículo aéreo de ala fija para misiones de monitoreo y un kit mecatrónico de control.
La cooperación entre ambas facultades se basa en la co-dirección de estudiantes de maestría y doctorado del área de Física Aplicada, así como en la realización de proyectos de investigación.
Asimismo, detalló el académico, se tiene vinculación con diferentes centros de investigación nacional e internacional: el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional, con el departamento de Control Automático del Laboratorio GIPSA-Lab del Instituto Politécnico de Grenoble y el laboratorio de imágenes, señales y sistemas inteligentes de la Universidad de Paris-Este Créteil, los dos últimos en Francia.
El doctor José Fermi Guerrero Castellanos enfatizó que la BUAP, a través del Laboratorio de control avanzado y potencia, es la única universidad en realizar este tipo de investigación en el sureste del país. «Algunos centros se orientan a la aplicación, pero nosotros nos enfocamos al área de modelado matemático, control y navegación», resaltó.
Es conveniente señalar que en este laboratorio se instruye a estudiantes de la licenciatura en Ciencias de la Electrónica e Ingeniería en Mecatrónica, así como de la maestría en Ingeniería Electrónica, con opción en instrumentación electrónica, quienes realizan proyectos de tesis en el área de control automático y sistemas de potencia.
