Como Funciona O Drone?

El término dron se ha generalizado mucho. Tanto, que algunos aviones no tripulados reciben esta denominación, aunque no se trata de un dron como tal. Un drone, también conocido como UAV (vehículo aéreo no tripulado, por sus siglas en inglés), es una aeronave que no requiere de un piloto a bordo. Hay otras denominaciones para definir un dron que pueden ayudarnos a identificar rápidamente en qué consisten. Algunos reciben el nombre de cuadricópteros, sexacópteros u octacópteros, dependiendo de si tiene 4, 6 u 8 hélices. Por tanto, podemos definir un dron como un vehículo que se controla por control remoto, que para elevarse utiliza la fuerza de giro de sus motores unidos a las hélices.

Aunque podemos pensar que los cuadricópteros o drones son una novedad y surgieron hace poco tiempo, no es verdad. Los primeros modelos se remontan a los años 20, aunque el diseño y las posibilidades de control eran bastante diferentes. La tecnología de materiales, que ha logrado que cada vez sean más ligeros, así como la miniaturización de componentes, hace posible que hoy contemos con drones de tamaños y prestaciones muy diversas. Desde los minidrones de recreo hasta los destinados a control y vigilancia, hay un amplio listado de modelos.

El primer cuadricóptero de la historia

En 1907, los hermanos inventores Jacques y Louis Bréguet desarrollaron el primer cuadricóptero del mundo, en colaboración con el controvertido premio Nobel, el profesor Charles Richet. Si bien fue sin duda emocionante, presentaba varias limitaciones significativas, como la falta de control, la necesidad de cuatro hombres para mantenerlo estable y un vuelo inicial que solo alcanzaba los 60 centímetros del suelo. No obstante, esta creación contribuyó a la innovación del formato del cuadricóptero tal como lo conocemos hoy.

Componentes esenciales de un drone

Estructura y marco

La estructura de un drone está diseñada para ser ligera y resistente. Por lo general, se fabrica con materiales como el plástico reforzado con fibra de carbono, que proporciona resistencia sin añadir peso adicional.

Motores y hélices

Los motores son la fuerza impulsora de un drone y están conectados a las hélices. Estos componentes generan la sustentación necesaria para elevar el drone en el aire y permiten su movimiento en diferentes direcciones.

Controlador de vuelo

El controlador de vuelo es el cerebro del drone. Recopila datos de los sensores y procesa la información para estabilizar el vuelo, controlar la altitud y la orientación, y ejecutar comandos enviados por el piloto o el sistema de navegación autónoma. Los controladores de motor (ESC) traducen todos estos datos a una velocidad de hasta 1000 veces por segundo a las velocidades a las que deben girar los motores.

Sensores

Los drones están equipados con una variedad de sensores, como acelerómetros, giroscopios, magnetómetros y altímetros. Estos sensores proporcionan información crucial sobre la posición, velocidad, orientación y condiciones ambientales del drone.

Cámara y gimbal

Muchos drones están equipados con cámaras de alta calidad y sistemas de estabilización llamados gimbals. La estabilización de las cámaras también se conoce como cardán. Su principio es similar al de una brújula. Un cardán suele constar de tres ejes: guiñada, alabeo y cabeceo. El cardán está equipado con tres motores paso a paso controlados por giroscopios. Cualquier desviación es detectada y corregida rápidamente por los motores. Estas correcciones se realizan con tanta rapidez que absorben incluso las más pequeñas vibraciones. Como resultado, la imagen siempre es nítida y el horizonte está perfectamente nivelado.

Cómo funciona un drone en vuelo

En un dron, las únicas superficies de control son las palas de la hélice. Cuando el dron simplemente vuela en el aire sin moverse (en vuelo estacionario), todas las hélices giran aproximadamente a la misma velocidad. Para evitar que gire sobre su propio eje, los motores giran alternativamente en direcciones opuestas.

En cuanto las hélices cambian de velocidad, el dron se mueve en la dirección donde giran más despacio. Con un dron, esto no importa en qué dirección, así que puedes volarlo en cualquier dirección. Básicamente, no tiene parte delantera ni trasera. Esto lo hace relativamente fácil de controlar en comparación con un helicóptero o avión convencional.

Cuando un drone despega, el controlador de vuelo recopila datos de los sensores para mantenerlo estable y equilibrado. El piloto o el sistema de navegación autónoma envían comandos al controlador de vuelo a través de una conexión inalámbrica, indicando la dirección y la velocidad deseadas. Los motores y las hélices se activan para generar la fuerza necesaria que contrarreste la gravedad y permita el vuelo. Gracias a los ajustes del controlador de vuelo, el drone puede moverse hacia adelante, hacia atrás, a los lados y rotar sobre su eje. En cuanto el controlador de vuelo deja de recibir información del piloto, utiliza todos los sensores para garantizar que el dron permanezca estacionario y mantenga la misma altitud.

El módulo GPS y las funciones de seguridad

La mayoría de los drones están equipados con un módulo GPS. Gracias a este módulo, la mayoría de los drones pueden determinar y mantener su ubicación con precisión métrica. Con el GPS integrado, el dron también puede programar ubicaciones antes del vuelo. Estas también se denominan puntos de referencia. El dron puede entonces realizar vuelos con plena autorización.

Los drones también utilizan la función GPS para garantizar la seguridad. Dado que un dron recuerda su posición de partida antes del despegue, regresará automáticamente a tierra si surgen problemas, como una batería baja o si el piloto se enferma y se pulsa el botón de seguridad (regreso a casa).

Tipos de drones

• Drones multirotor:
  • Cuadricópteros: los drones de cuatro rotores son los más comunes. Ofrecen estabilidad y maniobrabilidad.
  • Hexacópteros: drones con seis rotores para mejorar la estabilidad y capacidad de elevación.
  • Octópteros: drones con ocho rotores para mayor estabilidad y capacidad de elevación, a menudo utilizados para fotografía aérea profesional.
• Drones de ala fija: para vuelos más largos y mayores distancias. Se utilizan a menudo para cartografía, monitoreo agrícola e inspecciones.
• Drones de avión monomotor: drones con diseño tradicional de aeronave monomotor. Pueden realizar vuelos de larga distancia de forma rápida y eficiente.
• Drones híbridos: drones que combinan elementos de diferentes diseños. Por ejemplo, drones con capacidad de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) que incorporan alas fijas y hélices de rotor.
• Drones submarinos: drones diseñados para operar y explorar bajo el agua. Pueden utilizarse para investigación, inspección y cartografía del fondo marino.
• Drones planeadores: drones con diseño de planeador para mayor autonomía y eficiencia de vuelo. Se utilizan frecuentemente para la investigación atmosférica.
• Drones tipo helicóptero: drones similares a helicópteros con una o más palas en la parte superior. Esta configuración ofrece flexibilidad para navegar en espacios reducidos.
• Dirigibles y drones con globos: drones con diseño de globo o dirigible para un vuelo lento y estable. Pueden utilizarse para observación y monitoreo.
• Drones de ala voladora: drones con diseño de ala volante sin fuselaje tradicional. Son aerodinámicamente eficientes y aptos para vuelos de alta velocidad.
• Drones autónomos: drones que utilizan sensores avanzados, inteligencia artificial y tecnologías de navegación para el vuelo autónomo y la toma de decisiones.

Controles del mando y modos de vuelo

El dron se controla con un mando que tiene dos joysticks. Los movimientos básicos son los siguientes:

1. Cabeceo: moviendo el joystick en la dirección de cabeceo, el dron vuela hacia delante y hacia atrás.
2. Balanceo: moviendo el joystick en la dirección de balanceo, el dron vuela hacia la izquierda o la derecha.
3. Guiñada: mover el joystick en la dirección de guiñada hace que el dron gire en sentido horario o antihorario alrededor de su propio eje.
4. Acelerador: mover el joystick en la dirección del acelerador hace que el dron ascienda o descienda.

Muchos drones incorporan modos de vuelo que automatizan el vuelo del dron. Entre los modos de vuelo disponibles se encuentran los siguientes:

• ActiveTrack: con ActiveTrack, el dron sigue al sujeto de la foto. El sujeto es seguido en un suave movimiento de vuelo hasta que ActiveTrack se apaga.
• Quickshot: con el programa Quickshot, puedes capturar el sujeto de la imagen utilizando una opción de vuelo preprogramada. Selecciona la opción que mejor se adapte al sujeto y Quickshot realizará la toma.
• Hyperlapse: con Hyperlapse, el dron realiza varias tomas mientras vuela y gira. Puedes establecer una ruta de vuelo mediante waypoints. Todas las fotos se combinan en un único vídeo.
• Waypoints: seleccione varias perspectivas de antemano. El dron volará entonces una ruta suave utilizando estas diferentes perspectivas.
• Mastershots: seleccione un sujeto, y el dron tomará varias fotos del sujeto en el modo Mastershots.

Normativa para volar un dron

Por desgracia, no se puede volar un dron siempre que se quiera. Hay una serie de normas europeas que regulan los vuelos de drones. También es probable que necesite un certificado y un número de operador. Si quiere volar un dron en el espacio aéreo europeo, puede obtener la licencia realizando un examen en línea. Hay dos certificados que puede obtener: el certificado básico A1/A3 y el certificado adicional A2. El certificado que necesites dependerá del dron que quieras volar.

Volar un dron no está permitido en todas partes. Además, siempre debe volar el dron dentro de la línea de visión directa del piloto y no puede volar a más de 120 metros de altura. Los vuelos de drones solo están permitidos en el espacio aéreo abierto no controlado. Este es el espacio aéreo en el que no hay zonas de exclusión aérea activas. El número de operador debe estar visible en el exterior del dron. Si tiene su dron una etiqueta C1 o superior, debe transmitir el número de operador mediante Remote ID.