Desarrollo de sistema de aeronave pilotada a distancia y aplicación para levantamiento topográfico agrícola

Abstract

La agricultura de precisión se caracteriza por identificar y manejar la variabilidad espacial y temporal, para maximizar los beneficios con el menor impacto ambiental, por lo que, se requieren de datos geolocalizados del campo que permitan tomar decisiones. Los sistemas de aeronave pilotada a distancia (RPAS) son una alternativa para monitorear el estado de los cultivos, estimar rendimientos, así como generar datos sobre características del suelo y la parcela, con este fin se desarrolló y evaluó un RPAS tipo cuadricóptero, basado en software y hardware abierto que permite la realización de vuelos autónomos y estables para la obtención de imágenes georreferenciadas en tiempo real y de forma secuencial con misiones de vuelo. El diseño del chasis del RPAS se hizo en Solidworks, modelándose los esfuerzos en la estructura y el centro de masa, mientras que en el diseño electrónico y de control se incluyeron: motores brushless, sensor GPS, acelerómetro, giroscopio y cámara RGB de alta resolución con antivibración. El control PID se ajustó y se programó el sistema de navegación autónomo de la controladora Pixhawk para realizar misiones planeadas con telemetría mediante “waypoints” y almacenando los datos obtenidos. La evaluación del RPAS se realizó en misiones de vuelo autónomas con una velocidad constante de 1 m/s, a una altura de 20m y con vientos no mayores a 5 Km/h. El consumo del RPAS fue de 1650 mAh por 7 minutos de vuelo y las vibraciones medidas fueron menores a 20 m/s/s, además el movimiento en los ejes “yaw”, “pich” y “roll” del vehículo fueron menores a 6 grados, obteniéndose una estabilidad con valores dentro de los parámetros recomendados por Bonney et al., (2020). También, se planificó una misión de vuelo con el prototipo, obteniéndose imágenes RGB que se corrigieron mediante puntos de control en tierra y, la nube densa de puntos generada se comparó con un levantamiento topográfico GPS en postproceso, siendo los errores absolutos y estándar de 0.020 y 0.024 m, respectivamente.