Método y dispositivo para el control de estabilidad automático de paramotores radio control.

Método y dispositivo para el control de estabilidad automática de paramotores radio control.

En esta patente de invención se describen un dispositivo y un método para la estabilización automática de un paramotor radiocontrol mediante el uso de un microcontrolador y un acelerómetro

, ambos equipados en una estructura adaptada para tal fin y que se encuentra suspendida de las cuerdas del parapente.

El dispositivo para la estabilización propuesto consta también de tres elementos estructurales nuevos respecto de los paramotores tradicionales encargados de favorecer la estabilidad del dispositivo mediante la correcta repartición de fuerzas y la correcta orientación del dispositivo antes del despegue.

Esta patente pretende resolver los problemas que existen actualmente en este tipo paramotores para mantener un vuelo nivelado, especialmente en los momentos del aterrizaje y el despegue, en que el dispositivo es más susceptible de sufrir algún desperfecto.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331734.

Solicitante: UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CASANELLA ALONSO,RAMON, MENGÍBAR MARTÍN,Manel.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES... > Control de la posición, del rumbo, de la altitud... > G05D1/08 (Control de la actitud, es decir, eliminación o reducción de los efectos del balanceo, cabeceo o guiñada)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA > AEROPLANOS; HELICOPTEROS (vehículos de colchón... > Aeronaves sustentadas sin motor; Aeronaves del tipo... > B64C31/024 (con grupo motor auxiliar)
google+ twitter facebookPin it
Método y dispositivo para el control de estabilidad automático de paramotores radio control.

Fragmento de la descripción:

MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA EL CONTROL DE ESTABILIDAD AUTOMÁTICA DE PARAMOTORES RADIO CONTROL

ÁMBITO TÉCNICO

Esta invención tiene su aplicación en la industria dedicada a la fabricación de aeromodelos, concretamente paramotores o parapentes radiocontrol, dentro de la categoría de alas no rígidas.

ESTADO DE LA TÉCNICA

En el ámbito del aeromodelismo, el hecho de disponer de un sistema de control automático es esencial sobre todo para aquellos que se están iniciando en él. Estos sistemas permiten realizar de manera más sencilla aquellas fases de vuelo que se realizan más cerca del suelo, donde corren mayor riesgo de colisión. En el caso concreto de los paramotores convencionales, la arquitectura del sistema de control (figura 1) consta de tres bloques, transmisor 1, receptor 2 y servomotores 3, en que se transmiten directamente las órdenes del usuario a los componentes electrónicos equipados en el aeromodelo, encargados de su maniobrabilidad. Esta arquitectura junto con una estructura básica (figura 3) sin elementos regulables ni partes móviles hacen que en estos aeromodelos la estabilidad dependa exclusivamente de las condiciones meteorológicas y de la habilidad del piloto.

En cuanto a los paramotores radiocontrol, el hecho de disponer de una vela no rígida y llevar la carga suspendida a una distancia considerable de esta, provoca que los golpes de viento sean perjudiciales para la estabilidad de este, dificultando en muchas ocasiones mantenerlo alineado con el suelo para efectuar despegues o aterrizajes.

En la actualidad es fácil encontrar placas IMU (Inertial Measurement Unit) equipadas en aeromodelos de ala rígida, con el objetivo de estabilizarlos. Estas placas formadas por giróscopos i acelerómetros son esenciales, en cuanto a la estabilidad, para esta clase de aeromodelos que cuentan con mayor número de superficies de control (timón de profundidad, timón de dirección, alerones y otros) y con una velocidad de crucero mucho mayor que el paramotor, propiciando que se trate de modelos sometidos a

grandes aceleraciones y con una gran maniobrabilidad. Sin embargo, este tipo de placas no son la solución óptima para paramotores radiocontrol debido sobre todo a su coste, complejidad e innecesaria dificultad de manejo.

Existe ya un método de estabilización exclusivo para aeromodelos de ala no rígida (patente US20120109427 Al) aunque sólo permite realizar el despegue de forma automática, mediante la detección del comportamiento del parapente, con un acelerómetro y un giróscopo, mientras el dispositivo se encuentra en tierra y la corrección de este mediante los actuadores situados en la carga suspendida. Este método tiene el inconveniente de usar dos sensores, de manera análoga a los sistemas de control para ala rígida y situarlos en el ala (parapente) y no en la carga (donde se ubican todos los componentes electrónicos). Esta ubicación del sensor no es óptima en el caso de estos aeromodelos ya que dificulta su correcta orientación tanto en el despegue como en el aterrizaje o en cualquier fase de vuelo en la que se requiera un vuelo estable.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Con objeto de resolver la carencia de dispositivos para la estabilización automática de aeromodelos de ala variable, la invención propuesta proporciona las características y efectos técnicos que se describen a continuación.

Como se muestra en la figura 2 el dispositivo se caracteriza por el uso de un microcontrolador 5 y un acelerómetro 4 ambos comunicados entre sí.

El acelerómetro se encuentra orientado de manera que cuando el paramotor se halla paralelo al suelo, el sensor no detecta ninguna aceleración debida al campo gravitacional de la tierra, cuando el aeromodelo se inclina hacia izquierda o derecha, la gravedad actúa en el eje seleccionado del acelerómetro proporcionando una salida proporcional a la aceleración percibida por este.

A la salida del acelerómetro se puede añadir un filtro para atenuar las aceleraciones más rápidas que las debidas a la gravedad. De esta manera se evita principalmente que las vibraciones provocadas por el motor puedan superponerse y distorsionar las medidas de gravedad que realiza el sensor.

El microcontrolador 5 está configurado de manera que las inclinaciones detectadas por el acelerómetro, en forma de aceleraciones gravitacionales, son leídas en una de sus entradas. Dicho microcontrolador es el encargado de traducir, los diferentes niveles de aceleración en pulsos de voltaje constante y duración variable (PWM). Posteriormente estos pulsos son enviados a través de los pines digitales a dos servomotores 3 encargados de tensar los frenos del parapente cuya función es la de modificar el perfil de la ala permitiéndole al aeromodelo maniobrar.

Los servomotores actuarán a fin de compensar las inclinaciones mencionadas, accionándose el servomotor correspondiente al lado opuesto en el que se produzca la inclinación y solo cuando esta sea mayor que un cierto ángulo, a fin de evitar correcciones innecesarias provocadas por pequeñas turbulencias.

Adicionalmente, se añadirá la opción de que todo el proceso de estabilización solo se efectúe en el caso de que el usuario desee activarlo desde la emisora. En el caso de ser accionado, el piloto pasaría a perder el manejo de los servomotres hasta la desactivación del mismo.

La palanca ubicada en la emisora encargada de activar el control de estabilidad, lo hace mediante el envío al receptor y posteriormente al microcontrolador, de un pulso de una duración mayor a una especificada.

En último lugar se encuentra la estructura en la que se deberán colocar los elementos mencionados hasta ahora. Se ha partido de la estructura básica (figura 3) en forma de L de los paramotores radio control, que permite ubicar el tren de aterrizaje en el plano perpendicular al utilizado para instalar el motor. A esta estructura se le han añadido tres elementos estructurales (una rueda delantera radio controlada, dos brazos para avanzar el centro de gravedad y una barra para anclar el parapente de modo que se compense el par motor) que en combinación con los elementos anteriormente mencionados consiguen una mayor estabilización.

Se propone que la rueda delantera del tren de aterrizaje 9, en lugar de ser fija, vaya acoplada a un servomotor 12 que se puede controlar mediante la emisora, permitiendo al

usuario controlar la orientación de la carga en el momento del despegue con el fin de estabilizar el parapente (ala) antes de dar motor a fondo y despegar. De este modo nos aseguramos que en el momento de dejar de tener contacto con el suelo, el parapente está totalmente horizontal evitando así giros (perdida de sustentación y por tanto de altura) cerca del suelo, que podrían acabar en impacto.

Los dos brazos 10, uno a cada lado de la estructura, que se pueden regular a fin de avanzar o retrasar el centro de gravedad para que la estructura tenga una inclinación determinada que permita al motor empujar con una pequeña componente vertical que facilite al paramotor coger altura. El hecho de que estos se puedan cambiar de posición permite modificar la distribución de masas del trike ya sea mediante la instalación de baterías de mayor capacidad o de otros componentes electrónicos como sensores.

El último elemento estructural tiene como objetivo compensar el par motor provocado por el motor y la hélice. Para ello se emplea una barra 11 acoplada a los dos brazos mencionados en el parágrafo anterior de manera que quede simétrica respecto al eje longitudinal de la estructura. En esta hay diferentes puntos de anclaje a los que acoplar el parapente de forma asimétrica con la finalidad de desplazar el centro de gravedad al lado contrario en el que actuará el par motor. Este sistema...

 


Reivindicaciones:

1. Un método para el control de estabilidad automático para paramotores radio control, caracterizado porque

a) Se mide la inclinación respecto al suelo con un acelerómetro.

b) Se envían la señal con los datos de aceleración a un microcontrolador.

c) Se transforman las medidas de aceleración del sensor (analógico o digital) en pulsos de diferente duración (PWM).

d) Si la inclinación detectada por el acelerómetro es a la izquierda, y esta es superior a un cierto ángulo respecto la horizontal, se envían los pulsos PWM al servomotor derecho para activarlo, estirando de esta forma del freno del parapente en su parte derecha provocando la inclinación del paramotor en ese mismo sentido. En el caso de que el acelerómetro detecte una inclinación a la derecha actuará el servomotor izquierdo, de modo análogo, propiciando una inclinación como en el anterior caso pero en sentido opuesto.

2. Un método según la reivindicación 1 caracterizado porque se filtra la señal del sensor a fin de discriminar las aceleraciones provocadas por la vibración del motor.

3. Un dispositivo para el control de estabilidad automático para paramotores RC, que comprende:

a) un acelerómetro.

b) un microcontrolador.

c) dos servomotores para activar los frenos del parapente.

d) una emisora y un receptor radio control.

4. Un dispositivo según la reivindicación 3, y que contenga:

a) Una rueda unida a la estructura mediante un eje que permite la rotación de esta.

b) Un servomotor al que va unida la rueda para ser controlada por el usuario.

5. Un dispositivo según la reivindicación 3, y que contenga:

a) Dos brazos, uno a cada lado de la estructura, de longitud fija y posición ajustable que permiten desplazar el centro de gravedad modificando así la inclinación del trike en vuelo.

6. Dispositivo como el de la reivindicación 3, para la compensación del par motor, y que contenga:

a) Una barra con diferentes puntos de anclaje, acoplada a los dos brazos mencionados en el parágrafo anterior de manera que quede simétrica 10 respecto al eje longitudinal de la estructura.