Publicación: Control Multipropósito a Distancia Para Mejorar la Estabilidad de Vuelo en la Toma de Fotografía Aérea de Precisión Mediante la Utilización de UAV’s
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Resumen en español
Se desarrolló un nuevo método de control de movimiento para vehículos de tipo UAV para aplicaciones de fotografía aérea el cual brindara mayor estabilidad y precisión a la hora de capturar imágenes o grabar videos durante el vuelo. Este control se denomina control por saltos o también llamado de otra manera control por eventos. Para manejar los movimientos del UAV se reemplazó el control RC por un sensor llamado Leap Motion, el cual tiene la capacidad de detectar acciones, gestos, movimientos, posiciones, entre otras características. Se denomina control por saltos, o por eventos, ya que el UAV solo responderá si y solo si el sensor detecta ciertos movimientos de la mano previamente parametrizados para la realización del control. Si el sensor no detecta nada o simplemente no hay presencia de la mano, el UAV permanecerá estable en un punto hasta que nuevamente el sensor detecte algún movimiento parametrizado. Esto se logra volando el UAV en un modo de vuelo llamado modo Loiter, el cual permite dejar el UAV en una posición indicada hasta que se le aplique alguna señal que indique moverse. Los movimientos que se le dieron al UAV fueron adelante, atrás, izquierda, derecha, arriba y abajo. Simplemente el Leap Motion sensaba la posición de la mano en el espacio y de acuerdo a esta enviaba la indicación de movimiento a la Beagle Bone Black, tarjeta de desarrollo utilizada para el proyecto, y esta generaba las señales de control y las enviaba a la tarjeta de control del UAV y esta a su vez las procesaba para así darle estímulos a los motores. Para realizar este control por saltos, se comenzó replicando las señales de PWM que enviaba el control RC mediante la Beagle Bone Black. Luego se entrenó el sensor Leap Motion para que dependiendo de la posición de la mano derecha en el espacio le diera la indicación a la Beagle Bone Black de que señales de PWM debería de generar para que efectivamente se produjera el movimiento requerido en el UAV. Una vez teniendo listo el control de movimiento del UAV se comenzó con el desarrollo del sistema de visualización de la cámara. La cámara adquirida para el proyecto es una AEE-S71 la cual cuenta con una aplicación para tomar fotos, grabar videos y manipular el zoom todo esto a distancia, lo cual fue fundamental para los requerimientos del proyecto. Además para aumentar la estabilidad de la cámara durante el vuelo y así garantizar imágenes aéreas de gran calidad la cámara fue acoplada a un Gimbal el cual además de generar estabilidad permitió agrandar el espacio de visualización de la cámara brindándole movimiento en 2 grados de libertad. Al final al probar el control de movimiento efectivamente el vehículo respondía perfectamente ante las instrucciones de movimiento generadas desde el Leap Motion, viéndose reflejado en la respuesta de sus motores. Además se probó el sistema de visualización arrojando unas imágenes de buena resolución, estables y lo más importante realizando la captura de imágenes y manipulando el zoom a distancia aparte del alto rango de visualización que generaba el Gimbal
Resumen en inglés
A new method of movement control for vehicles of the UAV type was developed for aerial photography apps. This method provided more precision and stability when taking pictures or recording during flight. This method is called jump control or event control method. To operate the movements of the UAVe, the RC control was replaced by a sensor called Leap Motion, which has the capacity to detect doings, movements, gestures, positions among other features. It is called jump or event control, since the UAV will respond only if the sensor detects certain hand movements previously parameterized to carry outwork the control system. If the sensor does not detect any actions or if there is simply no presence of the hand, the UAVe will remain stable on the spot till the sensor detects any parameterized movement. This is accomplished by flying the UAVe on a flight mode called Loiter which allows to leave the UAV on an indicated position until it is given the order to move. The directions given to the UAVe were ahead, back, right, left, up and down. The Leap Motion sensed the position of the hand on the spot and accordingly sent the Beagle Bone Black the order to move. The BBB was the control card used for the project. It generated control signals and sent them to the UAVe control card, which processed them to give boost to the motors. In order to accomplish this jump control, we began by repeating the PWM signals sent by the RC control by means of the Beagle Bone Black. Then we trained the Leap Motion sensor to give the order—according to the position of the right hand on the spot-- to the Beagle Bone Black as to what PWM signals it should generate so that the right movement required at the UAV was performed precisely. Once the UAV control movement was ready, we began with the development of the camera display system. The camera used for the project was the AEE-S71, which has an app for taking pictures, recording videos and handling the zoom from long distance, which was of paramount importance for the requirements of the project. Besides that, the camera was linked together with a Gimbal. This was done to improve the camera stability and secure high quality aerial pictures. Besides providing stability, the Gimbal allowed for an increase of the camera display space giving it a movement of two degrees of freedom. At the end, when testing the movement control the vehicle responded easily to the instructions generated form the Leap Motion. This was reflected on the motor responses. The display space was also tested and gave steady images of high resolution. And most important, we captured images by handling the zoom form a distance, apart from the wide display space generated by the Gimbal.