Como construir drones usando hardware livre

Um dos fatores que mais chama a atenção na confecção de um drone não é o motor ou a hélice, mas a estabilidade do aparelho em seu eixo central para o vôo. Esse é um fator tão fundamental que, sem ele, o drone não se sustenta no ar. Apesar disso, é algo tão óbvio quanto negligenciado ao observarmos os erros geralmente cometidos ao levarmos o drone no ar, digamos, sem o nivelamento adequado. Para balanceá-lo, entra em cena a hélice, sendo necessário dispor uma no sentido horário e outra no sentido anti-horário para anular a força centrípeta. “Para um drone de 4 motores, temos 2 hélices de sentido horário, e 2 sentido anti-horário, uma para compensar a força centrípeta da outra. Se todas girassem no mesmo passo, o drone giraria em torno do próprio eixo ao levantar vôo, parecendo um disco voador, e o usuário perderá o controle dele”, explica Wesley Karl El Anderson, aluno da UTFPR.

Dois detalhes interessantes: as hélices de fibra de carbono proporcionam vôo melhor, mas às custas de serem bem mais perigosas que as hélices de plástico, razão pela qual Wesley recomenda o uso das últimas para os iniciantes em vôo com drones. Perigosa como? Bem, uma hélice de fibra de carbono, se encostar em alguém, ficará intacta… já o estrago que ela faria, tendo em vista cerca de 14 mil RPMs, melhor nem imaginarmos. Outra coisa é que não basta dispor as hélices em sentidos opostos para balanceá-las, é preciso que seja feita também a calibração delas. Algo simples de fazer, conforme explica Wesley no vídeo da palestra. O mais difícil mesmo, como veremos, é manter o drone em equilíbrio na horizontal e estável sob seu próprio eixo central.

Itens que compõem um drone

Para montar um drone, você precisará desembolsar algo em torno de R$ 1 mil – o valor exato dependerá de quanto material houver disponível – e também é bom ter algum conhecimento em Eletrônica e de programação em C.

Entre os materiais necessários, estão:

– Bateria de Lithium Polímero (Li-Po)
– Motor Brushless de 800kv a 1200kv
– Electronic Speed Control (ESC)
– Hélices
– Balanceadores
– Arduino (microcontrolador responsável pelo gerenciamento do drone, a programação será inserida nele)
– 4 Sensores (giroscópio, acelerômetro, barômetro e magnetômetro, responsáveis pelo nivelamento e alinhamento do drone)
– Rádio transmissor e receptor
– Carregador de bateria
– LEDs
– Sensor de bateria
– Placa central
– Frame (Estrutura do drone)

Wesley explica a função de cada uma das partes que compõem o drone, firmwares utilizados, e as dinâmicas de vôo no vídeo da palestra dele, abaixo:


Acesse também os slides da palestra:

Referências:

Multiwii-firmware: https://github.com/multiwii/multiwii-firmware
DIY Drones – Ardupilot: https://github.com/diydrones/ardupilot