Intelligent control of miniature holonomic vertical take-off and landing robot

This paper discusses the development of a fuzzy based controller for miniaturized unmanned aerial vehicle (UAV).This controller is designed to control the center-of-gravity (CoG) in a new configuration of coaxial miniaturized flying robot (MFR). The idea is to shift the CoG by controlling two pendulums located in perpendicular directions; each pendulum ends with a small mass. A key feature of this work is that the control algorithm represents the original nonlinear function that describes the dynamics of the proposed system. The controller model incorporates two cascaded subsystems: PD and PI fuzzy logic controllers. These two controllers regulate the attitude and the position of the flying robot, respectively. A model of the proposed controllers has been developed and evaluated in terms of stability and maneuverability. The results show that the presented control system can be used efficiently for the MFR applications

AGRI.FLY

O uso de VANT (Veículos aéreos não Tripulados) em tarefas agrícolas como a pulverização de fitossanitários, a fertilização, a análise sanidade vegetativa e a sementeira, representa uma poderosa ferramenta da agricultura moderna. Países como o Japão utiliza VANT há mais de 30 anos em culturas com o arroz. Atualmente, uma em cada três taças de arroz consumida pelos japoneses foi semeada e tratada com recurso a VANT. Contudo, existem ainda muitos países nos quais os sistemas de agricultura utilizados poderiam evoluir fortemente com a implementação desta tecnologia. O custo de aquisição e de operação dos VANT apresenta um custo inferior quando comparado com os convencionais equipamentos pesados. Outra das vantagens é a segurança e a rentabilização da mão-de-obra. Todavia, o uso de sistemas/equipamentos passíveis de serem operados/deslocados e acoplados aos VANT, e.g. um semeador, um pulverizador, uma camara, não são tão comuns. Estes sistemas têm de estar conectados com o VANT quer termos físicos (acoplamento), quer em termos de comunicação e sincronismo de operação. Para tal, de forma a poder ser explorada a flexibilidade que o uso dos VANT pode aportar, é necessário desenvolver sistemas de interface, fixação e comunicação dos diversos equipamentos, passíveis de serem utilizados de forma acoplada a um VANT. Este trabalho teve como propósito primeiro o desenvolvimento de um semeador de precisão, que poderá ser acoplado a um qualquer VANT, para a realização de operações de sementeira direta. Adicionalmente, e com o objetivo de automatizar as operações relacionadas com a utilização dos VANT eliminando a intervenção humana e promovendo o aumento da sua operacionalidade, foi desenvolvida uma plataforma que permite o reabastecimento de consumíveis do VANT e a substituição de baterias

Modeling and global control of the longitudinal dynamics of a coaxial convertible mini-UAV in hover mode

International audienc

Development of a dynamic model of a ducted fan VTOL UAV

The technology of UAV (Unmanned Aerial Vehicle) has developed since its conception many years ago. UAVs have several features such as, computerised and autonomous control without the need for an on-board pilot. Therefore, there is no risk of loss of life and they are easier to maintain than manned aircraft. In addition, UAVs have an extended range/endurance capability, sometimes for several days. This makes UAVs attractive for missions that are typically "dull, dirty and dangerous". With the development of technology, the application of UAVs is becoming commonplace for both military and civil missions. Examples of this are reconnaissance, surveillance, environmental monitoring, disaster observation, etc. The School of Aerospace, Mechanical and Manufacturing Engineering (SAMME) at RMIT University has designed a novel concept for a ducted-fan UAV with vertical takeoff and landing capability and the option to transition to horizontal flight. The aerodynamic analysis, preliminary and detailed design, of this ducted-fan VTOL UAV, is the first and most important step. To optimize the aerodynamic characteristics, evaluating aerodynamic coefficients and analyzing the flow patterns around the vehicle at different speeds and angles of attack is necessary. In this project, CFD plays an important role in predicting the longitudinal and lateral stability and control characteristics of a full-scale model of ducted fan VTOL UAV at both vertical and horizontal flight without any prior knowledge of existing wind tunnel or flight test data. Prior to carrying out experiments in the wind tunnel, the manufacture of ducted fan VTOL UAV was focused on. Particular attention was paid to the propulsion system as the key point. The full-scale model of UAV was produced using the Rapid Prototyping Facility at SAMME to ensure its accurate geometric shape for testing in the wind tunnel. The experiments of the full-scale UAV model with engines was conducted in RMIT's Industrial Wind Tunnel where its aerodynamic characteristics and its properties of counter-rotating propulsion system were tested. In addition, the correlation between experimental data and CFD results was evaluated and the accuracy of the dynamic model of ducted fan VTOL UAV was improved. Flight dynamics is concerned with the motion of an aircraft due to internally or externally generated forces. The ducted fan VTOL UAV stability and control derivatives are determined and used as a basis in a flight simulation environment. This simulation showed that the vehicle is stable and controllable for a range of flight speeds. Finally, a MIMO linear control system was designed to control the vehicle in hovering and low-speed slide flight. The real-time simulation and modeling in MATLAB combined with a flight-simulator showed several animations and trajectories of UAV missions with or without crosswind effect during flight. These simulations were very helpful in determining the dynamic behaviour of the vehicle under various flight conditions

Os veículos aéreos não tripulados na PSP: visão estruturante e aplicabilidade operacional

Neste trabalho estudamos os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT), começando pela sua história e o seu desenvolvimento para se tornarem em ferramentas de tecnologia com diversas aplicações ao nível da segurança pública. Aprofundamos as suas diversas definições e siglas utilizadas por instituições de vários países contrapondo e analisando o seu significado. Os VANT são relativamente diferentes dos veículos aéreos tripulados, no entanto podem possuir um tamanho semelhante ou apenas alguns centímetros de comprimento. O veículo propriamente dito não é o único componente de um sistema de VANT e por isso abordaremos nesta dissertação todos os subsistemas, que apesar de não se destacarem directamente representam um valor imensurável à realização e ao sucesso de uma determinada missão. Analisamos as vantagens e as desvantagens que este tipo de tecnologia traz ao público civil, instituições públicas e em específico à Polícia de Segurança Pública (PSP). Observamos as escolhas efectuadas pela polícia dos Estados Unidos, potência a nível mundial em termos de VANT, e pela polícia do Reino Unido, devido ao seu desenvolvimento legal e adaptação aos VANT. Estudamos, por fim, os VANT em uso na PSP e avaliamos a sua configuração comparando-a ao nível do seu empenho operacional com outros tipos de configurações possíveis.In this work we study Unmanned Aerial Vehicle (UAV), beginning with their history and their development to become tools of technology with diverse applications on the law enforcement level. We deepen their diverse definitions and acronyms used by institutions of various countries contrasting and analyzing its significance. As UAV are relatively different from manned aircraft systems, they can have similar size or just a few centimeters long. The vehicle itself is not the only component of an Unmanned Aircraft System (UAS) and so we discuss in this paper all the subsystems that despite not excel directly, represent an immeasurable value to the completion and success of a specific mission. We analyze the advantages and disadvantages that this type of technology brings to civil public, institutions and in particular to the Polícia de Segurança Pública (PSP). We observed the choices made by the United States police, world potency in terms of UAS, and the United Kingdom police, reflecting their legislative development and adaptation to the UAV. Finally, we study the UAV usage on PSP and evaluate it’s configuration by comparing it with another types of possible configurations on the level of its operational application