fbpx

La magia detrás de las coreografías de drones volando en la oscuridad.

Drone GURU - Enjambre de drones light show

Tecnología que ilumina el cielo formando figuras aéreas totalmente sincronizadas.

La magia no está en los pilotos de drones independientes, sino en un único ordenador central que controla a todos los drones a la vez como si fuera el director de orquesta en una sinfonía


Los enjambres de drones

Cada vez es más común ver espectáculos de drones con luces de colores en nuestro cielos, a la vez que realizan una coreografía predefinida con softwares especiales. Los enjambres de drones llevan tiempo sorprendiéndonos con movimientos cada vez más logrados, y está claro que es un nuevo concepto de espectáculo nocturno que ha llegado para quedarse y para relegar de algún modo a los espectáculos pirotécnicos.

En este esquema te mostramos como es el "backstage" y los componentes que intervienen en un Drone Light Show

Partes que conforman el sistema

Para formar una verdadera orquesta lumínica necesitamos que este sincronizada a la perfección y ahí es donde hace su aparición el director de esa orquesta. Potentes aplicaciones de software para gestión del hardware de los drones. Un ejemplo que podemos citar es el UgS DDC (Unmanned Ground Control Software Drone Dance Controller), es un sistema creado en Letonia (Europa) llamado SPH Engineering. Los ingenieros de este software garantizan "crear shows exclusivos para el evento en unas semanas de programación".  Skybrush es otra importante alternativa software comercial para el control de enjambre de drones.

Drone GURU - software Skybrush
Drone GURU - software Bendler modificado
Drone GURU - Skybrush Studio for Blender
Para montar un show, primero se hacen los diseños coreográficos y las simulaciones renderizadas en 3D  (ejemplo: usan Blender) con la que se ven todas la rutinas de vuelo de cada dron como la del enjambre. Pueden tener una idea de como se verá el show con los desplazamientos en tiempos determinados sin estar arriesgando los equipos. Esos desplazamientos se transfieren luego a cada uno de los drones a través de un plugin especial, pero lo más sorprendente es que toda esa coreografía se controla desde un único ordenador donde esta corriendo el software de control.
Drone GURU - Drones desplegados antes del show

También se utiliza el software DroneShow para diseñar coreografías de hasta 6.000 drones volando uno al lado del otro


Cuales son sus componentes

Hablamos de drones multi rotores que generalmente se aplica en cuadricópteros. Detallaremos de manera simplificada la electrónica genérica utilizada y montada en los mismos.

■ Autopiloto. Es el procesador central del dron, (su cerebro) tiene los algoritmos necesarios para vincularse con los dispositivos controlados por el. Provee instrucciones de guía, navegación y conecta los distintos sensores, extensiones de telemetría y otros accesorios periféricos. Es el encargado de guardar en su memoria el firmware con la misión a realizar en conjunto con la base en tierra y coordinar con los demás drones para evitar la colisión entre ellos. A este dispositivo podemos ejemplificarlo con el conocido autopiloto Pixhawk y su software Dronecode. Hacemos la salvedad que cada fabricante de este tipo de drones crea el soft del autopiloto ajustado a sus requerimientos para ampliar las capacidades.

 Los 4 principales componentes para un vuelo estabilizado en un dron light show

IMU: Conocida como "Unidad de Medición Inercial". Es un dispositivo electrónico que mide la aceleración y rotación en el espacio utilizando acelerómetros y giróscopos. En los drones, las IMUs trabajan en conjunto con otros sensores para estimar con precisión la posición y actitud del vehículo aéreo no tripulado. Los datos suministrados por la IMU son entregados al autopiloto para realizar las correcciones necesarias y dar estabilidad de vuelo en el dron. Estas unidades pueden estar montadas en el mismo circuito del autopiloto o bien como un sensor externo.

Barómetro: Se utiliza para medir la altitud, la presión del aire es menor cuanto más alto se vuela. Midiendo y comparando el cambio de lectura del barómetro se puede determinar la altitud barométrica indicad. Se basará en un nivel medio del mar que no cambia. Al momento del despegue se tomará como 0 metros la altura actual del dron en tierra.

Compas: Instrumento de navegación el cual identifica el norte magnético de la tierra. El dispositivo trabaja en conjunto con el GPS para saber su orientación actual. La brújula o compas es el encargado de trazar una ruta o rumbo entre 2 puntos, A) el punto de localización por GPS actual. B) punto GPS a donde tiene que ir. Para eso la brújula debe indicarle al autopiloto del UAV a cuantos grados de los 360 cardinales está apuntando el UAV y este deberá calcular el rumbo a desplazarse. Resumiendo, es como que le diríamos al dron, muévete del punto "A" al punto "B" por este camino.

GPS RTK: (Real-Time Kinematic). Permite establecer su posicionamiento apoyándose en la localización brindada por los satélites. Al ser un sistema RTK sabemos que al menos cuenta con un par de estos sensores GPS lo que mejoran la precisión del sistema de posicionamiento para una mayor coordinación y exactitud en su desplazamiento en el aire.

sensores - gps mini rtk
sensores - antena gps rtk
sensores - modulo gps rtk

Receptor y transmisor (RX/TX). Dispositivo que permite controlar el dron a distancia de manera inalámbrica por medio de ondas de radio. Se utiliza para recibir todos los comandos desde la base central de control la cual es la encargada de coordinar su desplazamiento aéreo. La señal transmitida desde el dron a la base es la portadora identificativa. Todos emiten su información en la misma frecuencia y para reconocer uno del otro lo hacen mediante la identificación ID/IP designada para cada dron. Los datos recabados de los sensores dan informe de su estado de salud por decirlo de algún modo. Aparte está informando su posición a cada instante.

La telemetría del dron se decodifica y procesa por el control central en tierra. Podrá conocer por pantalla el estado general de cada una de las aeronaves. Para ejemplificar: Es como tener una red wifi, un router y varios ordenadores que acceden al enrutador pero a su vez realizan tareas independientes.

Drone Guru - TX RX telemetría IP
Drone Guru - Router telemetría IP
Drone GURU - enjambre de drones IP - night show

Para que estas maravillas sean llamados "Drones Light Show" necesitan tener unas potentes luces de colores para poder verlos en la oscuridad.

Quizás sea una de las partes más atractivas para los espectadores que quieren disfrutar del show sin menospreciar la habilidad de poder surcar los cielos. Ahora vamos a explicar en que consiste el sistema de luces. Consta de 3 módulos: 

Grone GURU - modulo controlador led
Grone GURU - modulo led
Grone GURU - modulo optica.

Controlador de luces: Adaptador WiFi controlado remotamente desde la base de control y se coordina entre los mismos drones de su entorno utilizando tecnología de comunicación full duplex. Este dispositivo guarda en su memoria el organigrama de la coreografía del show. La alimentación de energía puede ser tomada desde la batería del dron o bien esta autoalimentado por una batería propia que a su vez brinda corriente al modulo de led y de esta manera quedará totalmente separado electrónicamente de la instalación eléctrica del dron. 

El módulo LED RGB: Circuito de diodos led (Red/Green/Blue) de alta luminiscencia con los cuales se generan un abanico de combinaciones luces de colores. Los led instalados generan 4 Watts c/u de luz fría. Nos parecerá poco, pero déjame decirte que en un dron mediano se utilizan 4 o más de ellos para cubrir todo los puntos visuales.

Carcaza exterior: Es la óptica que potencia la luz, la distribuye y proyecta de manera homogénea a través de ella. Además ayuda a la aerodinámica del dron agregando protección de los componentes internos y resistencia estructural. Es realmente increíble la capacidad que tiene de resaltar los efectos lumínicos.


Motores. Los encargados de convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Producen el torque necesario para hacer girar las hélices y a su vez el impulso para que puedan elevar el dron. Cada motor tiene su sistema de control de velocidad (esc) el cual recibe las ordenes del autopiloto diciendo que potencia debe aplicar en cada instante. En drones de mayor tamaño se usan motores brushless (sin escobilla). Ocasionalmente en drones muy pequeños y ligeros para vuelos en interiores usan los motores brushed (con escobillas) por su diseño reducido tamaño y peso.

motor drone indoor
motor drone indoor y outdoor
motor drone outdoor

Baterías. Cumplen la función de almacenar y suministrar energía, podría decirse que son el corazón del dron.  Como hablamos de enjambres de drones nace la necesidad de usar estaciones de carga inteligente. Este dispositivo controla en todo momento la corriente suministrada a cada una de las celdas que componen una batería. También es la que encargada de verificar la resistencia interna de cada celda calculando la vida útil restante de la LI-PO y se evalúa de colocarla en el dron o descartarla.

Drone GURU - Battery drone light show - estación de carga
Drone GURU - Battery drone light show - baterías
Drone GURU - Battery drone light show - maletin

 Chasis del dron.  Lo ejemplificaremos como el cuadro de una bicicleta donde se montan sobre este todos los componentes antes descriptos. Ellos operando en conjunto de manera sincronizada es donde podemos decir que estamos en presencia de un dron. Vienen con varias configuraciones pero los más utilizado serían:

  Mini light dron

Drone GURU - Dron para shows en interiores

 Con protector de hélices

Drone GURU - Dron con protección de hélices

  Con hélices expuestas

Drone GURU - Dron con hélices expuestas

Lógica para inteligencia artificial

■ La mayor parte de la programación de esos drones se basa en la lógica "si / entonces", que es esencial para una toma de decisiones autónoma. Pero para tener una verdadera automatización e inteligencia artificial, los drones deben volverse modulares, comunicarse entre ellos y ser conscientes de sí mismos para realizar tareas basadas en la experiencia individual y/o enjambre en su estilo de resolución de problemas. Sería como decir, "los humanos hablando un mismo idioma en una sociedad organizada". 


Sistema de seguridad (Fail Safe)

■ Como hablamos anteriormente sobre la inteligencia artificial en los drones en enjambre. Para poder tener su desempeño autónomo, también su lógica tiene que estar preparada para resolver problemas al surgir un fallo mecánico.

¿ que piensas que pasaría si llega a fallar un motor en vuelo por el motivo que fuere ? 

¿Se saldría de control e inevitablemente se caería verdad? Pues bien, aquí vemos el desempeño de como se resuelve esos fallos técnicos. Brinda mayor seguridad que de tener esa falla evitara caer de manera descontrolada sobre personas.


Sistema central de comando

■ Aquí es donde interviene el comando central el cual se encargará de verificar los aspectos técnicos de cada uno de los drones y darle las instrucciones correspondientes para que autónomamente cumplan la misión solicitada.

Drone GURU - Operada y dron INTEL
Drone GURU - Operadores
Drone GURU - Operador centro de computo

Como un capitán que ordena a su ejercito de drones que deben hacer. Ellos se despliegan acatando sus ordenes sabiendo como hacerlo


Shows que más destacamos

Te brindamos varios videos que seleccionamos y nos parecieron importante mostrarte. Además los  link´s de quienes organizan "Drones Light Show", realmente es digno de visitar su sitio.


Finalizando este post esperamos que esta lectura haya sido de tu agrado y si tienes alguna duda, valoración y/o sugerencia déjala en los comentarios. 

¡Saludos y buenos vuelos!

>