Se podría afirmar que el globo aerostático de los hermanos Montgolfier, presentado en 1783, fue la primera aeronave no tripulada. Sin embargo, el vuelo de un globo no tripulado sin una cuerda que lo conecte a la Tierra está determinado únicamente por el viento.
En 1892, Thomas Edison mostró un torpedo guiado por cable, y Nikola Tesla exhibió su barco radio controlado en 1898. Varias décadas después, los primeros vehículos y aviones no tripulados controlados a distancia llegaron al mercado. Hoy en día, las aplicaciones abarcan desde juguetes hasta vehículos no tripulados autónomos, guiados o controlados a distancia, tanto en el aire, como en tierra o bajo el agua.
Figura 1: Ejemplos de vehículos no tripulados: robot de entrega, UAV multicóptero, robot submarino.
Todos estos dispositivos se enfrentan a desafíos comunes. El más importante es garantizar una operación segura para evitar colisiones con personas u objetos o accidentes aéreos incontrolados. Los vehículos deben ser ligeros pero lo suficientemente potentes como para transportar la mayor carga posible y lograr tiempos operativos prolongados.
Aunque en muchos casos las cantidades son bastante pequeñas, cada aplicación puede requerir diferentes configuraciones de sensores, manipuladores o dispositivos de vigilancia. Los fabricantes pueden abordar este desafío utilizando plataformas flexibles y modulares, así como equipos disponibles en el mercado, lo que permite una adopción rápida y económica según las necesidades específicas.
La forma en que se alimentan estos vehículos no tripulados depende de la aplicación y del tiempo de operación necesario. Para operaciones de corto alcance se utilizan baterías o supercapacitores, las células de combustible modernas permiten una operación extendida, y para operaciones de largo alcance se usan motores de combustión o la energía se suministra mediante un cable.
Con todos estos parámetros, alimentar la electrónica de estos vehículos se convierte en un elemento clave para la seguridad, los tiempos de funcionamiento esperados y la alta capacidad de carga. Los voltajes de las fuentes varían y muchas cargas necesitan su propia tensión de suministro. En este artículo, describiremos cómo los módulos de potencia de P-DUKE, incluidos en la amplia gama de producto de Electronica OLFER, han posibilitado soluciones extremadamente flexibles y modulares en cuanto a potencia.
La arquitectura on-board para estos vehículos, ya sean aéreos, terrestres o submarinos, es muy similar y consta de una fuente de energía, convertidores CC-CC para las diversas cargas, controladores de velocidad y motores de propulsión (figura 2).
Figura 2: Arquitecturas básicas de potencia para vehículos aéreos no tripulados (UAV) – diagrama de bloques simplificado
En la mayoría de las aplicaciones, el motor de propulsión se alimenta directamente desde la fuente de energía para evitar pérdidas adicionales de conversión. En muchos casos, se utilizan pilas de baterías y la tensión y capacidad necesarias dependen del tamaño y la potencia máxima del sistema. Para evitar pérdidas adicionales de conversión, los motores normalmente se alimentan directamente desde la batería, mientras que el resto del sistema requiere tensiones estables.
En el caso de vehículos aéreos no tripulados (UAV), se conectan baterías LiPo de 3,7V en serie, con tensiones nominales que van desde 3s = 11,1V hasta 16s = 59,2V (donde “s” representa el número de celdas en serie). Para tiempos de vuelo más largos, se pueden utilizar células de combustible.
Los robots de almacén modernos, ya sean autónomos (UAV) o guiados (UGV), están equipados con baterías de Li-Ion o LiFePO4 con tensiones nominales que van desde aproximadamente 24V para sistemas más pequeños hasta más de 100V para aplicaciones de carga pesada, como montacargas.
