Diseño e implementación de un sistema automático de despliegue controlado de 50 metros de cable para un vehículo aéreo no tripulado
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http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32439| Título : | Diseño e implementación de un sistema automático de despliegue controlado de 50 metros de cable para un vehículo aéreo no tripulado |
| Autor : | Amagua Lema, Julio Esteban Caiza Guamba, Henry Guillermo |
| Director de Tesis: | Cabrera Moreta, Víctor Hugo |
| Resumen traducido: | This paper presents the design and implementation of an automated, controlled deployment system for a 50 meter cable for a tethered unmanned aerial vehicle, with the aim of improving cable portability, operational stability, and energy efficiency. To achieve this, a process of analysis, design, and controlled testing was followed. First, the mechanical and electrical requirements of the system were defined based on the weight and characteristics of the cable and the drone. Then, the parts were modeled using CAD software, and kinematic simulations were performed to verify that the components did not fail under the previously analyzed loads. Using these models, the main parts were manufactured via 3D printing in ABS plastic, and the main components were assembled: a motorized reel, a DIN less screw and crown gear transmission assembly, a Scotch yoke that serves as a guide to control cable winding, a slip ring to maintain the electrical connection, and an electronic controller with a stepper motor and driver. The assembled prototype underwent field testing, where winding speed, motor response, and reel stability were measured during cable unwinding and winding. The system successfully wound 50 meters of cable in approximately 4 minutes, demonstrating rapid and controlled deployment and retrieval. Additionally, the selected motor delivers 1.2 N·m, providing a safety margin for operations. The estimated cost of the prototype is USD 565.95. Ultimately, a functional and affordable prototype was obtained that successfully deploys 50 meters of cable in a stable and safe manner. This project validates the combination of simulation based design and 3D printing as a profitable alternative for developing functional cable winding system prototypes for drones. |
| Resumen : | En este trabajo se presenta el diseño e implementación de un sistema automático de despliegue controlado de 50 metros de cable para un vehículo aéreo no tripulado atado a tierra, con el propósito de mejorar la portabilidad de cable, estabilidad operativa y eficiencia energética de un dron. Para conseguirlo se siguió un proceso de análisis, diseño y pruebas controladas. Primero se definieron los requerimientos mecánicos y eléctricos del sistema partiendo del peso y las características del cable y del dron. Luego se modelaron las piezas en software CAD y se realizaron simulaciones cinemáticas para verificar que los componentes no fallen ante las cargas previamente analizadas. Con esos modelos se fabricaron las piezas principales mediante impresión 3D en ABS y se ensamblaron los componentes principales: un carrete motorizado, un conjunto de transmisión de tornillo sin fin y corona, un yugo escocés que cumple la función de guía para controlar el enrollamiento del cable, un anillo deslizante para mantener la conexión eléctrica y un controlador electrónico con un motor paso a paso y driver. El prototipo montado fue sometido a pruebas de campo donde se midieron la velocidad de enrollado, la respuesta del motor y la estabilidad del carrete durante el desenrollamiento y enrollamiento del cable. El sistema logró enrollar los 50 metros de cable en un tiempo aproximado de 4 min, demostrando un despliegue y recuperación rápidos y controlados. Adicionalmente, el motor seleccionado entrega 1.2 N·m, lo que proporciona un margen de seguridad para las operaciones. El costo estimado del prototipo es 565.95 USD. Finalmente, se obtuvo un prototipo funcional y accesible que cumple con el objetivo de desplegar los 50 metros de cable de forma estable y segura. El proyecto valida la combinación de diseño por simulación y fabricación por impresión 3D como una alternativa económica para desarrollar prototipos funcionales de sistemas de enrollamiento de cable, para drones. |
| Palabras clave : | MECÁNICA DISEÑO EN INGENIERÍA CONTROL AUTOMÁTICO CABLE CONTROLADO VEHÍCULO AÉREO NO TRIPULADO |
| Fecha de publicación : | mar-2026 |
| URI : | http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32439 |
| Idioma: | spa |
| Pertenece a las colecciones: | Grado |
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