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ES1267699U - Dispositivo modular de carga util para aeronave no tripulada - Google Patents

Dispositivo modular de carga util para aeronave no tripulada Download PDF

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ES1267699U
ES1267699U ES202032786U ES202032786U ES1267699U ES 1267699 U ES1267699 U ES 1267699U ES 202032786 U ES202032786 U ES 202032786U ES 202032786 U ES202032786 U ES 202032786U ES 1267699 U ES1267699 U ES 1267699U
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unmanned aircraft
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modular
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Abstract

Dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada caracterizado porque está provisto de un bastidor (1) integrado por: - al menos, dos largueros (2), donde cada larguero (2) está provisto de, al menos, un elemento de acoplamiento (20), - al menos, cuatro guías (5), donde cada guía (5) presenta unos medios de unión (6) por los que se acopla a los largueros (2), - cuatro vástagos (7) de forma que un extremo del vástago (7) descansa sobre una base (8) la cual está dotada de un medio de anclaje (3), - al menos, dos marcos (11), provistos de una pluralidad de perforaciones (12) y unas hendiduras de guiado (13), donde las hendiduras de guiado (13) permiten el acoplamiento del marco (11) a la guía (5), - una pluralidad de elementos de acoplamiento complementarios (14) unidos a los marcos (11), y una placa de circuito integrado (PCB) (15) vinculada a uno de los largueros (2), la cual presenta una pluralidad de conectores estandarizados y una pluralidad de reguladores de potencia para conectar instrumentos de vuelo e instrumentos de carga útil de la aeronave no tripulada, donde los marcos (11) quedan fijados al bastidor (1) mediante la introducción de los vástagos (7) a través de las perforaciones (12) de los marcos (11), mientras que los elementos de acoplamiento (20) de los largueros (2) y los medios de anclaje (3) de la base (8) se vinculan con los medios de anclaje complementarios (14) mediante un machihembrado por clipado.

Description

DESCRI PCIÓN
DISPOSITIVO MODULAR DE CARGA ÚTIL PARA AERONAVE NO TRIPULADA
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un dispositivo modular de carga útil preferentemente destinado para su conexión con aeronaves no tripuladas, y que presenta un carácter modular con múltiples posibles configuraciones finales para admitir el acoplamiento de más de un componente y así facilitar el intercambio, sincronización y visualización de datos incorporados en un sistema aéreo no tripulado.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el estado de la técnica actual se conocen y utilizan sobradamente aeronaves no tripuladas que facilitan innumerables operaciones en la vida cotidiana. De hecho, este tipo de dispositivos presenta una amplia versatilidad que permite la inclusión de diversos accesorios que permiten ampliar sus funcionalidades.
No obstante, el solicitante del presente modelo de utilidad observa que los dispositivos conocidos en este sector no permiten libertad en la integración de sensores para teledetección con aeronaves no tripuladas.
De hecho, la mayoría de las aeronaves no tripuladas conocidas sólo permiten la conexión de un dispositivo de carga útil (payload) externo o con capacidad para un solo sensor, lo que implica una enorme limitación de sus funciones.
Todo ello lleva al solicitante del presente modelo de utilidad a detectar la necesidad de desarrollar un dispositivo de carga útil que incorpore mejoras para permitir la inclusión de más de un sensor y accesorios en función de las necesidades requeridas.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El dispositivo modular de carga útil de la presente invención se integra por un conjunto electromecánico de componentes que permite el fácil intercambio, sincronización y visualización de datos para sensores de teledetección incorporados en un sistema aéreo no tripulado, conocido internacionalmente como UAS (de sus siglas en inglés Unmaned Aircraft System) o también como RPAS (de sus siglas en inglés Remotely Piloted Aircraft System) y que denominaremos en adelante aeronave no tripulada.
En este sentido, el dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada que preconiza la presente invención está provisto de un bastidor y una placa de circuito integrado PCB (de sus siglas en inglés printed circuit board). Así, el bastidor se forma por los siguientes elementos:
- Al menos, dos largueros, donde cada larguero está provisto de, al menos, un elemento de acoplamiento.
- Al menos, cuatro guías, donde cada guía presenta unos medios de unión por los que se acopla a los largueros.
- Cuatro vástagos, de forma que un extremo del vástago descansa sobre una base la cual está dotada de un medio de anclaje.
- Al menos, dos marcos, provistos de una pluralidad de perforaciones y unas hendiduras de guiado, donde las hendiduras de guiado permiten el acoplamiento del marco a la guía.
- Una pluralidad de elementos de acoplamiento complementarios unidos a los marcos.
La PCB, que está vinculada a uno de los largueros, presenta una pluralidad de conectores estandarizados y una pluralidad de reguladores de potencia para conectar instrumentos de vuelo e instrumentos de carga útil de la aeronave no tripulada.
Por otro lado, los marcos quedan fijados al bastidor mediante la introducción de los vástagos a través de las perforaciones de los marcos. Igualmente, los medios de acoplamiento de los largueros verticales y los medios de anclaje de la base se vinculan con los medios de anclaje complementarios mediante un machihembrado por clipado.
La principal ventaja que aporta el dispositivo de la invención reside en que sus componentes mecánicos aseguran una rápida y sencilla conexión de instrumentos, mientras el circuito eléctrico de la PCB permite la integración y sincronización de sensores de teledetección u otros elementos tal como un ordenador de a bordo, un sistema de posicionamiento y localización (GPS/GNSS) o una pantalla táctil. Igualmente, el dispositivo desarrollado presenta un carácter modular que ofrece una completa libertad de desarrollo y conexión al ordenador de a bordo presentes en una aeronave no tripulada.
Así, según la naturaleza de los sensores incorporados en el dispositivo modular de la invención posibilitarán la toma de datos para mapeado, inspección o para la mejora de la navegación aérea de la aeronave no tripulada.
El dispositivo modular incorpora una placa de circuito integrado (PCB) que quedará conectada a los sensores, un ordenador de a bordo y a un controlador de vuelo presentes en la aeronave no tripulada.
En un montaje práctico del dispositivo modular de carga útil sobre la aeronave, una batería alimenta la PCB, que actúa como sistema integrador de la fuente de alimentación y posibilita la conexión entre sensores dispuestos en el dispositivo modular de carga útil y el circuito integrado de la aeronave no tripulada. El circuito integrado de la aeronave no tripulada está compuesto por un controlador de vuelo, un ordenador de a bordo y una pantalla. El controlador de vuelo es controlado por el ordenador de a bordo. De esta manera, los sensores conectados a la PCB pueden utilizarse para modificar las funciones de vuelo de la aeronave no tripulada.
Finalmente, cabe destacar que el dispositivo modular de carga útil desarrollado permite reducir el tiempo necesario para adaptar su configuración estructural a cada proyecto, pasando de invertir días o meses a ser una labor a realizar en pocas horas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para completar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada conforme a una realización preferente de la invención.
La figura 2.- Muestra una vista en perspectiva de la realización preferente de la invención captada desde un ángulo opuesto a la figura anterior.
La figura 3.- Muestra una vista en detalle del bastidor y su vinculación a los marcos y bandeja que integran la realización preferente del dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada.
La figura 4.- Muestra un detalle de una vista en sección del bastidor y su vinculación a los marcos y a una bandeja conforme a la representación de la figura 3.
La figura 5.- Muestra una vista de un vástago, una base y los medios de unión que integran la realización preferente del dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada objeto de la invención.
La figura 6.- Muestra una vista de un elemento de acoplamiento y un elemento de acoplamiento complementario que colaboran en la realización preferente del dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada objeto de la invención.
La figura 7.- Muestra una vista sección que representa la forma de unión entre un elemento de acoplamiento y un elemento de acoplamiento complementario los cuales están representados en la figura 6.
La figura 8.- Muestra una representación de un primer elemento auxiliar que puede atornillarse al marco del dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada objeto de la invención.
La figura 9.- Muestra una representación de un segundo elemento auxiliar que puede atornillarse al marco del dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada objeto de la invención.
La figura 10.- Muestra una representación de un tercer elemento auxiliar que puede atornillarse al marco del dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada objeto de la invención.
La figura 11.- Muestra una representación de un elemento auxiliar para suspensión que puede acoplarse al dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada objeto de la invención.
La figura 12.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada conforme a una realización preferente de la invención que incluye pantalla táctil, batería, GPS, IMU, LiDAR y una PCB.
La figura 13.- Muestra una representación de una aeronave no tripulada que incluye un dispositivo modular de carga útil conforme al objeto de la presente invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras reseñadas, concretamente de las figuras 1, 2 y 3, puede observarse que en una realización preferente de la invención el dispositivo modular de carga útil está integrado por un bastidor (1) que se compone preferentemente por:
- Tres largueros (2), donde dos de los largueros (2) están provistos de cuatro elementos de acoplamiento (20), dos de los cuales se observan en la figura 4.
- Cuatro guías (5), donde cada guía (5) presenta unos medios de unión (6) por los que se acopla a los largueros (2).
- Cuatro vástagos (7) de forma que un extremo del vástago (7) descansa sobre una base (8) la cual está dotada de un medio de anclaje (3), tal como se observa en la figura 5.
- Tres marcos (11), provistos de una pluralidad de perforaciones (12) y unas hendiduras de guiado (13). Ventajosamente, las hendiduras de guiado (13) permiten el acoplamiento del marco (11) a la guía (5), tal como se observa en la figura 3, por lo que los marcos (11) quedan fijados al bastidor (1) mediante la introducción de los vástagos (7) a través de las perforaciones (12) de los marcos (11).
- Una pluralidad de elementos de acoplamiento complementarios (14) unidos a los marcos (11), preferentemente por atornillado.
Tal como se observa en las figuras 4, 6 y 7, los medios de anclaje (3’) de los elementos de acoplamiento (20) de los largueros (2) y los medios de anclaje (3) de la base (8) se vinculan con los medios de anclaje complementarios (14) mediante un machihembrado por clipado. Preferentemente, los largueros (2) están fabricados en material compuesto de matriz polimérica debido a su alta resistencia mecánica en relación al peso.
Igualmente, el dispositivo modular de carga útil está provisto de una placa de circuito integrado (PCB) (15) vinculada a uno de los largueros (2), donde la PCB presenta una pluralidad de conectores estandarizados y una pluralidad de reguladores de potencia para conectar instrumentos de vuelo e instrumentos de carga útil de la aeronave no tripulada. Preferentemente, los conectores estandarizados son, al menos, un conector USB, un conector Ethernet, un conector UART y un conector I2C.
Tal como se observa en la figura 5, el medio de anclaje (3) de la base (8) está configurado preferentemente por un elemento rígido de presilla. Por otro lado, cada elemento de acoplamiento (20) de los largueros (2) está provisto de un elemento rígido de presilla (3’), tal como se observa en las figuras 6 y 7. Así, cada elemento de acoplamiento complementario (14) se integra, preferentemente, por un elemento flexible de presilla. Por tanto, tal y como se representa en la figura 4, el elemento rígido de presilla (3’) del elemento de acoplamiento (20) facilita la unión por clipado con el elemento flexible de presilla del elemento de acoplamiento complementario (14), generando una vinculación entre los marcos (11) central y superior y los largueros (2). Análogamente, el medio de anclaje (3) de la base (8) se une por clipado al elemento de acoplamiento complementario (14), generando una vinculación entre el marco (11) inferior y los largueros (2).
El carácter modular del dispositivo desarrollado se genera por las múltiples opciones que ofrece el bastidor (1) para la disposición en altura de los marcos (11). Para ello, la base (8) presenta una muesca (9) para el acoplamiento de la guía (5); complementariamente la guía (5) incluye unos medios de unión (6) que se acoplan al larguero (2) y sobre la base (8) descansa un extremo del vástago (7). Así, se configura una estructura con una pluralidad de marcos (11) a distintas alturas unida a los largueros (2), de forma que se posibilita la introducción de los marcos (11) en los vástagos (7) a través de sus perforaciones (12) y su fijación mediante los elementos de acoplamiento (20).
En la figura 12 se observa que el dispositivo modular de carga útil puede incluir unas bandejas (10) asociadas a los largueros (2) del bastidor (1) definiendo un espacio donde se incorporan elementos tales como: una pantalla táctil (17) para visualizar los datos recogidos por los sensores de la aeronave no tripulada y la comprobación del funcionamiento de los sistemas de a bordo de la aeronave no tripulada durante las campañas de vuelo, una o dos baterías (18) para la alimentación eléctrica del dispositivo modular, una alarma para indicar el nivel de la batería (18) y/o un ordenador de a bordo. De forma específica, cabe señalar que la inclusión del ordenador de a-bordo será muy útil en el caso de que la aeronave no tripulada vinculada al dispositivo modular de carga útil de la invención no disponga de ordenador de a-bordo.
Igualmente, en la figura 2 se observa que los largueros (2) y las bandejas (10) están provistos de unos vaciados (4) que ayudan a aligerar el peso del larguero. Adicionalmente, el vaciado (4) de los largueros (2) posibilita una zona en la que anclar elementos , como por ejemplo, la PCB (15), tal como se observa en la figura 12.
Por otro lado, es necesario destacar que sobre las perforaciones (12) de los marcos (11) se pueden atornillan unos elementos auxiliares (16), (16’), (16’’), tales como los representados respectivamente en las figuras 8, 9 y 10, las cuales presentan diferentes configuraciones para ofrecer múltiples construcciones de superficie sobre los marcos (11) en función de los elementos a incorporar sobre ellas.
Los elementos auxiliares (16), (16’), (16’’) añadidos al bastidor (1) son usados para acoplar la instrumentación de carga útil en los diferentes niveles o alturas tal como se ha detallado anteriormente. Los elementos auxiliares (16), (16’), (16’’) proporcionan la capacidad de distribuir la carga útil y añadir refuerzos estructurales en el caso de que la carga lo requiera. Por ejemplo, dichos elementos auxiliares permiten incorporar componentes adicionales tales como: un GPS (19), un IMU (19’) y un LiDAR (19’’) tal como se puede observar en la figura 12. El IMU (19’) (de su acrónimo del inglés inertiaí measurement unit) es un dispositivo electrónico denominado unidad de medición inercial que mide e informa acerca de la velocidad, orientación y fuerzas gravitacionales de la aeronave no tripulada. La inclusión del LiDAR (19’’) (de su acrónimo del inglés LiDAR Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging) permitirá determinar la distancia desde ese elemento como emisor láser a un objeto o superficie utilizando un haz láser pulsado.
Igualmente, en la figura 11 se representa un elemento auxiliar de suspensión (21) el cual también se puede vincular a las perforaciones de los marcos (11) para posibilitar la suspensión de, por ejemplo, un LiDAR (19’’), tal como se observa en la figura 12.
Por todo lo anterior, el dispositivo modular de carga útil desarrollado se caracteriza por ser una herramienta versátil. Tal como se observa en la figura 13, el dispositivo modular de carga útil (23) está diseñado para ser montado en una aeronave no tripulada (22), preferentemente en híbridos denominados VTOL (de sus siglas en inglés vertical take off and landing), como el representado en la figura 13, aunque también pueden ser montados en aeronaves de ala fija.
Preferentemente, el dispositivo modular de carga útil se sitúa en el centro del fuselaje de la aeronave no tripulada (23) alrededor del centro gravedad, para no afectar la navegación aérea en el momento de cabeceo con variación de la carga.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronave no tripulada caracterizado porque está provisto de
un bastidor (1) integrado por:
- al menos, dos largueros (2), donde cada larguero (2) está provisto de, al menos, un elemento de acoplamiento (20),
- al menos, cuatro guías (5), donde cada guía (5) presenta unos medios de unión (6) por los que se acopla a los largueros (2),
- cuatro vástagos (7) de forma que un extremo del vástago (7) descansa sobre una base (8) la cual está dotada de un medio de anclaje (3),
- al menos, dos marcos (11), provistos de una pluralidad de perforaciones (12) y unas hendiduras de guiado (13), donde las hendiduras de guiado (13) permiten el acoplamiento del marco (11) a la guía (5),
- una pluralidad de elementos de acoplamiento complementarios (14) unidos a los marcos (11),
y una placa de circuito integrado (PCB) (15) vinculada a uno de los largueros (2), la cual presenta una pluralidad de conectores estandarizados y una pluralidad de reguladores de potencia para conectar instrumentos de vuelo e instrumentos de carga útil de la aeronave no tripulada,
donde los marcos (11) quedan fijados al bastidor (1) mediante la introducción de los vástagos (7) a través de las perforaciones (12) de los marcos (11), mientras que los elementos de acoplamiento (20) de los largueros (2) y los medios de anclaje (3) de la base (8) se vinculan con los medios de anclaje complementarios (14) mediante un machihembrado por clipado.
2§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que el elemento de acoplamiento (20) está provisto de un elemento rígido de presilla (3’).
3§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que el medio de anclaje (3) de la base (8) se configura por un elemento rígido de presilla.
4§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que cada elemento de acoplamiento complementario (14) se integra por un elemento flexible de presilla.
5§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que los elementos de acoplamiento complementarios (14) se unen a los marcos (11) por atornillado.
6§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que los largueros (2) están provistos de unos vaciados (4)
7§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que la base (8) presenta una muesca (9) para el acoplamiento de la guía (5).
8§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que sobre las perforaciones (12) de los marcos (11) se atornillan unos elementos auxiliares (16), (16’), (16’’).
9§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que presenta bandejas (10) vinculados los largueros (2).
10~.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que los conectores estandarizados son, al menos, un conector USB, un conector Ethernet, un conector UART y un conector I2C.
11§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que presenta una pantalla táctil (17).
12§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§ o 8§, caracterizado por que presenta al menos una batería (18).
13§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que presenta un ordenador de a bordo.
14§.- Dispositivo modular de carga útil para aeronaves no tripuladas, según reivindicación 1§, caracterizado por que presenta una alarma.
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