Drone casero que estoy armando desde cero

Hace algunas semanas se me dio por armar un drone casero comprando cada una de las partes por separado con la idea de igualar, o más bien acercarme, a la calidad de un Phantom o un drone similar. Además quería aprender a hacerlo, entender mejor cómo funcionan y también poder modificarlo según mis necesidades.

En este artículo les dejaré la lista de partes con recomendaciones, errores que cometí al comprarlas y un video donde lo muestro con más detalles. Se trata de un cuadricóptero, con GPS y todo lo demás para vuelos automáticos, se mantiene en el aire por unos 19 minutos (15 con Gimbal y una GoPro) y sumando todas las partes el costo ronda los 300 a 350 dólares sin contar el costo de la cámara.

Este precio puede aumentar por los impuestos y los envíos dependiendo de cada país, también varía según donde se compren las partes, les recomiendo comparar entre Amazon, Banggood y Aliexpress.

Video del drone:

Al principio y al final del video lo muestro volando, sólo tenía activado el GPS porque quería probar la vuelta a casa. El barómetro que le permite saber la altura no estaba activado, en el resto del video disculpen los movimientos de la cámara.

A continuación podrán ver la lista de partes que compré y algunas recomendaciones, si algo no queda muy claro o no lo explico bien, por favor comentarlo y trataré de ayudar.

El chasis, marco o frame:

Es la estructura del drone, las hay de distintos tamaños y materiales.

La que yo compré es una de plástico F450 (por la distancia entre los motores de 450 milímetros) que además permite distribuir la energía de la batería entre los 4 motores.

Como recomendación, es mejor que sea de otro material como por ejemplo fibra de carbono y también de menor tamaño para ahorrar peso lo cual permite tener más minutos de vuelo.

Link: https://goo.gl/VkMwQq

Controladora de vuelo:

Es el cerebro del drone y lo que le permite volar de forma estable, es tal vez la parte más importante. Hay muchos modelos con diferentes características que varían en rangos de precios desde los 10 dólares hasta más de 160.

En general incluyen un acelerómetro, giroscopio, barómetro (para saber la altura en base a la presión) y brújula (para saber dónde está el Norte), además de entradas para otros sensores y componentes como el GPS.

La que yo compré es una Flip32 10Dof, es una de las más económicas e incluye todo lo anterior. Esta controladora es una clon de otra llamada Naze32 que es de mejor calidad, dentro de esta gama de controladoras hay varias versiones que se diferencian por los sensores que traen.

En mi caso fue un error comprarla porque me basé en el precio sin informarme mejor y terminé comprando una Rev4 (revisión 4 de hardware), cuando esta gama de controladoras Naze32 ya van por la revisión 6 o 7 lo cual quiere decir básicamente que son mejores.

Igualmente no funciona mal, pero es un tipo de controladora que se recomienda más que nada para drones de carrera. Los problemas que le he encontrado son que el barómetro no es muy preciso y el vuelo por GPS no es tan estable como a mí me gustaría, además estoy teniendo problemas para configurarla con los últimos firmwares disponibles que vienen en el programa Cleanflight.

Si lo que se busca es máxima estabilidad, como por ejemplo para fotografía aérea, es mejor comprar una Pixhawk o la Naza de DJI (no confundir con Naze32), esta es la misma que utilizan los drones Phantom.

Estas últimas dos controladoras son de mucho mejor calidad y más completas que la Naze32, pero su precio ya es bastante mayor. Mientras que la Naze32 ronda los 20 dólares, la Pixhawk ronda los 70 y la Naza de DJI (versión 2) los 120.

ESC o regulador de velocidad:

Se necesitan 4 y lo que hacen es controlar la velocidad de los motores en base a las órdenes que les envía la controladora de vuelo. Se conectan directamente entre la batería y los motores, convirtiendo la corriente continua de la batería en alterna que es lo que necesitan los motores.

Hay varios tipos de ESC, las que compré para este drone no incluyen un regulador integrado (BEC) que proporcione 5V para la controladora, así que compré aparte una UBEC (Universal BEC) que permite convertir el alto voltaje de la batería (unos 12V si es de 3 celdas) en los 5 que necesita la controladora.

También en lugar de la UBEC se puede utilizar una batería aparte, lo importante es que la controladora esté alimentada con 5V.

Link: https://goo.gl/f3YuCn

Motores:

Con los motores me aseguré de comprar unos que sea buenos, son unos Sunnysky 2412 980kv (brushless) que cuestan en Banggood 21 dólares cada uno.

Por supuesto hay muchos más modelos que varían bastante en precios, estos son muy potentes, funcionan muy bien contra el viento pero al mismo tiempo consumen bastante y son pesados.

Dependiendo del drone que se esté armando el modelo de motor puede variar, pero si se quiere algo potente y de calidad les recomiendo estos.

Link: https://goo.gl/jP391w

Batería:

La que estoy utilizando es una de 3 celdas, 35C y 5500mAh, es una batería grande que está brindando una autonomía de 19 minutos o unos 15 al agregarle un gimbal y una cámara como la GoPro 3.

Estos tiempos pueden variar dependiendo de la agresividad del vuelo, si por ejemplo hay mucho viento el drone va a estar todo el tiempo forzando a los motores para mantenerse estable o en un mismo lugar y eso obviamente aumenta el consumo de energía.

Los 35C hacen referencia a la capacidad de descarga que tiene esta batería, que en este caso sería de unos 190 amperios (35*5.5), lo cual es suficiente para suministrar energía de golpe si los 4 motores se la piden al mismo tiempo.

También tengo una de 3000 mAh que si bien es mucho más liviana, la autonomía máxima en condiciones ideales es de unos 8 minutos.

Estas baterías son de polímero de Litio (LiPo) y tienen la ventaja de poder entregar mucha energía cuando los motores la necesitan. Hay que cuidarlas para mantener su vida útil, además si entran en corto o se sobrecargan se inflan y dejan de funcionar, incluso se pueden prender fuego.

No tienen el famoso efecto memoria como otras baterías, pero se recomienda no descargarlas por debajo de los 3.3V por celda, ni sobrecargarlas por encima de los 4.2V. Para almacenarlas por varios días, lo ideal es mantenerlas en unos 3.8V por celda.

Para cargarlas además estoy utilizando un cargador especial, es un clon del iMAX B6 que es el mejor pero original es un poco más caro. También es importante tener en cuenta el tipo de conector que tenga la batería, yo se los cambié y estoy utilizando los XT60.

Link: https://goo.gl/EhHKNj

Hélices:

Hay varios tipos que varían en tamaños y formas, además de los materiales. Incluso utilizar unas y otras puede depender de los motores que tengamos.

Las que estoy utilizando son unas 1045 (10 pulgadas de largo por 4.5 de paso o inclinación), son de plástico y las más baratas que encontré. Esto fue un error porque no están balanceadas y están causando pequeñas vibraciones que se notan en los videos que grabo con la GoPro.

Lo ideal sería comprar unas de fibra de carbono y también un pequeño calibrador de hélices (rondan los 10 dólares) para que giren todas de forma estable.

Emisora o control remoto y Receptor:

Compré una Flysky FS-i6 de 6 canales pero que gracias a un pequeño hack que le han realizado al firmware se puede aumentar a 10 canales. Es de buena calidad, incluye una pequeña pantalla donde se pueden realizar y guardar diversas configuraciones.

Como en la mayoría de los drones, 4 de los canales se utilizan para volarlo, los otros canales adicionales se pueden utilizar para cambiar los modos de vuelo, activar el GPS, la vuelta a casa, controlar el gimbal, un servo, etc.

Junto a la emisora suele venir el receptor, si compran este modelo es importante que se aseguren de que el receptor sea la versión FS-iA6B.

Yo como no estaba muy seguro de sus características, no presté atención a los detalles y el receptor que me vino es una versión anterior, el FS-iA6A que solo funciona por PWM (un tipo de comunicación con la controladora).

La versión FS-iA6B es mejor porque soporta PPM y también IBUS, esto básicamente permite controlar cada canal de la emisora con un sólo cable. Con la comunicación PWM se necesitan cables independientes para cada canal y se está limitado a la cantidad de pines disponibles en el receptor.

Los 10 canales se pueden utilizar con un receptor de 10 canales como el FS-iA10 o bien el FS-iA6B que viene con esta controladora, pero conectado por IBUS (también por PPM pero se necesita un convertidor de IBUS a PPM y sólo funcionarían 8 canales). Tener en cuenta que IBUS requiere de un puerto serie y la controladora Naze32/Flip32 tiene 2 de estos puertos, uno se utiliza para la comunicación con la PC y el otro para el GPS, por lo tanto si utilizamos IBUS nos quedaríamos sin GPS.

Link: https://goo.gl/3tBfWx

Módulo GPS:

El que tengo es un Ublox NEO-6M que funciona muy bien y no es complicado de configurar.

El GPS permite mantener al drone volando en una misma posición (por las coordenadas), también permite programar vuelos para que vaya de un punto a otro de forma automática y activar la vuelta a casa que es un sistema de seguridad que le permite volver de forma automática al punto de origen.

Link: https://goo.gl/NTPKNY

Gimbal:

El gimbal ya lo venía utilizando con un drone barato de la marca Syma, es un Walkera de dos ejes que funciona muy bien con una GoPro 3.

Lo tengo conectado directamente a uno de los canales del receptor, eso le da energía y me permite controlarlo para variar el ángulo de la GoPro a distancia.

Link: https://goo.gl/W9A7yH

Adicionales:

Hay otros componentes que se pueden sumar como leds indicadores que yo no compré y son muy útiles para volar el drone en la noche y utilizar como alerta para cuando la batería se está agotando.

También se pueden agregar componentes de telemetría para ver la altura del drone, posición y mucho más. Con estas características que les he comentado hasta ahora, la única telemetría que se puede obtener con la emisora es el voltaje de la batería, pero es necesario realizar una pequeña modificación en el receptor.

Y lo último que yo no he incluido es el FPV o la visión en primera persona que permite ver en directo las imágenes de la cámara que se monte en el drone. Es muy utilizado en los drones de carreras o para volar el drone a grandes distancias y poder ver su orientación.

Recursos finales:

Espero que toda esta información les resulte de utilidad, finalmente les dejo unos recursos que a mí me han servido bastante para poder amar este drone desde cero.

Por un lado les recomiendo descargarse este manual de la Asociación Uruguaya de Drones donde se explican un montón de detalles y cosas a tener en cuenta antes de salir a volar. Por ejemplo, algo que yo no sabía y aprendí gracias al manual es que las tormentas solares pueden afectar el funcionamiento del drone y las comunicaciones, algunos pensarán que tener en cuenta algo así es hilar muy fino, pero cuando se está volando sobre personas o a grandes distancias, tener estos conocimientos es algo que puede evitar accidentes.

En Uruguay hay leyes que regulan el uso de los drones y en ese manual también se explican. Por ejemplo, para un uso recretativo o deportivo no se pueden volar por encima de los 120 metros ni sobre centros poblados y estas dos cosas son las que la mayoría de las personas suelen ignorar, es normal que los vuelen sobre las ciudades y los lleven a grandes alturas como si fuera algo gracioso sin ser conscientes de lo peligroso que esto puede llegar a ser.

También se encuentra regulado el uso comercial como los trabajos de fotografía aérea y demás, para poder realizar estas tareas con un beneficio económico se debe estar registrado e incluso se debe tener un seguro para el drone. No son exigencias que busquen limitar el uso de los drones, sino de regularlo para que estas tareas se realicen con cierto control y garantías.

Y lo último, les recomiendo los siguientes canales de YouTube donde podrán encontrar mucha información sobre los drones y cómo fabricarlos paso a paso:

– Dronepedia youtube.com/channel/UC_7j-gR3Mi1rejo6iS7V4Ug
– AlejoTronica youtube.com/channel/UCoQpPxGhO3AizhJTSwfRUcA
– Drones y RC youtube.com/channel/UCAzGx30qNPtGmfhyoRRDLww
– FPV Drone youtube.com/channel/UCQ105DWQt83AL22yNSgp2Mw
– Kit Drone youtube.com/channel/UCE_fsEkGPLELgVmnONEE8Ag
– QuadMx youtube.com/channel/UCXbUD1VgLnAA-pPs93Wt2Rg
– iforce2d youtube.com/user/iforce2d (ver aquí esta maravilla de hexacopter)

Hay muchos más canales, seguramente me estoy olvidando de varios, pero lo cierto es que muchas personas están compartiendo sus conocimientos y eso es algo muy bueno. Si hay algo que en el artículo no haya quedado muy claro o no lo haya explicado bien, por favor dejar un comentario y trataré de ayudar.