Mission Planner & Integración Mecatrónica - Reno L250 UAV

Este repositorio contiene los archivos de software, diseño mecánico CAD 3D, planos de fabricación, parámetros del piloto automático y scripts de análisis de telemetría utilizados en el proyecto de titulación y artículo de investigación: "Integración mecatrónica y validación de una plataforma UAV de ala fija de bajo costo basada en arquitectura abierta" (ESPOL).

El enfoque de este repositorio está orientado a la plataforma comercial Reno L250 convertida de combustión interna a propulsión eléctrica pura para investigación en vuelo autónomo.

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🔗 Repositorio de Simulación (Gemelo Digital)

Para complementar las pruebas en hardware físico con simulaciones de alta fidelidad, se ha desarrollado un Gemelo Digital en NVIDIA Isaac Sim empleando Pegasus Simulator.

• El repositorio con el script de simulación de la planta aerodinámica y el entorno 3D está disponible en: isaac-uav (GitHub)
• Ruta local para contexto: C:\Users\steve\Documents\GitRepositories\isaac-uav

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📂 Estructura del Repositorio

El repositorio se organiza de la siguiente manera:

MissionPlanerRenoL250/
├── 12_Codigos_Graficas/   # Jupyter Notebook y scripts de Python para procesamiento de logs .BIN
├── Calculos/              # Hoja de cálculo verificada de diseño dinámico e importación
├── Manual_RENOL250/       # Escaneos del manual físico de ensamblaje del Reno L250
├── Modelo3D/              # Archivos CAD Autodesk Inventor (.ipt, .iam), STLs impresiones y planos PDF
├── Parametros/            # Archivos de respaldo de parámetros (.param) de ArduPilot
├── Guia_Mission_Planner.pdf # Guía de integración de software y hardware
└── .gitignore             # Configuración de exclusión para logs pesados y temporales CAD

1. 12_Codigos_Graficas/

Contiene la algoritmia para análisis post-vuelo de telemetría y vibraciones:

• processVibe.py: Script en Python para extraer datos del mensaje VIBE del log de vuelo .BIN y generar gráficas de vibraciones en los ejes X, Y y Z en alta resolución bajo normas APA.
• missionPlanning.ipynb: Jupyter Notebook interactivo que procesa la telemetría MAVLink para validar la respuesta de actuadores comparando las entradas del piloto (RCIN) frente a las salidas físicas de los servomotores (RCOUT) en los canales de guiñada, cabeceo, alabeo y acelerador.
• Gráficas PNG: Resultados exportados que muestran la supresión de vibraciones y la validación de latencia cero en la cadena de control.

2. Calculos/

• ANALISIS_COMPLETO_UAV.xlsx: Hoja de cálculo dinámica y verificada que consolida el análisis de pesos (MTOW) y estimación aerodinámica de los modelos Foam Board (Manual/Auto), Reno L250 y la variante de alta velocidad (2200KV). Permite calcular de manera automática:
  • Velocidad de pérdida ($V_{stall}$) y carga alar ($WL$) basándose en el coeficiente de sustentación $C_{L_{max}}$ y área alar de diseño.
  • Relación Empuje/Peso ($T/W$) y potencia requerida.
  • Autonomía teórica y práctica (70% de reserva).
  • Desglose completo de importación (FOB EE.UU. a Ecuador sumando aranceles, Fodinfa, fletes por peso y tasas de aduana).

3. Manual_RENOL250/

• Recopilación de imágenes escaneadas de las instrucciones físicas originales del fuselaje comercial Reno L250. Esencial para conocer la distribución espacial del ala, estabilizadores, y las distancias de montaje recomendadas de fábrica.

4. Modelo3D/

• RenoL250/: Modelado 3D en Autodesk Inventor de la aeronave desglosado en ensambles (.iam) y partes (.ipt) de las alas, fuselaje principal (body), rudder, estabilizador vertical y tren de aterrizaje.
• Soporte_Pixhawck/ y MOTOR/: Planos CAD de los soportes amortiguados impresos en 3D para el controlador Pixhawk 2.4.8 y el acople de conversión al motor eléctrico KingVal 3548.
• STL_Impresion/: Archivos .stl listos para laminación e impresión en 3D (PLA/PETG) de los soportes de servos, soportes del motor, llantas y trompa protectora.
• Planos_PDF_estructura/: Planos bidimensionales detallados con acotaciones mecánicas para la fabricación física y de taller.

5. Parametros/

• Archivos .param exportados desde Mission Planner. Incluyen la sintonización de lazos de control PID, límites operacionales de alabeo y cabeceo, configuración de canales PWM y calibración de sensores inerciales del UAV para ArduPilot.

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Requisitos e Instalación

Para ejecutar los scripts de procesamiento de telemetría, se requiere Python 3.8+ y las siguientes dependencias:

pip install pymavlink pandas matplotlib openpyxl

Ejecutar el análisis de vibraciones:

1. Copia tu archivo de log .BIN descargado de la tarjeta MicroSD de la Pixhawk en la carpeta de tu script.
2. Modifica la variable log_file en processVibe.py apuntando a tu archivo de log (ej. log_file = '00000009.BIN').
3. Ejecuta el script:

   python 12_Codigos_Graficas/processVibe.py

4. Se generará una gráfica llamada grafica_vibraciones_apa.png mostrando la respuesta dinámica de aceleración inercial en $m/s^2$ (umbral seguro Pixhawk: $<30\text{ m/s}^2$).

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Componentes de la Plataforma Reno L250 (Auto)

• Controlador de Vuelo: Pixhawk 2.4.8 (Firmware ArduPlane)
• Módulo GNSS: NEO-M8N GPS con brújula magnetómetro externa
• Motor Brushless: KingVal 3548 1100KV (Conversión eléctrica)
• ESC (Speed Controller): Flycolor 60A ESC (3-6S Lipo)
• Hélice: 12x6 pulgadas de madera/nylon
• Servomotores: MG996R con engranajes metálicos de torque alto (3 unidades)
• Batería: LiPo 3S 2200 mAh (11.1 V)
• Radiocontrol: Transmisor Flysky FS-i6X y receptor FS-iA10B (2.4 GHz, 10 Canales)
• Módulo de Poder (PMU): Sensor de corriente y regulador de voltaje 5.3V BEC