Diseñar, construir y programar un dron de tamaño mediano a grande, capaz de operar de forma autónoma
2)Persona designada de contacto y difusión:
Constanza Torrilla. Estudiante de Tec SIG (avanzada) y Licenciatura en sistemas. Mail: torrillacoti@gmail.com
3)Datos de los redactores
| Nombre y Apellido | Claustro | |
| Elizabeth Gutierrez | No docente | egutierrez@campus.ungs.edu.ar |
| Facundo Godoy | Estudiante | facundogodoyrentero@gmail.com |
| Marco Khalil Gorosito | Estudiante | marcokhalilg@gmail.com |
| Camila Martin | Estudiante | camilamartinmaccari@gmail.com |
| Edith Ristol | Estudiante | edithristol@gmail.com |
| Martin Figueroa | Graduado | martinfigueria10@gmail.com |
| Alejandro Nelis | Docente | alenelis@gmail.com |
4)Detalle de los temas/ situaciones del proyecto
| Bienestar Universitario | ||
| Cultura | ||
| Deporte | ||
| Infraestructura | x | |
| Acciones con la comunidad | x | |
| Otros: | x |
4. Descripción del proyecto
El proyecto consiste en diseñar, construir y programar un dron de tamaño mediano a grande, capaz de operar de forma autónoma para tareas de inspección, monitoreo ambiental o aplicaciones industriales. El dron contará con sistemas de vuelo avanzados, sensores para navegación y capacidad de carga para equipos específicos según la misión.
Desafío en integración multidisciplinaria (mecánica, electrónica, software) y permitirá a los estudiantes adquirir competencias avanzadas en robótica aplicada, además de contribuir a desarrollos tecnológicos concretos para el sector industrial o ambiental. Y usos de SIG como procesamiento de imágenes de un modo lúdico.
El proyecto promueve la apropiación de conceptos fundamentales de la robótica, tanto en lo que respecta a las habilidades para la construcción de dispositivos, como para programarlos y lograr mediante ellos superar desafíos sobre la base del juego y la colaboración entre pares.
El problema u oportunidad: La pandemia y la virtualidad como instancia social han generado cierta atomización en el intercambio de estudiantes y diversos claustros. El fortalecimiento del intercambio cultural y social creemos que es fundamental para fortalecer el progreso de las diferentes disciplinas que estudiamos en nuestra querida universidad. Vemos una gran oportunidad de intercambiar interdisciplinariamente nuestra experiencia en la construcción de este proyecto que comunicará las habilidades de cada carrera vinculada, conocimientos de informática, robótica y automatización, Urbanismo y Geografía y Sig, con la intención de explorar una herramienta y la gestión de la información que produce.
5. Fundamentación
El Problema Identificado: La Doble Brecha Post-Pandemia
El proyecto del Dron Ciberciruja nace de una doble problemática urgente y prioritaria que obstaculiza el desarrollo integral de nuestra comunidad universitaria:
a. El Origen de la Iniciativa: La Fragmentación Social y Académica
Tras los períodos de aislamiento y virtualidad impuestos por la pandemia de COVID-19, se ha generado una significativa fragmentación en el tejido social y académico de la universidad. El intercambio informal y presencial de conocimientos, esencial para la formación interdisciplinaria y el sentido de pertenencia, se ha debilitado. Esto se traduce en:
- Aislamiento entre Carreras: Los estudiantes, y en ocasiones los docentes, de distintos Institutos (p. ej., Ingeniería Electrónica, Tecnicatura en SIG, Urbanismo) funcionan sin mayor interacción, limitando la innovación y la transferencia de habilidades.
- Dificultad en la aplicación práctica: El conocimiento tiende a permanecer en la teoría, sin espacios sólidos y motivadores para su aplicación práctica y el aprendizaje por proyectos.
- Debilitamiento de los Vínculos Sociales: La necesidad de reafirmar y solidificar los vínculos sociales en un entorno post-pandémico es crucial para una experiencia universitaria enriquecedora y para la salud mental y motivación del alumnado.
b. El Diagnóstico de la Situación Actual (Contextual)
Aunque las estadísticas exactas sobre la fragmentación post-pandemia pueden variar, se observa una tendencia general en las instituciones educativas :
- Baja Interdisciplinariedad: Encuestas internas o análisis de proyectos finales podrían mostrar que menos porcentaje de estudiantes lograns trabajos que involucran a estudiantes de más de dos carreras.
- Necesidad de Intercambio de Conocimientos: Existe una alta demanda, a menudo insatisfecha, de proyectos que permitan a estudiantes de áreas técnicas (electrónica, programación) colaborar con estudiantes de áreas de gestión o diseño.
Este contexto se transforma en un obstáculo para el desarrollo de la comunidad al limitar la capacidad de la universidad de generar profesionales con visión integral y habilidades de trabajo en equipo, esenciales para el mercado laboral actual.
Consecuencias de la No Intervención
Si no se interviene en la actual situación con iniciativas de alto impacto como el Dron Ciberciruja, las consecuencias serán perjudiciales:
- Persistencia del Aislamiento: Los lazos sociales y profesionales permanecerán frágiles, afectando la moral estudiantil y la retención.
- Rigidez Curricular: Se perderá la oportunidad de integrar el conocimiento de forma práctica y transversal, perpetuando una educación en silos que no prepara adecuadamente para problemas complejos del mundo real.
- Pérdida de Oportunidades de Innovación: La falta de colaboración entre disciplinas sofocará el surgimiento de ideas disruptivas que requieren la fusión de conocimientos (como la robótica, la IA y la sostenibilidad)
Prioridad, Urgencia y Solución Propuesta
El problema de la fragmentación post-pandemia y la necesidad de contribuir al intercambio de conocimientos entre carreras es de alta prioridad y urgencia. Es fundamental aprovechar el retorno a la presencialidad para reinyectar dinamismo y colaboración.
La Propuesta de Solución Más Adecuada: El Dron Ciberciruja
El proyecto del Dron Ciberciruja es la propuesta de solución más adecuada y viable por las siguientes razones:
- Vehículo Interdisciplinario Intrínseco: El diseño, la construcción, la programación y la eventual operación del dron exigen la participación obligatoria de múltiples disciplinas:
- Ingeniería Electrónica/Mecánica: Diseño del hardware, selección de motores y sistemas de vuelo.
- Informática/Sistemas: Programación del piloto automático, visión por computadora (detección de componentes).
- Diseño/Arquitectura: Ergonomía, estética, y diseño de la estructura ligera y eficiente.
- Ecología: Definición del protocolo de recolección y el impacto ambiental del proceso.
- Tecnicatura en SIG – Urbanismo-Geografía: Gestión de la información y colección de datos.
- Motivador de Vínculos Sociales: La complejidad y la naturaleza tangible del proyecto actúan como un potente catalizador para la colaboración activa. Obliga a los estudiantes a interactuar, negociar y aprender del otro, reafirmando y solidificando los vínculos sociales en un entorno de meta compartida.
- Aplicación de Alto Impacto Social y Tecnológico: El proyecto no solo resuelve un problema interno (la fragmentación), sino que también ataca una problemática externa (el manejo de residuos electrónicos, » perspeccibercirujas»), dándoles un propósito superior y relevante a las habilidades adquiridas.
Este proyecto trasciende la mera construcción de un dron; es la implementación de un mecanismo de colaboración activa y aprendizaje transversal, diseñado específicamente para sanar la brecha social y académica dejada por la pandemia, convirtiendo un desafío tecnológico en una oportunidad de desarrollo comunitario.
6. Antecedentes
Estas propuestas ya fueron presentadas en ambitos de la escuela secundaria con diferentes objetivos y han dado resultados positivos. Nuestra propuesta es la adapatación al ambito academico en el nivel Universitario.
7. Objetivos
Objetivo General
Fortalecer la interdisciplinariedad y los vínculos sociales de la comunidad universitaria a través del diseño y construcción colaborativa de un prototipo de Dron Ciberciruja.
Objetivos Específicos
- Generar un espacio de intercambio de conocimientos que involucre activamente a estudiantes de al menos tres carreras distintas, solidificando los lazos sociales post-pandemia.
- Diseñar y construir un prototipo funcional de Dron Ciberciruja capaz de identificar y recolectar autónomamente componentes electrónicos simulados.
- Desarrollar la documentación técnica completa (planos, código y manuales) para asegurar la replicabilidad del prototipo.
- Aumentar la capacidad de trabajo en equipo multidisciplinario de los participantes, mejorando sus habilidades de colaboración y comunicación.
8. Resultados esperados
| Objetivo Específico Relacionado | Resultado Esperado | Calidad de Logro | Cantidad Proyectada | Tiempo Acorado |
|---|---|---|---|---|
| Generar espacio de intercambio y solidificar lazos. | Creación del Equipo Interdisciplinario Formal. | Equipo funcional y cohesionado, con roles definidos y un cronograma de reuniones establecido. | Un equipo de trabajo conformado por un mínimo de 5 estudiantes de 3 carreras diferentes. | Dentro del Primer Mes de ejecución. |
| Aumentar capacidad de trabajo en equipo. | Mejora en las Habilidades de Colaboración. | La evaluación post-proyecto (encuesta/rúbrica) demuestra la adquisición de competencias clave en trabajo en equipo y comunicación. | El 100% de los estudiantes participantes reporta una mejora de al menos el 20% en sus habilidades de colaboración interdisciplinaria. | Al finalizar el proyecto (Último Mes). |
2. Resultados Esperados (Foco en el Prototipo Tecnológico)
| Objetivo Específico Relacionado | Resultado Esperado | Calidad de Logro | Cantidad Proyectada | Tiempo Acorado |
|---|---|---|---|---|
| Diseñar y construir prototipo funcional. | Prototipo Funcional de Dron Ciberciruja. | Dron capaz de realizar un vuelo estacionario estable y ejecutar el ciclo de recolección (identificación-agarre-depósito) con una tasa de éxito de al menos el 70% en condiciones simuladas. | Un (1) prototipo de Dron Ciberciruja completo y operativo. | Al finalizar el Tercer Mes de ejecución. |
| Desarrollar documentación técnica. | Repositorio Documental Completo. | Documentación técnica profesional, incluyendo manual de usuario, planos CAD, lista de materiales (BOM) y código fuente comentado. | Un (1) repositorio digital (ej. GitHub/Drive) con todos los archivos necesarios para la replicación del dron. | Al finalizar el proyecto (Último Mes). |
| Evaluar viabilidad técnica y económica. | Informe de Viabilidad y Resultados. | Un informe analítico que detalle la eficiencia del prototipo y un presupuesto estimado para su escalabilidad. | Un (1) informe técnico-económico que contenga la evaluación del proyecto y las conclusiones. | Dentro del Último Mes de ejecución. |
9. Destinatarios
Estudiantes que ya están vinculados con el proyecto, docentes, y graduados que quieran aportar e intercambiar en esta actividad.
Carreras invitadas: Sistemas (tecnicatura y Licenciatura), Ecología, Geografía, Tecnicatura en SIG. Automatización y control.
11. Presupuesto
| Sistema | Componente | Especificación Clave para Alta Calidad | Función en el Proyecto |
|---|---|---|---|
| I. Estructura y Estabilidad | Frame (Marco) | Hexacóptero o Cuadricóptero (600mm – 700mm). Fibra de Carbono, plegable. | Soportar el peso adicional de la cámara, el gimbal y el mecanismo recolector con estabilidad superior. |
| Tren de Aterrizaje | Alto o Retráctil de Carbono. | Proporcionar espacio libre para la cámara (con gimbal) y el mecanismo ciberciruja debajo del chasis. | |
| II. Propulsión (Poder y Eficiencia) | Motores Brushless | Motores de alto torque (ej. series 41XX o 50XX) y bajo kV (ej. 300kV – 500kV). | Generar el empuje necesario para el peso total (dron + gimbal + cámara + carga) de manera eficiente. |
| ESCs (Controladores) | Amperaje alto (ej. 40A – 80A), firmware compatible con alta frecuencia de actualización. | Gestionar y suministrar energía a los motores de alto rendimiento de manera precisa. | |
| Hélices | Grandes (13 a 18 pulgadas), de fibra de carbono o material compuesto rígido. | Máxima eficiencia para largo tiempo de vuelo y reducción de vibraciones en la toma fotográfica. | |
| Batería Li-Po | Alta capacidad (8000mAh a 16000mAh) y alto voltaje (6S a 12S). | Suministrar la energía constante requerida por los 6 motores y los sistemas de misión/cámara. | |
| III. Control de Vuelo y Navegación | Controlador de Vuelo (FC) | Pixhawk (Cube Pilot) o similar (ArduPilot). | Permitir misiones autónomas preprogramadas (para las tomas) y gestión precisa del GPS. |
| GPS/Brújula | Módulo GNSS de alta precisión (ej. Ublox M8N/M9N). | Navegación precisa y esencial para el geoposicionamiento exacto de las fotos. | |
| Radiocontrol | Radio transmisor de 8+ canales (ej. FrSky Taranis, Radiomaster Zorro). | Controlar el vuelo y los canales auxiliares (disparo de cámara, control del gimbal y mecanismo ciberciruja). | |
| IV. Sistema de Imagen (La Clave) | Cámara de Alta Calidad | Cámara Mirrorless o Réflex Compacta (ej. Sony Alpha, Lumix GH, Canon R10). | Capturar las imágenes necesarias para la identificación de componentes con alta resolución y calidad. |
| Gimbal de 3 Ejes | Gimbal motorizado profesional (ej. Gremsy, Tarot) con amortiguación. | Esencial para eliminar vibraciones y mantener la cámara estable para obtener fotos nítidas. | |
| Transmisión de Video | VTX/RX analógico o digital (para pilotaje FPV) + Transmisión de Video Digital HD (para monitorear el encuadre de la cámara principal). | Permitir el pilotaje y, más importante, la visualización en tiempo real del encuadre fotográfico. | |
| V. Misión Específica | Computadora a Bordo | NVIDIA Jetson Nano/Xavier o Raspberry Pi 5. | Ejecutar modelos de Visión Artificial (Python/OpenCV) para identificar los componentes electrónicos de interés («cibercirujas»). |
| Mecanismo Recolector | Brazo o Pinza Robótica ligera (Diseño 3D). | Elemento físico para la recolección, controlado por servomotores de alta precisión (utilizando un canal AUX del FC). |
Estimación del presupuesto
| Componente | Estimación en USD (Bajo Costo) | Estimación en ARS (Aprox.) | Función y Notas Clave |
|---|---|---|---|
| Frame (Cuadricóptero 650mm) | $100 | $110.000 | Marco grande para estabilidad (ej. Tipo Tarot o S500 ampliado). |
| Propulsión (4x Motores + 4x ESCs) | $250 | $275.000 | Motores de alto torque (ej. 4108/3508) y hélices grandes. |
| Batería Li-Po (1 unidad 4S/6S) | $150 | $165.000 | Capacidad media (5000-8000 mAh). |
| Controlador de Vuelo (FC) | $100 | $110.000 | Pixhawk o similar (Clon) para misiones autónomas y GPS. |
| GPS Estándar | $50 | $55.000 | Módulo GPS/Brújula simple. |
| Radio Control (Transmisor/Receptor) | $120 | $132.000 | Sistema básico de 6+ canales. |
| Cámara de Consumo y Gimbal | $300 | $330.000 | Cámara compacta (ej. usada/refurbished) o GoPro/Clon de buena calidad, con Gimbal simple de 2 ejes. |
| Computadora a Bordo (Visión Artificial) | $150 | $165.000 | Raspberry Pi 5 o Jetson Nano (para ejecutar el algoritmo Ciberciruja). |
| Componentes Menores y Cableado | $80 | $88.000 | PDB, soportes, arneses, etc. |
| Mecanismo Ciberciruja (SIMULADO) | $50 | $55.000 | Materiales para el diseño e impresión 3D de un prototipo no funcional o un simple servo de demostración. |
| TOTAL ESTIMADO | $1.350 USD | $1.485.000 ARS |
Proyecto Ajustado a Presupuesto (Hasta $2.000.000 ARS)
Con un presupuesto limitado a $2.000.000 ARS, es necesario reducir significativamente la escala del proyecto y sacrificar la capacidad de carga (el mecanismo ciberciruja) y la precisión de la fotogrametría (eliminando el sistema RTK).
El proyecto se reformula de «Hexacóptero de Carga Pesada y Alta Precisión» a «Cuadricóptero de Mapeo Intermedio y Desarrollo de Visión Artificial».
El foco se traslada del vuelo profesional a la demostración de las capacidades de mapeo y la integración de la Visión Artificial.
1. Objetivos Ajustados al Presupuesto
| Objetivo Original (Profesional) | Objetivo Ajustado (Presupuestario) |
|---|---|
| Fortalecer la interdisciplinariedad a través del diseño de un hexacóptero de carga y precisión RTK. | Desarrollar un Cuadricóptero de Mapeo (650mm) para fines de enseñanza e investigación, fomentando la colaboración entre Ingeniería y Sistemas. |
| Diseñar un prototipo funcional de Dron Ciberciruja con mecanismo de recolección autónoma. | Integrar y validar el algoritmo de Visión Artificial (identificación de residuos) en una computadora a bordo, simulando la activación del mecanismo de recolección. |
| Lograr fotogrametría de precisión centimétrica (RTK). | Lograr fotogrametría de precisión submétrica (GPS Estándar) con una cámara de consumo. |
2. 💸 Desglose de Presupuesto Estimado (ARS)
Esta estimación utiliza una tasa de conversión de referencia de $1.100 ARS/USD (incluyendo impuestos de importación y logística) y se centra en componentes esenciales para el mapeo con GPS estándar.
| Componente | Estimación en USD (Bajo Costo) | Estimación en ARS (Aprox.) | Función y Notas Clave |
|---|---|---|---|
| Frame (Cuadricóptero 650mm) | $100 | $110.000 | Marco grande para estabilidad (ej. Tipo Tarot o S500 ampliado). |
| Propulsión (4x Motores + 4x ESCs) | $250 | $275.000 | Motores de alto torque (ej. 4108/3508) y hélices grandes. |
| Batería Li-Po (1 unidad 4S/6S) | $150 | $165.000 | Capacidad media (5000-8000 mAh). |
| Controlador de Vuelo (FC) | $100 | $110.000 | Pixhawk o similar (Clon) para misiones autónomas y GPS. |
| GPS Estándar | $50 | $55.000 | Módulo GPS/Brújula simple. |
| Radio Control (Transmisor/Receptor) | $120 | $132.000 | Sistema básico de 6+ canales. |
| Cámara de Consumo y Gimbal | $300 | $330.000 | Cámara compacta (ej. usada/refurbished) o GoPro/Clon de buena calidad, con Gimbal simple de 2 ejes. |
| Computadora a Bordo (Visión Artificial) | $150 | $165.000 | Raspberry Pi 5 o Jetson Nano (para ejecutar el algoritmo Ciberciruja). |
| Componentes Menores y Cableado | $80 | $88.000 | PDB, soportes, arneses, etc. |
| Mecanismo Ciberciruja (SIMULADO) | $50 | $55.000 | Materiales para el diseño e impresión 3D de un prototipo no funcional o un simple servo de demostración. |
| TOTAL ESTIMADO | $1.350 USD | $1.485.000 ARS |
Fondo de Contingencia (30% restante): $515.000 ARS
Este presupuesto de $1.485.000 ARS (con un amplio fondo de contingencia) permite construir una plataforma de vuelo estable y autónoma, ideal para la integración de software y el intercambio de conocimiento entre carreras.