WO2023180612A1 - Método para la realización de tareas en infraestructuras y sistema de vehículos no tripulados - Google Patents

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WO2023180612A1
WO2023180612A1 PCT/ES2023/070181 ES2023070181W WO2023180612A1 WO 2023180612 A1 WO2023180612 A1 WO 2023180612A1 ES 2023070181 W ES2023070181 W ES 2023070181W WO 2023180612 A1 WO2023180612 A1 WO 2023180612A1
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base vehicle
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Carlos BERNABEU
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Arborea Intellbird, S.L.
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Definitions

  • the invention belongs to the sector of unmanned vehicles and its purpose is a method for carrying out tasks in infrastructure, such as its inspection, which is put into practice by means of a system that comprises a base vehicle and at least one vehicle host, which can operate under the control of a control station.
  • Unmanned vehicles of any type, be it land, water or air, the latter being the most common
  • can be used in tasks such as infrastructure inspection, surveillance (for example, borders, forests to prevent fires , seaports) or the distribution of goods.
  • US2019112049A1 Portable launch system (TOP FLIGHT TECHNOLOGIES, INC.), 04/18/2019, has the purpose of a first unmanned aircraft that houses a second aircraft, which is launched to perform meteorological data collection tasks once the first aircraft has reached a certain point during its flight.
  • US 9,305,280 B1 CCeennttrroo ddee airborne delivery (AMAZON TECHNOLOGIES, INC.), 04.05.2016, describes an aircraft that operates as a warehouse for merchandise packages and that houses a fleet of drones for their delivery.
  • the warehouse aircraft which in one embodiment adopts a configuration similar to the known airships, can move to cover one or other areas where a greater number of orders can be expected, and remain in the air for a long period.
  • a drone picks up a package and performs a descent flight for delivery. Energy savings are achieved because delivery drones do not need to fly from a ground station to the delivery point.
  • the main aircraft leaves its land base and, after carrying out its task, having been in the air for more or less time, returns to that base, without parking at intermediate points.
  • the base vehicle is parked at at least one intermediate point during its itinerary, from which the guest vehicles depart and to which they return once their task has been completed, and the base vehicle can then move to another intermediate parking point, or return to your starting point.
  • This mode of operation enhances the symbiotic relationship characteristic of the conjunction between base and guest aircraft, and allows them to be used in tasks related to infrastructure, which usually require long operating times, for example, when the tasks involve an inspection of a linear infrastructure.
  • the base vehicle is parked, which substantially reduces its energy consumption.
  • the base vehicle to be provided with a large computer processing capacity, which can be used to support the task of the host vehicles, reducing their on-board equipment, which, in addition to giving them greater autonomy, allows the use of small vehicles, which which increases its maneuverability, enabling tasks that require complex approaches to infrastructure elements, such as high-tension cables.
  • guest vehicles will be able to recharge their battery in the base vehicle, which in turn is equipped with recharging means for the guest and themselves.
  • the object of the invention is a method for carrying out tasks in infrastructures, as defined in claim 1.
  • Other preferred embodiments are defined in the dependent claims.
  • the implementation of the method requires an infrastructure, which will serve as an intermediate parking point for the aircraft, or, where appropriate, also as a starting point, in addition to constituting the object in relation to which the measurements will be carried out.
  • Infrastructure is understood as any human construction, whether for use by the population (residential buildings, bridges, roads, railway lines), for the production of energy (for example, wind turbines), its transportation (for example, oil pipelines, gas pipelines, power lines, etc.).
  • electrical i.e. linear infrastructure
  • surveillance purposes e.g. networks of towers or other structures for border surveillance, or against forest fires
  • infrastructure tasks are related to the inspection of such infrastructures, for which unmanned vehicles have cost and safety advantages over manned vehicles (for example, helicopters) or over equipment. humans.
  • a task is understood as any action related to an infrastructure and carried out by any of the vehicles with which the method is put into practice, which includes traveling an itinerary or route to move to or from an infrastructure, or along of it for inspection or surveillance tasks, or the acquisition of data during the tour. Processing the data acquired during a route is also a task.
  • the method comprises the steps of: a) Programming a task to be performed by at least one host vehicle (2) that is housed in a base vehicle (1), b) moving (5) the base vehicle (1) to a first intermediate parking point (6) located in an infrastructure, c) depart the at least one host vehicle (2) from the base vehicle (1), to execute the programmed task, d) return to the host vehicle (2) to the base vehicle (1) and e) recharge the base vehicle (1) its battery at the first intermediate parking point or at a subsequent parking point (9) which is located in another infrastructure or in a different location of the same infrastructure .
  • step a) includes the sub-step of programming a task to be carried out by the base vehicle itself (1), said task being able to consist of carrying out a movement, acquiring data or both.
  • step a) includes the sub-step of programming a task to be carried out by the base vehicle itself (1), said task being able to consist of carrying out a movement, acquiring data or both.
  • step a) includes the sub-step of programming a task to be carried out by the base vehicle itself (1), said task being able to consist of carrying out a movement, acquiring data or both.
  • step a) includes the sub-step of programming a task to be carried out by the base vehicle itself (1), said task being able to consist of carrying out a movement, acquiring data or both.
  • step a) includes the sub-step of programming a task to be carried out by the base vehicle itself (1), said task being able to consist of carrying out a movement, acquiring data or both.
  • step a) includes the sub-step of programming a task to be carried out by
  • the method can be carried out under the control of a human operator, who pilots the base aircraft (1).
  • This piloting can be in person, with the pilot located in the proximity of the infrastructure that is the object of the tasks; or carried out remotely.
  • the method is carried out in an autonomous manner, that is, under the control of a computing system hosted on a server located in a control station (3) and without human intervention.
  • the task of the at least one host vehicle (2) is programmed in said computer system, which transmits the task to the base vehicle (1), which in turn transmits the task to the at least a host vehicle (2).
  • the task of at least one host vehicle (2) is programmed in a computer system hosted in the base vehicle (1), which, when located at the first intermediate parking point (6 ), transmits the task to at least one host vehicle (2).
  • the method comprises the additional step of transmitting to the base vehicle (1) from the at least one host vehicle (2) the data captured by it during the performance of its task.
  • the method comprises the additional step of processing the base vehicle (1), while it is parked at an intermediate parking point (6) or at a starting point (4), the data that has been transmitted to you by at least one host vehicle (2).
  • the base vehicle (1) transmits to the control station (3) the data resulting from the processing of the data transmitted to it by the at least one host vehicle (2).
  • the method may comprise that the base vehicle (1) itself performs data acquisition tasks during its movement to the first parking point (6) and, where appropriate, to subsequent parking points ( 9).
  • the method object of the present patent allows a splitting of tasks between the base vehicle (1) and the at least one host vehicle (2) that reinforces the efficiency of the set when, as proposed here, it is used for tasks in infrastructures: the base vehicle consumes less energy, because its routes are limited to traveling to the intermediate parking point (6) and, where appropriate, to subsequent parking points (9) and because a job with high energy demand, which is Data processing is carried out in the base vehicle itself (1) and when it is parked.
  • the at least one host vehicle (2) will require substantially less complex equipment than that of a vehicle that would be used in such tasks without the assistance of a base vehicle (1), which in itself implies energy savings.
  • a small host vehicle (2) can be used, which increases energy savings and gives it greater maneuverability, a particularly advantageous characteristic in tasks related to infrastructure.
  • the object of the invention is an unmanned vehicle system.
  • the unmanned vehicles by which this invention can be practiced can be of any type, for example, land-based (known as UGV, acronym for Unmanned Ground Vehicle), aquatic (ROUV or ROV, Remotely Operated Underwater Vehicle or remotely operated underwater vehicle), or aerial (UAV, Unmanned Aerial Vehicle or unmanned aerial vehicle, commonly known as drones).
  • UGV land-based
  • ROUV ROV
  • ROV Remotely Operated Underwater Vehicle or remotely operated underwater vehicle
  • UAV Unmanned Aerial Vehicle or unmanned aerial vehicle, commonly known as drones.
  • the unmanned vehicle system is configured to execute the steps of the task performance method that is the subject of this patent.
  • the system comprises a base vehicle (1) and at least one host vehicle (2).
  • the base vehicle (1) can be a UAV that houses one or more land displacement vehicles; and also to one or more UAVs.
  • both the base vehicle (1) and the at least one host vehicle (2) are unmanned aerial vehicles.
  • the base vehicle (1) comprises at least one accommodation area for at least one host vehicle (2).
  • the base vehicle (1) comprises several accommodation areas (13) for separate guest vehicles (2).
  • means (16) are arranged in the base vehicle (1) for securing the at least one host vehicle (2).
  • the base vehicle (1) comprises means for recharging (14, 15) its battery (17) and means (18) for recharging the battery of at least one host vehicle (2).
  • the base vehicle (1) is configured to move (5) to a first intermediate parking point (6) located in an infrastructure, where it is temporarily parked, for example, on a tower of a high-voltage line, a border surveillance or fire tower, or in the nacelle of a wind turbine.
  • the base vehicle (1) can start from any point, such as a fixed base (which, in the case of unmanned aircraft, is known as a nest), from where it would carry out a pre-programmed autonomous flight to the first intermediate parking point (6) and, where appropriate, from there to subsequent intermediate parking points (9).
  • the fixed base (4) is located on an infrastructure, for example, in the nacelle of a wind turbine or on a pole of a high voltage line, from where the base vehicle (1) would travel to the first intermediate parking point (6), which would be located in another wind turbine of the same wind farm (and, where appropriate, up to a second intermediate parking point (9) in another wind turbine, and so on); or on another power line pole.
  • the base vehicle (1) can depart from a point substantially located in the proximity of the infrastructure, for example, when it has been transferred to that point by an operator who is going to pilot it to the first intermediate parking point (6). or successive (9).
  • the base vehicle (1) and the at least one host vehicle (2) are configured to communicate with each other.
  • the base vehicle (1) itself can carry on board equipment for data acquisition, so that it performs tasks of this type during its movement to the first intermediate parking point (6) and in its case, to subsequent intermediate parking points (9).
  • the system comprises a control station (3) configured to communicate with the base vehicle (1), in which case the base vehicle (1) will be configured to communicate with the control station (3 ).
  • the control station (3) comprises a computing system in which a set of software is housed that contains an operating system and a program configured to execute the stages of the method object of this patent in one of its embodiments, in which The method is executed under the control of a computer system.
  • FIG. 1 Scheme of the method for carrying out tasks in infrastructure, in a preferred embodiment in which the infrastructure is a wind turbine and the method is implemented using unmanned aircraft.
  • FIG. 2 base and guest unmanned vehicles in an embodiment in which said vehicles are multirotor aircraft.
  • FIG. 3 Vertical sectional view of a part of a base aircraft and a host aircraft.
  • the object of the present invention is a method for carrying out tasks in infrastructures.
  • the infrastructure tasks are carried out by a system that comprises a base unmanned vehicle (1) and three unmanned vehicles that are housed in the vehicle. base (1), which is why they are called host vehicles (2).
  • base (1) which is why they are called host vehicles (2).
  • host vehicles (2) In all the preferred embodiments of the method described in this patent, it is assumed that the method is carried out by this plurality of three host vehicles (2), this number being no more than an example, and the method can be executed in the same way with another different number. , as long as at least one guest vehicle (2) is available, apart from the base vehicle (1).
  • both the base vehicles (1) and guests (2) are unmanned aircraft of the multirotor type.
  • the infrastructures on which the tasks are carried out are the turbines of a wind energy generation park.
  • the tasks that are normally carried out in this type of infrastructure They are related to its inspection, in order to detect defects such as cracks in the blades. Therefore, included in the concept of tasks, as defined in this patent, are the movements or routes (5) of the base vehicle (1) to a first intermediate parking point (6), its routes (8) to subsequent parking points (9), the movements or routes of the host vehicles (2) along the infrastructure (in this case, normally along the wind turbine blades), the acquisition of data by the host vehicles (2) or, where applicable, by the base vehicle (1) and the processing of said data by the base vehicle (1).
  • the base aircraft (1) is permanently parked at a fixed point (nest) (4) located in a nacelle of one of the wind turbines of the wind farm.
  • the aircraft (1) can be directed when desired towards the base of the wind turbine or another point where the responsible operator can take possession of it.
  • the method illustrated in Fig. 1 is implemented under the control of a computing device configured with executable instructions and located in a control station (3), which may be located at a remote location. with respect to the vehicles (1, 2) that perform the tasks.
  • the first stage of the method includes scheduling separate tasks to be carried out by the operator. minus one host vehicle (2). These tasks may consist, in one embodiment, of a route that each of the three host aircraft (2) must follow along each turbine blade and of data acquisition tasks (capture of photographic images, video or LIDAR) during routes. Likewise, when the flight that the base vehicle (1) is going to perform is in autonomous mode, its route will constitute a task that must be programmed, this step constituting a substage of the first stage of the method.
  • the tasks are programmed by the operator in charge of the vehicles (1, 2). These programmings can be housed in a memory unit located in the computer device of the control station (3), or in a cloud server, with remote access from the control station (3), being transmitted in both cases ( 7) (via Wifi or radio) preferably to the base aircraft (1). Likewise, programming can be stored from the beginning in the microcontroller of the base aircraft (1), from where the tasks corresponding to the host aircraft (2) would be transmitted to them, preferably via radio. In another embodiment, the programming concerning the host vehicles (2) can be stored in their respective microcontrollers from the outset.
  • routes are defined by a sequence of spatial positioning points, known in the art as waypoints, which consist of a set of coordinates that identify a specific point in space through three dimensions ( longitude, latitude, altitude).
  • waypoints which consist of a set of coordinates that identify a specific point in space through three dimensions ( longitude, latitude, altitude).
  • Programming the itinerary of an unmanned aircraft can be carried out in different ways known to those skilled in the art.
  • the performance of tasks includes the acquisition of data, for example, capturing images using photographic cameras, video cameras or LIDAR sensors.
  • the points where data acquisition tasks must be carried out can be associated with the waypoints that define the aircraft routes (1, 2).
  • a second stage of the claimed method consists of the base UAV (1), carrying the three guest UAVs (2) on board, moving (5) to a first intermediate parking point (6) located in an infrastructure .
  • the starting point (4) for said displacement is illustrated in Fig. 1, the starting point (4) for said displacement
  • (6) is located in a nacelle of another wind turbine in the same wind farm.
  • the flight towards the first parking point (6) can be carried out under the control of a human pilot moved to the proximity of the wind turbine, or it can be a flight in autonomous mode.
  • a third stage is executed when the guest vehicles (2) depart from the base vehicle (1) to execute the scheduled tasks.
  • the order to leave is given by the microcontroller of the base vehicle (1).
  • the microcontroller of the base vehicle (1) will transmit via radio its corresponding route to each of the host aircraft (2).
  • the guest aircraft (2) can have their tasks programmed in their respective microcontrollers, so it will not be necessary for the base vehicle (1) to transmit them to them at this time.
  • the guest vehicles (2) return to the base vehicle (1).
  • the base vehicle (1) following the orders of the human pilot, its microcontroller or the control station (3), can then return to the point starting (4); or, in another embodiment, it can move (8) to a subsequent parking point (9), which would be located, in this embodiment, in a different turbine, on which the host vehicles (2) would carry out the operations. corresponding tasks scheduled according to the first stage of the method.
  • the base vehicle (1) recharges its battery, an operation that can be verified at the first intermediate parking point (6), which in the embodiment being described, would be the first turbine on the that has parked the base vehicle (1). Or the operation can be carried out at a subsequent parking point (9), which would be another different turbine, be it the second turbine on which the base vehicle (1) parks or another towards which it has been directed after this one.
  • the battery recharging operation can be carried out by means completely installed in the host vehicle, such as the solar panels that will be described, or by combining means arranged in the base vehicle (1) and means arranged in the infrastructure itself on which it is carried out. carry out inspections, so that energy is taken from said infrastructure.
  • the tasks of the host vehicles (2) include data acquisition.
  • the method includes the additional step of said host UAVs (2) transmitting the data to the base UAV (1).
  • this transmission can take place in real time, or be executed by data dump via radio once the guest aircraft (2) have returned to the base aircraft (1).
  • the base aircraft (1) processes the data transmitted to it by the host aircraft (2).
  • the result of the processing may be the issuance of action orders directed to the corresponding host vehicles (2), so that they can perform certain tasks. For example, if the data processed by the host aircraft (2) reveals the presence of what could be a crack in the blade, the action order may be to take data at greater proximity. In this way, the task initially programmed for the host vehicle (2) in question may be modified during its execution.
  • the processing by the base vehicle (1) of the information received from the guest vehicles (2) results in the sending (10) to the control station (3) of an encoded file, which contains information related to damaged elements that may have been detected in the infrastructure.
  • the control station (3) it is avoided having to send to the control station (3) all the data acquired by the host vehicles (2) during the performance of their tasks, which would involve a huge volume of information, replacing them only with the relevant information.
  • the present invention has as its object an unmanned vehicle system.
  • the system is characterized in that it is configured to execute the stages of the task performance method that is the subject of this patent.
  • the system comprises a base vehicle (1) and at least one host vehicle (2).
  • the vehicles by which the invention is implemented are unmanned aerial vehicles, specifically of the multirotor type, that is, those that comprise several rotors associated with separate propulsion motors. .
  • This type of configuration allows vertical landings, takeoffs and hovering, making these drones the most suitable for carrying out the type of tasks that are exemplarily described in this patent.
  • the base aircraft (1) represented in Fig. 2 comprises a platform (11) from which four circular bodies (12) protrude, in each of which a propulsion rotor is located, associated with its corresponding engine.
  • the platform (11) is operatively coupled to a computer processing device, which comprises a standard microcontroller, which manages the operation of the associated motors and rotors.
  • the microcontroller also integrates a communications device, radio receiver type or router type with SIM card to facilitate low latency communications.
  • the basic mechanical configuration of the base aircraft (1) does not vary with respect to those existing in the sector.
  • the expert will configure it with one or another navigation and communication devices depending on whether it is going to be piloted in person or remotely, or to carry out an autonomous flight; or depending on whether or not the system has been configured with a control station (3) with which the base UAV (1) will communicate. More specifically, the base UAV (1) will be equipped with the computer processing devices that the expert deems necessary depending on whether or not the base UAV (1) will receive data from the host vehicles (2), and whether the will receive in real time or by dump and if it will process them on board.
  • the microcontroller is connected to different peripheral devices: on the one hand, the space-time location sensors of the base aircraft (1) known in the art: gyroscope, accelerometer, barometer, magnetometer, a satellite positioning system capable of connecting to various satellite networks, such as GPS, GLONASS, BeiDou or GALILEO and a high precision positioning system, for example, an RTK (Real-Time Kinematics) type system.
  • the space-time location sensors of the base aircraft (1) known in the art: gyroscope, accelerometer, barometer, magnetometer, a satellite positioning system capable of connecting to various satellite networks, such as GPS, GLONASS, BeiDou or GALILEO and a high precision positioning system, for example, an RTK (Real-Time Kinematics) type system.
  • RTK Real-Time Kinematics
  • peripheral devices (among others, photographic or video cameras, infrared thermal spectrum cameras or scanning LIDAR sensors) with the purpose of detecting obstacles and additionally detecting elements on which to perform data acquisition, in relation to the embodiment according to which the base vehicle (1) itself performs data acquisition tasks, in a complementary manner to the tasks of the same nature carried out by the at least one host vehicle.
  • the base aircraft (1) On the platform (11) of the base aircraft (1), there are three cylindrical-shaped concavities (13) that serve as accommodation areas for each guest aircraft (2).
  • the concavities (13) are slightly higher in height than the host aircraft (2), so that they are protected by the sides of the concavities (13) and safe from the wind during the flight of the base aircraft (1).
  • the base aircraft (1) comprises means (16) for securing the host aircraft (2), as shown in Fig. 3.
  • the base UAV (1) also includes means for recharging its battery.
  • the recharging means consist of a cruciform device (14) whose arms emerge between the circular bodies (12) and on whose upper face photovoltaic cells (15) are arranged, operatively connected to the battery ( 17, shown in Fig. 3) of the base vehicle (1). In this way, recharging is verified by means completely installed in the base vehicle (1).
  • the base vehicle (1) when the base vehicle (1) has its starting point (4) or its first intermediate parking point (6) or a subsequent parking point (9) in the gondola of a wind turbine, the electrical current available in the wind turbine would be used to power the base aircraft (1).
  • a wireless charging device existing in the state of the art, would be used.
  • the base aircraft (1) would have a plate attached to the underside of its central body, which upon landing would remain in the vicinity of a loading plate arranged on the upper surface of the nacelle.
  • the base vehicle (1) is configured to move (5) from its starting point (4) to a first parking point (6) located in an infrastructure, for example, in a tower of a high-voltage line. , a border or fire surveillance turret, or in the nacelle of a wind turbine.
  • the guest aircraft (2) are also of the multirotor type, and can be chosen from those available on the market. They will be equipped with one or another navigation, communication and data acquisition devices depending on the nature of the assigned task, this being an operation known to the expert in the field. These aircraft have the advantage that, being small in size, they use less energy and have more agility and the ability to approach the different elements of the infrastructure.
  • the base vehicle (1) and the guest vehicles (2) are configured to communicate with each other. These communications can be via Wi-Fi or wireless personal area networks (WPAN) in accordance with the Bluetooth® standard or other radio communication systems.
  • Wi-Fi Wireless personal area networks
  • WPAN wireless personal area networks
  • the system comprises a control station (3) configured to communicate with the main vehicle (1), in which case this vehicle (1) will in turn be configured to communicate with the control station (3).
  • this bidirectional communication is performed in real time using a low latency communication protocol, for example, a 5G communication protocol.
  • the control station (3) comprises a computing system in which a set of software is hosted that contains an operating system and a program configured to execute the steps of the method, in the preferred embodiment in which the method It runs under the control of a computer system.
  • the control station (3) comprises the following components: a computing system, which comprises at least one circuit that integrates multicore processors, a motherboard, RAM memory units, storage media , a graphics card configured to process large volumes of information in the form of images; power supply, cooling media and network and communications card in low latency format, such as a system based on router-type communication with a SIM card.
  • a computing system which comprises at least one circuit that integrates multicore processors, a motherboard, RAM memory units, storage media , a graphics card configured to process large volumes of information in the form of images
  • power supply, cooling media and network and communications card in low latency format such as a system based on router-type communication with a SIM card.
  • An expert in the field depending on foreseeable needs, will be able to configure the control station (3) with equipment of greater or lesser capacity from among those available in the state of the art.
  • the base aircraft (1) comprises a real-time processing and computing system that allows it to analyze the images and data transmitted in real time by the host aircraft (2), using artificial intelligence resources
  • FIG. 3 is a vertical section view of a portion of a base aircraft (1) and a host aircraft (2).
  • This drawing shows the means arranged in the base aircraft (1) for securing the host aircraft (2).
  • two clips (16) are arranged, which close on the legs of the host aircraft (2).
  • the clamps (16) are operatively connected to respective sensors and respective drive servomotors.
  • Fig. 3 also exemplifies the means for recharging the host vehicle battery.
  • the battery (17) of the base vehicle (1) is connected to a connection port (18), which emerges from the base of the concavity (13) and which is inserted into a power port of the host aircraft, when it is It is lodged in said concavity (13).

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Abstract

Método para la realización de tareas en infraestructuras, que se implementa con un sistema de vehículos no tripulados, preferentemente aeronaves, que comprende un vehículo base (1) y al menos un vehículo huésped (1), El vehículo base (1) se desplaza (5) a un primer punto de estacionamiento intermedio (6) ubicado en una infraestructura, partiendo el al menos un vehículo huésped (2) a realizar la tarea programada y regresando al vehículo base (1), que tiene capacidad de procesar la información recibida del al menos un vehículo huésped (2) y de comunicarse con una estación de control (3).

Description

Descripción
Método para la realización de tareas en infraestructuras y sistema de vehículos no tripulados
Sector de la técnica
[0001] La invención pertenece al sector de los vehículos no tripulados y tiene por objeto un método para la realización de tareas en infraestructuras, tales como su inspección, que se pone en práctica mediante un sistema que comprende un vehículo base y al menos un vehículo huésped, que pueden operar bajo control de una estación de control.
Antecedentes de la invención
[0002] Los vehículos no tripulados (de cualquier tipo, sea terrestre, acuático o aéreo, siendo este último el más habitual) pueden emplearse en tareas como la inspección de infraestructuras, la vigilancia (por ejemplo, de fronteras, de bosques para prevenir incendios, de puertos marítimos) o el reparto de mercancías.
[0003] Este tipo de uso plantea el problema técnico de la limitada autonomía operativa de los vehículos, especialmente cuando se trata de aeronaves no tripuladas. Así, en tareas de inspección o vigilancia, la aeronave ha de realizar complejas maniobras, mantenerse en vuelo estático o captar datos (por ejemplo, fotografías o vídeos), lo que consume mucha energía y reduce considerablemente su autonomía. Además, las operaciones autónomas o semiautónomas requieren que el vehículo esté equipado con complejos dispositivos electrónicos para el procesamiento a bordo tanto de los obstáculos que se le puedan presentar en su ruta, como de los elementos sobre los que deba adquirir y procesar datos, todo lo cual implica un incremento de masa de la aeronave y un elevado consumo de energía, con la consiguiente limitación de su autonomía operativa.
[0004] En el sector de las aeronaves no tripuladas se han descrito soluciones consistentes en que un vehículo aloje a otros más pequeños, sirviéndoles de plataforma de lanzamiento o prestándoles algún tipo de apoyo logístico.
[0005] US2019112049A1 Sistema de lanzamiento portátil (TOP FLIGHT TECHNOLOGIES, INC.), 18.04.2019, tiene por objeto una primera aeronave no tripulada que aloja a una segunda aeronave, que es lanzada para realizar tareas de toma de datos meteorológicos una vez la primera aeronave ha alcanzado un determinado punto durante su vuelo. [0006] US 9,305,280 B1 CCeennttrroo ddee reparto aerotransportado (AMAZON TECHNOLOGIES, INC.), 05.04.2016, describe una aeronave que opera como almacén de paquetes de mercancía y que aloja una flota de drones para su reparto. La aeronave almacén, que en una realización adopta una configuración similar a los conocidos dirigibles, puede desplazarse para cubrir unas u otras áreas en las que pueda esperarse un mayor número de pedidos, y mantenerse en el aire durante un largo periodo. En respuesta a un pedido, un dron toma un paquete y realiza un vuelo de descenso para su entrega. El ahorro de energía se consigue porque los drones de reparto no necesitan volar desde una estación terrestre hasta el punto de reparto.
[0007] En los documentos citados, la aeronave principal abandona su base terrestre y, tras realizar su cometido, habiendo estado en el aire más o menos tiempo, regresa a aquella base, sin estacionamiento en puntos intermedios.
[0008] En la presente patente, en cambio, el vehículo base se estaciona en al menos un punto intermedio durante su itinerario, desde el cual parten los vehículos huéspedes y al cual regresan una vez realizada su tarea, pudiendo a continuación el vehículo base desplazarse a otro punto de estacionamiento intermedio, o regresar a su punto de partida. Este modo de operar potencia la relación de simbiosis característica de la conjunción entre aeronaves base y huéspedes, y permite emplearlas en tareas relacionadas con infraestructuras, las cuales suelen requerir largos tiempos operativos, por ejemplo, cuando las tareas implican una inspección de una infraestructura lineal. Así, durante el tiempo en que el al menos un vehículo huésped realiza su tarea, el vehículo base está estacionado, lo que reduce sustancialmente su consumo energético. Esto permite dotar al vehículo base de una gran capacidad de procesamiento informático, que podrá emplearse en apoyo de la tarea de los vehículos huéspedes, reduciendo su equipamiento a bordo, lo que, además de conferirles mayor autonomía, permite emplear vehículos de pequeño tamaño, lo cual incrementa su maniobrabilidad, posibilitando tareas que requieran de aproximaciones complejas a elementos de infraestructura, como cables de alta tensión. Además, los vehículos huéspedes podrán recargar su batería en el vehículo base, a su vez dotado de medios de recarga para el huésped y para él mismo.
Explicación de la invención [0009] En un primer aspecto, la invención tiene por objeto un método para la realización de tareas en infraestructuras, tal y como se define en la reivindicación 1. Otros modos de realización preferente se definen en las reivindicaciones dependientes.
[0010] La puesta en práctica del método requiere de una infraestructura, que servirá de punto de estacionamiento intermedio de la aeronave, o, en su caso, también de punto de partida, además de constituir el objeto en relación con el cual se realizarán las tareas. Se entiende por infraestructura cualquier construcción humana, sea para uso de la población (edificios de viviendas, puentes, carreteras, líneas férreas), para la producción de energía (por ejemplo, aerogeneradores), su transporte (por ejemplo, oleoductos, gasoductos, tendidos eléctricos, es decir, infraestructuras lineales) o para fines de vigilancia (por ejemplo, redes de torres u otras estructuras para la vigilancia fronteriza, o contra incendios forestales) u otros fines.
[0011] En un modo de realización preferente, las tareas en infraestructuras están relacionadas con la inspección de tales infraestructuras, para las que los vehículos no tripulados presentan ventajas de coste y seguridad sobre los vehículos tripulados (por ejemplo, helicópteros) o sobre los equipos humanos.
[0012] Se entiende por tarea cualquier acción relacionada con una infraestructura y realizada por cualesquiera de los vehículos con los cuales se pone en práctica el método, lo que incluye el recorrer un itinerario o ruta para trasladarse hacia o desde una infraestructura, o a lo largo de ella para inspeccionarla o en tareas de vigilancia, o la adquisición de datos durante el recorrido. También constituye una tarea el procesamiento de los datos adquiridos durante una ruta.
[0013] El método comprende las etapas de: a) Programar una tarea a realizar por al menos un vehículo huésped (2) que se encuentra alojado en un vehículo base (1), b) desplazarse (5) el vehículo base (1) a un primer punto de estacionamiento intermedio (6) ubicado en una infraestructura, c) partir el al menos un vehículo huésped (2) desde el vehículo base (1), para ejecutar la tarea programada, d) retomar el vehículo huésped (2) al vehículo base (1) y e) recargar el vehículo base (1) su batería en el primer punto de estacionamiento intermedio o en un punto ulterior de estacionamiento (9) el cual está ubicado en otra infraestructura o en una localización distinta de la misma infraestructura.
[0014] En un modo de realización, la etapa a) incluye la subetapa de programar una tarea a realizar por el propio vehículo base (1 ), pudiendo dicha tarea consistir en la realización de un desplazamiento, en la adquisición de datos o en ambas. [0015] En un modo de realización, una vez que el al menos un vehículo huésped (2) regresa al vehículo base (1), este se desplaza (8) a un segundo punto de estacionamiento intermedio (9) situado en el mismo elemento de infraestructura (por ejemplo, a otro poste de la misma línea de alta tensión), o a otro elemento de infraestructura (por ejemplo, otra turbina eólica distinta de aquella en la que se ubicaba el primer punto de estacionamiento). Los estacionamientos intermedios (6, 9) permiten abarcar infraestructuras de amplia extensión, como un parque de generadores eólicos o una infraestructura lineal, tal como un tendido eléctrico de alta tensión.
[0016] El método puede realizarse bajo control de un operador humano, el cual pilota a la aeronave base (1 ). Este pilotaje puede ser presencial, localizándose el piloto en la proximidad de la infraestructura objeto de las tareas; o llevarse a cabo remotamente.
[0017] En un modo de realización, el método se realiza de un modo autónomo, esto es, bajo control de un sistema de computación alojado en un servidor ubicado en una estación de control (3) y sin intervención humana.
[0018] En un modo de realización, la tarea del al menos un vehículo huésped (2) está programada en dicho sistema de computación, el cual transmite la tarea al vehículo base (1), que a su vez transmite la tarea al al menos un vehículo huésped (2).
[0019] En un modo de realización, la tarea del al menos un vehículo huésped (2) está programada en un sistema de computación alojado en el vehículo base (1), el cual, al ubicarse en el primer punto de estacionamiento intermedio (6), transmite la tarea al al menos un vehículo huésped (2).
[0020] En un modo de realización, el método comprende la etapa adicional de transmitir al vehículo base (1) desde el al menos un vehículo huésped (2) los datos captados por este durante la realización de su tarea.
[0021] En un modo de realización, el método comprende la etapa adicional de procesar el vehículo base (1), mientras se halla estacionado en un punto de estacionamiento intermedio (6) o en un punto de partida (4), los datos que le ha transmitido el al menos un vehículo huésped (2). Al hallarse el vehículo base (1) en posición de estacionamiento, el resultante ahorro de energía optimizará su capacidad de procesamiento de los datos recibidos del al menos un vehículo huésped (2). [0022] En un modo de realización, el vehículo base (1) transmite a la estación de control (3) los datos resultantes del procesamiento de los datos que le ha transmitido el al menos un vehículo huésped (2).
[0023] En un modo de realización, el método puede comprender que el propio vehículo base (1) realice tareas de adquisición de datos durante su desplazamiento al primer punto de estacionamiento (6) y, en su caso, a puntos ulteriores de estacionamiento (9).
[0024] El método objeto de la presente patente permite un desdoblamiento de tareas entre el vehículo base (1) y el al menos un vehículo huésped (2) que refuerza la eficiencia del conjunto cuando, como aquí se propone, se emplea para tareas en infraestructuras: el vehículo base consume menos energía, porque sus recorridos se limitan a trasladarse al punto de estacionamiento intermedio (6) y en su caso, a puntos de estacionamiento ulteriores (9) y porque un trabajo de gran exigencia energética, cual es el de procesamiento de datos, se realiza en el propio vehículo base (1) y cuando está estacionado. Al no procesar a bordo los datos que adquiere, el al menos un vehículo huésped (2) requerirá de un equipamiento sustancialmente menos complejo que el de un vehículo que hubiera de ser empleado en tales tareas sin el auxilio de un vehículo base (1), lo que de por sí implica un ahorro de energía. Además, se puede emplear un vehículo huésped (2) de pequeño tamaño, lo que incrementa el ahorro energético y le dota de mayor capacidad de maniobra, característica especialmente ventajosa en tareas relacionadas con infraestructuras.
[0025] En un segundo aspecto, la invención tiene por objeto un sistema de vehículos no tripulados.
[0026] Los vehículos no tripulados mediante los cuales puede practicarse esta invención pueden ser de cualquier tipo, por ejemplo, de desplazamiento terrestre (conocidos como UGV, acrónimo de Unmanned Ground Vehicle o vehículo terrestre no tripulado), acuático (ROUV o ROV, Remotedly Operated Underwater Vehicle o vehículo subacuático operado remotamente), o aéreo (UAV, Unmanned Aerial Vehicle o vehículo aéreo no tripulado, comúnmente conocidos como drones).
[0027] El sistema de vehículos no tripulados está configurado para ejecutar las etapas del método de realización de tareas que es objeto de esta patente.
[0028] El sistema comprende un vehículo base (1) y al menos un vehículo huésped (2). Pueden emplearse distintos tipos de vehículos para configurar el conjunto, por ejemplo, el vehículo base (1) puede ser un UAV que aloje a uno o varios vehículos de desplazamiento terrestre; y además a uno o varios UAV. Preferentemente, tanto el vehículo base (1) como el al menos un vehículo huésped (2) son vehículos aéreos no tripulados.
[0029] El vehículo base (1) comprende al menos una zona de alojamiento de al menos un vehículo huésped (2). En un modo de realización, el vehículo base (1) comprende varias zonas de alojamiento (13) para sendos vehículos huéspedes (2). En un modo de realización, en el vehículo base (1) se disponen medios (16) para la sujeción del al menos un vehículo huésped (2).
[0030] El vehículo base (1) comprende medios de recarga (14, 15) de su batería (17) y medios (18) para recargar la batería del al menos un vehículo huésped (2).
[0031] El vehículo base (1) está configurado para desplazarse (5) a un primer punto de estacionamiento intermedio (6) ubicado en una infraestructura, donde queda estacionado temporalmente, por ejemplo, en una torre de un tendido de alta tensión, una tórrela de vigilancia fronteriza o contra incendios, o en la góndola de una turbina eólica.
[0032] Para alcanzar el primer punto de estacionamiento intermedio (6), el vehículo base (1 ) puede partir de cualquier punto, tal como una base fija (lo que, en el caso de aeronaves no tripuladas, se conoce como nido), desde donde realizaría un vuelo autónomo preprogramado hasta el primer punto de estacionamiento intermedio (6) y en su caso, de ahí hasta ulteriores puntos de estacionamiento intermedio (9). En un modo de realización, la base fija (4) está situada en una infraestructura, por ejemplo, en la góndola de un aerogenerador o en un poste de una línea de alta tensión, desde donde el vehículo base (1) se desplazaría hasta el primer punto de estacionamiento intermedio (6), que estaría localizado en otro aerogenerador del mismo parque eólico (y en su caso hasta un segundo punto de estacionamiento intermedio (9) en otro aerogenerador, y así sucesivamente); o en otro poste de la línea eléctrica. Asimismo, el vehículo base (1) puede partir desde un punto sustancialmente localizado en la proximidad de la infraestructura, por ejemplo, cuando haya sido trasladado hasta ese punto por un operador que lo vaya a pilotar hasta el primer punto de estacionamiento intermedio (6) o sucesivos (9).
[0033] El vehículo base (1) y el al menos un vehículo huésped (2) están configurados para comunicarse entre sí.
[0034] En un ejemplo de realización, el propio vehículo base (1) puede llevar a bordo equipamiento para la adquisición de datos, de modo que realice tareas de este tipo durante su desplazamiento al primer punto de estacionamiento intermedio (6) y en su caso, a ulteriores puntos de estacionamiento intermedio (9). [0035] En un modo de realización, el sistema comprende una estación de control (3) configurada para comunicarse con el vehículo base (1), en cuyo caso el vehículo base (1) estará configurado para comunicarse con la estación de control (3). La estación de control (3) comprende un sistema de computación en el cual se aloja un conjunto de software que contiene un sistema operativo y un programa configurado para ejecutar las etapas del método objeto de esta patente en uno de sus modos de realización, en que el método se ejecuta bajo control de un sistema de computación.
Breve descripción de las figuras
[0036] FIG. 1 : Esquema del método de realización de tareas en infraestructuras, en un modo de realización preferente en el que la infraestructura es una turbina eólica y el método se pone en práctica mediante aeronaves no tripuladas.
[0037] FIG. 2: vehículos no tripulados base y huéspedes en un modo de realización en que dichos vehículos son aeronaves multirrotor.
[0038] FIG. 3: Vista en corte de sección vertical de una parte de una aeronave base y de una aeronave huésped.
Realización preferente de la invención
[0039] En un primer aspecto, la presente invención tiene por objeto un método para la realización de tareas en infraestructuras.
[0040] En un modo de realización preferente, que se ¡lustra en la Fig. 1 , las tareas en infraestructuras son realizadas por un sistema que comprende un vehículo no tripulado base (1) y tres vehículos no tripulados que se alojan en el vehículo base (1), por lo que se denominan vehículos huéspedes (2). En todos los modos de realización preferente del método descritos en esta patente se asume que el método se realiza por esta pluralidad de tres vehículos huéspedes (2), no siendo este número más que a título ejemplificativo, pudiendo el método ejecutarse igual con otro número distinto, con tal de que se disponga de al menos un vehículo huésped (2), aparte del vehículo base (1). En este modo de realización preferente, tanto los vehículos base (1) como huéspedes (2) son aeronaves no tripuladas del tipo multirrotor.
[0041] En el modo de realización ilustrado en la Fig. 1 , las infraestructuras sobre la que se realizan las tareas son las turbinas de un parque de generación de energía eólica. Las tareas que normalmente se realizan en este tipo de infraestructuras están relacionadas con su inspección, con el fin de detectar defectos tales como grietas en las palas. Por tanto, quedan comprendidas en el concepto de tareas, tal y como se definen en esta patente, los desplazamientos o rutas (5) del vehículo base (1) hasta un primer punto de estacionamiento intermedio (6), sus rutas (8) a puntos de estacionamiento ulteriores (9), los desplazamientos o rutas de los vehículos huéspedes (2) a lo largo de la infraestructura (en este caso, normalmente a lo largo de las palas de los aerogeneradores), la adquisición de datos por los vehículos huéspedes (2) o, en su caso, por el vehículo base (1) y el procesamiento de dichos datos por el vehículo base (1).
[0042] En el modo de realización preferido, mostrado en la misma Fig. 1 , la aeronave base (1) está estacionada permanentemente en un punto fijo (nido) (4) ubicado en una góndola de uno de los aerogeneradores del parque eólico. Para fines de mantenimiento u otros, la aeronave (1) puede ser dirigida cuando se desee hacia la base del aerogenerador u otro punto donde el operador responsable pueda tomar posesión de ella.
[0043] En un modo de realización, el método ilustrado en la Fig. 1 se implements bajo el control de un dispositivo informático configurado con instrucciones ejecutables y localizado en una estación de control (3), la cual puede estar ubicada en una localización remota con respecto a los vehículos (1 , 2) que realizan las tareas.
[0044] Partiendo de que el programa de mantenimiento de las turbinas establece la realización de tareas de inspección a intervalos de tiempo determinados, la primera etapa del método, conforme al modo de realización que se propone, comprende programar sendas tareas a realizar por el al menos un vehículo huésped (2). Estas tareas pueden consistir, en un modo de realización, en una ruta que cada una de las tres aeronaves huéspedes (2) deberá realizar a lo largo de sendas palas de la turbina y en tareas de adquisición de datos (captación de imágenes fotográficas, de vídeo o LIDAR) durante las rutas. Asimismo, cuando el vuelo que vaya a realizar el vehículo base (1) sea en modo autónomo, su ruta constituirá una tarea que deberá ser programada, constituyendo este paso una subetapa de la primera etapa del método.
[0045] Las tareas son programadas por el operador a cargo de los vehículos (1 , 2). Estas programaciones pueden quedar alojadas en una unidad de memoria ubicada en el dispositivo informático de la estación de control (3), o en un servidor en la nube, de acceso remoto desde la estación de control (3), siendo en ambos casos transmitidas (7) (vía Wifi o radio) preferentemente a la aeronave base (1). Asimismo, las programaciones pueden quedar alojadas desde un primer momento en el microcontrolador de la aeronave base (1), de donde las tareas correspondientes a las aeronaves huéspedes (2) se transmitirían a estas, preferentemente vía radio. En otro modo de realización, las programaciones concernientes a los vehículos huéspedes (2) pueden desde un primer momento alojarse en sus respectivos microcontroladores.
[0046] En un modo de realización, las rutas están definidas por una secuencia de puntos espaciales de posicionamiento, conocidos en la técnica como waypoints, los cuales consisten en un conjunto de coordenadas que identifican un punto específico en el espacio mediante las tres dimensiones (longitud, latitud, altitud). La programación del itinerario de una aeronave no tripulada puede realizarse de distintas maneras conocidas por el experto en la materia.
[0047] La realización de tareas incluye la adquisición de datos, por ejemplo, captación de imágenes mediante cámaras fotográficas, de vídeos o sensores LIDAR. Los puntos donde deban realizarse tareas de adquisición de datos pueden estar asociadas a los waypoints que definen las rutas de las aeronaves (1 , 2).
[0048] Una segunda etapa del método reivindicado consiste en que el UAV base (1), llevando a bordo a los tres UAVs huéspedes (2), se desplaza (5) a un primer punto de estacionamiento intermedio (6) ubicado en una infraestructura. En el modo de realización ¡lustrado en la Fig. 1 , el punto de partida (4) para dicho desplazamiento
(5) es un nido permanentemente ubicado en una góndola de una turbina eólica de un parque de aerogeneradores. Y el primer punto de estacionamiento intermedio
(6) está ubicado en una góndola de otra turbina eólica del mismo parque eólico.
[0049] El vuelo hacia el primer punto de estacionamiento (6) puede ser ejecutado bajo control de un piloto humano desplazado hasta la proximidad del aerogenerador, o puede tratarse de un vuelo en modo autónomo.
[0050] Una tercera etapa se ejecuta cuando los vehículos huéspedes (2) parten del vehículo base (1) para ejecutar las tareas programadas. En un modo de realización, la orden de partir es impartida por el microcontrolador del vehículo base (1). En este mismo momento el microcontrolador del vehículo base (1) transmitirá vía radio su correspondiente ruta a cada una de las aeronaves huéspedes (2). En otra posibilidad, las aeronaves huéspedes (2) pueden llevar programadas sus tareas en sus respectivos microcontroladores, por lo que no será necesario que el vehículo base (1) se las transmita en este momento.
[0051] En una cuarta etapa, los vehículos huéspedes (2) regresan al vehículo base (1). El vehículo base (1), siguiendo las órdenes del piloto humano, de su microcontrolador o de la estación de control (3), puede entonces regresar al punto de partida (4); o bien, en otro modo de realización, puede desplazarse (8) hasta un ulterior punto de estacionamiento (9), que se localizaría, en este modo de realización, en una turbina distinta, sobre la cual los vehículos huéspedes (2) realizarían las correspondientes tareas programadas conforme a la primera etapa del método.
[0052] En una quinta etapa, el vehículo base (1) recarga su batería, operación que puede verificarse en el primer punto de estacionamiento intermedio (6), que en el modo de realización que se está describiendo, sería la primera turbina sobre la que ha estacionado el vehículo base (1). O bien la operación puede efectuarse en un punto ulterior de estacionamiento (9), que sería otra turbina distinta, sea la segunda turbina sobre la que estacione el vehículo base (1) u otra hacia la que se haya dirigido con posterioridad a esta. La operación de recarga de la batería puede llevarse a cabo por medios completamente instalados en el vehículo huésped, como los paneles solares que se describirán, o combinando medios dispuestos en el vehículo base (1) y medios dispuestos en la propia infraestructura sobre la que se realicen las inspecciones, a fin de que la energía se tome de dicha infraestructura.
[0053] Como se ha mencionado, las tareas de los vehículos huéspedes (2) incluyen la adquisición de datos. En un modo de realización, el método incluye la etapa adicional de que dichos UAVs huéspedes (2) transmitan los datos al UAV base (1). Según distintos modos de realización, esta transmisión puede tener lugar en tiempo real, o ejecutarse mediante volcado de datos vía radio una vez las aeronaves huéspedes (2) han regresado a la aeronave base (1).
[0054] En un modo de realización, la aeronave base (1) procesa los datos que le han transmitido las aeronaves huéspedes (2). Cuando los datos se le van transmitiendo en tiempo real, el resultado del procesamiento puede ser la emisión de órdenes de acciones dirigidas a los vehículos huéspedes (2) que correspondan, con el fin de que estos realicen determinadas tareas. Por ejemplo, si de los datos procesados por las aeronaves huéspedes (2) resulta la presencia de lo que pudiera ser una grieta en la pala, la orden de acción puede ser la de tomar datos con una mayor proximidad. De este modo, la tarea inicialmente programada para el vehículo huésped (2) de que se trate puede verse modificada durante su realización.
[0055] Asimismo, en un modo de realización, el procesamiento por el vehículo base (1) de la información recibida de los vehículos huéspedes (2) (independientemente de que la haya recibido en tiempo real o por volcado posterior) resulta en el envío (10) a la estación de control (3) de un archivo codificado, en el cual se contiene la información relativa a los elementos dañados que hayan podido detectarse en la infraestructura. De este modo, se evita tener que enviar a la estación de control (3) todos los datos adquiridos por los vehículos huéspedes (2) durante la realización de sus tareas, lo que supondría un ingente volumen de información, sustituyéndolos únicamente por la información relevante.
[0056] En un segundo aspecto, la presente invención tiene por objeto un sistema de vehículos no tripulados. El sistema se caracteriza porque está configurado para ejecutar las etapas del método de realización de tareas que es objeto de esta patente.
[0057] El sistema comprende un vehículo base (1) y al menos un vehículo huésped (2). En un modo de realización preferente, mostrado en la Fig. 2, los vehículos mediante los cuales se implementa la invención son vehículos aéreos no tripulados, en concreto del tipo multirrotor, esto es, de los que comprenden varios rotores asociados a sendos motores de propulsión. Este tipo de configuración permite aterrizajes y despegues verticales y el vuelo estacionario, por lo que estos drones son los más aptos para la realización del tipo de tareas que ejemplificativamente se describen en esta patente.
[0058] La aeronave base (1) representada en la Fig. 2 comprende una plataforma (11) de la que sobresalen cuatro cuerpos de forma circular (12), en cada uno de los cuales se ubica un rotor de propulsión, asociado a su correspondiente motor. La plataforma (11) está operativamente acoplada a un dispositivo de procesamiento informático, que comprende un microcontrolador estándar, el cual gestiona el funcionamiento de los motores y rotores asociados. El microcontrolador además Integra un dispositivo de comunicaciones, de tipo receptor de radio o de tipo router con tarjeta SIM para facilitar las comunicaciones en baja latencia.
[0059] La configuración mecánica básica de la aeronave base (1) no varía con respecto a los existentes en el sector. El experto la configurará con unos u otros dispositivos de navegación y comunicación según vaya a ser pilotada presencial o remotamente, o a realizar un vuelo autónomo; o según si el sistema se ha configurado o no con una estación de control (3) con la que se comunicará el UAV base (1). Más específicamente, el UAV base (1) estará equipado con los dispositivos de procesamiento informático que el experto entienda necesarios en función de que el UAV base (1) vaya o no a recibir datos de los vehículos huéspedes (2), y de si los va a recibir en tiempo real o por volcado y si los va a procesar a bordo. [0060] En un ejemplo de realización, el microcontrolador está conectado a distintos dispositivos periféricos: por un lado, los sensores de ubicación espacio-temporal de la aeronave base (1) conocidos en la técnica: giróscopo, acelerómetro, barómetro, magnetómetro, un sistema de posicionamiento por satélite capaz de conectarse a varias redes satélites, como GPS, GLONASS, BeiDou o GALILEO y un sistema de posicionamiento de alta precisión, por ejemplo, un sistema del tipo RTK (Real-Time Kinematics). Por otro lado, dispositivos periféricos (entre otros, cámaras fotográficas o de vídeo, cámaras de espectro térmico por infrarrojos o sensores LIDAR de barrido) con una finalidad de detección de obstáculos y adicionalmente de detección de elementos sobre los que realizar adquisición de datos, en relación con el modo de realización conforme al cual el propio vehículo base (1) realiza tareas de adquisición de datos, de manera complementaria a las tareas de la misma índole efectuadas por el al menos un vehículo huésped.
[0061] En la plataforma (11) de la aeronave base (1) se disponen tres concavidades de forma cilindrica (13) que sirven de zonas de alojamiento para sendas aeronaves huéspedes (2). Las concavidades (13) son de una altura ligeramente mayor que la de las aeronaves huéspedes (2), de modo que estas quedan protegidas por los lados de las concavidades (13) y a salvo del viento durante el vuelo de la aeronave base (1). En un modo de realización, la aeronave base (1) comprende medios (16) para la sujeción de las aeronaves huéspedes (2), como muestra la Fig. 3.
[0062] El UAV base (1) comprende además medios de recarga de su batería. En el ejemplo de la Fig. 2, los medios de recarga consisten en un dispositivo cruciforme (14) cuyos brazos emergen entre los cuerpos circulares (12) y sobre cuya cara superior se disponen células fotovoltaicas (15), operativamente conectadas con la batería (17, mostrada en Fig. 3) del vehículo base (1). De este modo, la recarga se verifica por medios completamente instalados en el vehículo base (1).
[0063] Alterativamente a los medios de recarga descritos, cuando el vehículo base (1) tenga su punto de partida (4) o su primer punto de estacionamiento intermedio (6) o un punto de estacionamiento ulterior (9) en la góndola de un aerogenerador, se aprovecharía la corriente eléctrica disponible en el aerogenerador para alimentar a la aeronave base (1). En un modo de realización, se emplearía un dispositivo de recarga inalámbrica, existente en el estado de la técnica. En concreto, la aeronave base (1) llevaría adosada a la cara inferior de su cuerpo central una placa, que al aterrizar quedaría en la proximidad de una placa de carga dispuesta en la superficie superior de la góndola. [0064] El vehículo base (1) está configurado para desplazarse (5) desde su punto de partida (4) a un primer punto de estacionamiento (6) ubicado en una infraestructura, por ejemplo, en una torre de un tendido de alta tensión, una tórreta de vigilancia fronteriza o contra incendios, o en la góndola de una turbina eólica.
[0065] Las aeronaves huéspedes (2) son asimismo del tipo multirrotor, pudiendo escogerse de entre las disponibles en el mercado. Se las equipará con unos u otros dispositivos de navegación, de comunicación y de adquisición de datos según sea la índole de la tarea asignada, siendo esta una operación conocida por el experto en la materia. Estas aeronaves tienen la ventaja de que, al poder ser de pequeño tamaño, gastan menos energía y tienen más agilidad y capacidad de aproximarse a los distintos elementos de la infraestructura.
[0066] El vehículo base (1) y los vehículos huéspedes (2) están configurados para comunicarse entre sí. Dichas comunicaciones pueden ser vía Wifi o por redes inalámbricas de área personal (WPAN) con arreglo al estándar Bluetooth® u otros sistemas de comunicación radio.
[0067] En un modo de realización, el sistema comprende una estación de control (3) configurada para comunicarse con el vehículo principal (1), en cuyo caso este vehículo (1) estará a su vez configurado para comunicarse con la estación de control (3). En un ejemplo de realización, esta comunicación bidireccional se realiza en tiempo real mediante un protocolo de comunicación de baja latencia, por ejemplo, un protocolo de comunicación 5G.
[0068] La estación de control (3) comprende un sistema de computación en el cual se aloja un conjunto de software que contiene un sistema operativo y un programa configurado para ejecutar las etapas del método, en el modo de realización preferido en que el método se ejecuta bajo control de un sistema de computación.
[0069] En un ejemplo de realización, la estación de control (3) comprende los siguientes componentes: un sistema de computación, el cual comprende al menos un circuito que integra procesadores multinúcleo, una placa base, unidades de memoria RAM, medios de almacenamiento, una tarjeta gráfica configurada para procesar gran volumen de información en forma de imágenes; fuente de alimentación, medios de refrigeración y tarjeta de red y de comunicaciones en formato de baja latencia, como por ejemplo un sistema basado en comunicación tipo router con tarjeta SIM. En experto en la materia, en función de las necesidades previsibles, podrá configurar la estación de control (3) con equipamientos de más o menos capacidad de entre los disponibles en el estado de la técnica. [0070] En un modo de realización, la aeronave base (1) comprende un sistema de procesado y computación en tiempo real que le permita analizar las imágenes y datos transmitidos en tiempo real por las aeronaves huéspedes (2), mediante recursos de inteligencia artificial, por ejemplo, de visión computarizada y análisis de nubes de puntos LIDAR y fotogramétricas, con el fin de implementar procesos de detectar/evitar/actuar transmisibles en tiempo real a las aeronaves huéspedes (2) y con el fin de detectar y reportar a la estación de control (3) de manera autónoma aquellos elementos de la infraestructura que se encuentran dañados, ahorrando el envío de las imágenes de toda la infraestructura y optimizando así el tamaño de los paquetes de información que se envíen.
[0071] La Fig. 3 es una vista en sección vertical de una porción de una aeronave base (1) y de una aeronave huésped (2). En este dibujo se muestran los medios dispuestos en la aeronave base (1) para la sujeción de la aeronave huésped (2). En el fondo de cada una de las concavidades de alojamiento (13) de la aeronave base (1) se disponen dos pinzas (16), que se cierran sobre las patas de la aeronave huésped (2). Las pinzas (16) están operativamente conectadas a sendos sensores y a respectivos servomotores de accionamiento. Cuando la aeronave base (1) transmite a la aeronave huésped (2) la orden de despegue, el microcontrolador de la aeronave base (1) acciona los servomotores, que abren las pinzas (16). Cuando la aeronave huésped (16) se posa en su alojamiento (13), el contacto es detectado por los sensores, que causan el accionamiento de los servomotores, cerrándose las pinzas (16) y sujetando a la aeronave huésped (2) en su concavidad (13). Este tipo de sistema de cierre mediante pinzas (16), sensores y servomotores es conocido en el estado de la técnica.
[0072] La Fig. 3 ejemplifica asimismo los medios de recarga de la batería del vehículo huésped. La batería (17) del vehículo base (1) está conectada con un puerto de conexión (18), que emerge de la base de la concavidad (13) y la cual se inserta en un puerto de alimentación de la aeronave huésped, cuando esta queda alojada en dicha concavidad (13).

Claims

Reivindicaciones
Reivindicación 1. Método para la realización de tareas en infraestructuras que comprende las siguientes etapas: a. Programar una tarea a realizar por al menos un vehículo huésped (2) que se halla alojado en un vehículo base (1). b. Desplazarse (5) el vehículo base (1) a un primer punto de estacionamiento intermedio (6) ubicado en una infraestructura. c. Partir el al menos un vehículo huésped (2) desde el vehículo base (1), para ejecutar la tarea programada. d. Retornar el vehículo huésped (2) al vehículo base (1 ). e. Recargar el vehículo base (1 ) su batería en el primer punto de estacionamiento intermedio (6) o en un punto ulterior de estacionamiento (9) el cual está ubicado en otra infraestructura o en una localización distinta de la misma infraestructura.
Reivindicación 2. Método para la realización de tareas en infraestructuras según la reivindicación 1 , caracterizado porque la etapa a) comprende la subetapa de programar una tarea a realizar por el vehículo base (1), pudiendo dicha tarea consistir en la realización de un desplazamiento, en la adquisición de datos o en ambas.
Reivindicación 3. Método para la realización de tareas en infraestructuras según la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende la etapa adicional de desplazarse (8) el vehículo base (1) desde el primer punto de estacionamiento (6) a al menos un punto ulterior de estacionamiento (9).
Reivindicación 4. Método para la realización de tareas en infraestructuras según la reivindicación 1 , caracterizado porque se ejecuta bajo control de un sistema de computación configurado con instrucciones ejecutables localizado en una estación de control (3).
Reivindicación 5. Método para la realización de tareas en infraestructuras según la reivindicación 4, caracterizado porque la tarea del al menos un vehículo huésped (2) está programada en el sistema de computación, el cual transmite la tarea al vehículo base (1), y porque el vehículo base (1) transmite la tarea al al menos un vehículo huésped (2).
Reivindicación 6. Método para la realización de tareas en infraestructuras según la reivindicación 1 , caracterizado porque la tarea del al menos un vehículo huésped (2) está programada en un sistema de computación alojado en el vehículo base (1), y porque al ubicarse en el primer punto de estacionamiento (6), el vehículo base (1) transmite la tarea al al menos un vehículo huésped (2). Reivindicación 7. Método para la realización de tareas en infraestructuras según la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende la etapa adicional de transmitir al vehículo base (1) desde el al menos un vehículo huésped (2) los datos captados por este durante la realización de su tarea.
Reivindicación 8. Método para la realización de tareas en infraestructuras según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende la etapa adicional de procesar el vehículo base (1), mientras se halla en un punto de estacionamiento intermedio (6, 9) o en un punto de partida (4), los datos que le ha transmitido el al menos un vehículo huésped (2).
Reivindicación 9. Método para la realización de tareas en infraestructuras según la reivindicación 8, caracterizado porque el vehículo base (1) transmite a la estación de control (3) los datos resultantes del procesamiento de los datos que le ha transmitido el al menos un vehículo huésped (2).
Reivindicación 10. Método para la realización de tareas en infraestructuras según la reivindicación 3, caracterizado porque el vehículo base (1) realiza tareas de adquisición de datos durante su desplazamiento (5) hasta el primer punto de estacionamiento (6) y en su caso, durante su desplazamiento (8) hasta un punto ulterior de estacionamiento (9).
Reivindicación 11. Sistema de vehículos no tripulados que comprende un vehículo base (1) y al menos un vehículo huésped (2), caracterizado porque está configurado para ejecutar las etapas del método de las reivindicaciones 1 a 3.
Reivindicación 12. Sistema de vehículos no tripulados según la reivindicación 11 , caracterizado porque comprende una estación de control (3) que alberga un sistema de computación configurado con instrucciones ejecutables para que el método de las reivindicaciones 1 a 10 se ejecute bajo el control de la estación de control (3).
Reivindicación 13. Sistema de vehículos no tripulados según la reivindicación 11 , caracterizado porque el vehículo base (1) comprende al menos una zona de alojamiento del al menos un vehículo huésped (2) y medios para la sujeción (16) del al menos un vehículo huésped (2).
Reivindicación 14. Sistema de vehículos no tripulados según la reivindicación 11 , caracterizado porque el vehículo base (1) comprende medios (14, 15) para la recarga de su batería (17) y de la batería del al menos un vehículo huésped (2). Reivindicación 15. Conjunto de software que contiene un sistema operativo y un programa de ordenador que comprende instrucciones para que la estación de control (3) de la reivindicación 12 ejecute las etapas del método de las reivindicaciones 1 a 10.
Reivindicación 16. Medio legible por ordenador que tiene almacenado el programa de ordenador de la reivindicación 15.
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