Desarrollo de un sistema para el vuelo seguro de drones en interiores

Abstract

Aquest Treball de Fi de Grau té com a objectiu el desenvolupament d’un sistema de navegació segura per a drons en espais interiors, centrat en la integració de mecanismes de control, detecció d’obstacles i delimitació virtual de zones de vol. A diferència dels entorns exteriors, els vols en interiors presenten reptes específics com l’absència de senyal GPS, la proximitat d’obstacles i la necessitat d’una resposta ràpida davant possibles riscos.

La metodologia seguida es basa en tres eixos principals: la configuració del dron físic (muntatge, connexió i calibratge dels sistemes de control), la integració de sensors de distància per a la detecció d’obstacles, i el disseny d’una aplicació de control personalitzada que combina funcions de telemetria, gestió de geofences i límits d’altura, i visualització en temps real. Per a això, s’han utilitzat eines com Mission Planner, la biblioteca DroneLink-Python i mòduls propis desenvolupats en Python, assegurant una comunicació estable amb l’autopilot mitjançant el protocol MAVLink.

Els resultats obtinguts demostren que l’aplicació desenvolupada permet mantenir un control precís i segur del dron en entorns interiors, evitant col·lisions mitjançant la definició dinàmica de zones d’exclusió, la limitació d’altures i la representació gràfica d’obstacles. El sistema proporciona, a més, una interfície intuïtiva i modular que en facilita l’ús tant en entorns d’experimentació com en tasques educatives o de validació tècnica.

En conclusió, el projecte aconsegueix establir una plataforma funcional de vol segur en interiors, que posa les bases per a futures millores orientades a l’automatització parcial o total del moviment del dron, mantenint sempre la prioritat en la seguretat operacional.

El presente Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo el desarrollo de un sistema de navegación segura para drones en espacios interiores, centrado en la integración de mecanismos de control, detección de obstáculos y delimitación virtual de zonas de vuelo. A diferencia de los entornos exteriores, los vuelos en interiores presentan desafíos específicos como la ausencia de señal GPS, la proximidad de obstáculos y la necesidad de una respuesta rápida ante posibles riesgos.

La metodología seguida se basa en tres ejes principales: la configuración del dron físico (montaje, conexión y calibración de los sistemas de control), la integración de sensores de distancia para la detección de obstáculos, y el diseño de una aplicación de control personalizada que combina funciones de telemetría, gestión de geofences y límites de altura, y visualización en tiempo real. Para ello, se emplearon herramientas como Mission Planner, la biblioteca DroneLink-Python y módulos propios desarrollados en Python, asegurando una comunicación estable con el autopiloto a través del protocolo MAVLink.

Los resultados obtenidos demuestran que la aplicación desarrollada permite mantener un control preciso y seguro del dron en entornos interiores, evitando colisiones mediante la definición dinámica de zonas de exclusión, la limitación de alturas y la representación gráfica de obstáculos. El sistema proporciona además una interfaz intuitiva y modular que facilita su uso tanto en entornos de experimentación como en tareas educativas o de validación técnica.

En conclusión, el proyecto logra establecer una plataforma funcional de vuelo seguro en interiores, que sienta las bases para futuras mejoras orientadas a la automatización parcial o total del movimiento del dron, manteniendo siempre la prioridad en la seguridad operacional.

The objective of this Final Degree Project is to develop a safe navigation system for drones in indoor spaces, focusing on the integration of control mechanisms, obstacle detection, and virtual delimitation of flight zones. Unlike outdoor environments, indoor flights present specific challenges such as the absence of GPS signals, the proximity of obstacles, and the need for a rapid response to potential risks.

The methodology followed is based on three main areas: the configuration of the physical drone (assembly, connection, and calibration of control systems), the integration of distance sensors for obstacle detection, and the design of a customized control application that combines telemetry functions, geofence and altitude limit management, and real-time visualization. To this end, tools such as Mission Planner, the DroneLink-Python library, and proprietary modules developed in Python were used, ensuring stable communication with the autopilot via the MAVLink protocol.

The results obtained demonstrate that the application developed allows for precise and safe control of the drone in indoor environments, avoiding collisions through the dynamic definition of exclusion zones, height limitations, and the graphic representation of obstacles. The system also provides an intuitive and modular interface that facilitates its use in experimental environments as well as in educational or technical validation tasks.

In conclusion, the project has succeeded in establishing a functional platform for safe indoor flight, laying the foundations for future improvements aimed at partial or total automation of drone movement, while always maintaining operational safety as a priority.

Objectius de Desenvolupament Sostenible::4 - Educació de Qualitat

Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura

Objectius de Desenvolupament Sostenible::11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles

Objectius de Desenvolupament Sostenible::12 - Producció i Consum Responsables