ES2683917A1

ES2683917A1 - Dron limpiador

Info

Publication number: ES2683917A1
Application number: ES201730425A
Authority: ES
Inventors: David MIRAUT ANDRES; Jose Javier San Martin Lopez
Original assignee: Universidad Rey Juan Carlos
Current assignee: Universidad Rey Juan Carlos
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: ES2683917B2

Abstract

El dron limpiador es un vehículo aéreo no tripulado diseñado de manera específica para la limpieza en seco de zonas de difícil acceso, para cumplir dicha labor presenta un mayor número de motores rotativos (2), típicamente motores eléctricos, que los estrictamente necesarios para mantener el dron el aire y controlar su vuelo. Dichos motores eléctricos presentan unos anclajes en forma de vástagos en los que se acoplan los instrumentos de limpieza (4, 6, 9), que se mueven solidariamente a éstos (2, 10). Su reducido coste y sencillo manejo lo convierten en una solución idónea tanto para la conservación de edificios históricos de elevado valor patrimonial, como también para su utilización en otros inmuebles de menor valor artístico (como naves industriales, almacenes, salas de conciertos, estaciones de metro, etcétera) que debido a sus características tienden a acumular grandes cantidades de polvo y grasa en lugares difícilmente accesibles. El carácter modular de los instrumentos de limpieza acoplables, facilita su lavado y sustitución.

Description

que permite llevar a cabo las acciones de limpieza mediante un vehículo aéreo no tripulado que accede a zonas elevadas con seguridad y facilidad.

Este dispositivo puede realizar las acciones de limpieza previamente programadas de forma supervisada o completamente automática, de manera que se elimine la suciedad de forma efectiva antes de que la capa acumulada sea demasiado gruesa. 5

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El dron limpiador es un vehículo aéreo no tripulado diseñado de manera específica para la limpieza en seco de zonas de difícil acceso. Su reducido coste y sencillo manejo lo convierten en una solución idónea tanto para la conservación de edificios históricos de 10 elevado valor patrimonial, como también para su utilización en otros inmuebles de menor valor artístico (como naves industriales, almacenes, salas de conciertos, estaciones de metro, etcétera) que debido a sus características tienden a acumular grandes cantidades de polvo y grasa en lugares difícilmente accesibles.

El dron limpiador está compuesto por un cuerpo principal que tiene una serie de 15 sensores, un sistema de control y un conjunto de mecanismos que permiten elevar y situar la aeronave en la posición deseada y, además, proporciona y transmite el movimiento a los instrumentos de limpieza que se acoplan en dicho cuerpo principal. Por tanto, los instrumentos de limpieza se mueven solidariamente con los actuadores y no son simplemente transportados por el dron. 20

Así, el dron limpiador tiene como una de sus características distintivas la integración de un mayor número de actuadores que los estrictamente necesarios para mantener la sustentación y la estabilidad del dispositivo. Dichos actuadores (tanto los estrictamente necesarios como los adicionales), típicamente están formados por motores eléctricos que pueden tener opcionalmente acoplado en su rotor una hélice que actúa como propulsor. 25 Los actuadores o motores, disponen de al menos un terminal para acoplar instrumentos suplementarios que son impulsados de la misma forma que los elementos móviles que mantienen en el dron en el aire durante su uso.

Los instrumentos de limpieza tienen un carácter modular para dotar de mayor versatilidad al dron y facilitar su sustitución cuando han alcanzado el fin de su vida útil debido al 30 desgaste.

En función de la acción de conservación o limpieza realizar, puede resultar más adecuada una determinada configuración de diseño de cuerpo central y conjunto de instrumentos.

A pesar de la reducida autonomía de los multicópteros, éstos permiten realizar acciones de limpieza tanto en el interior como en el exterior de edificios, gracias a la excelente 5 capacidad de maniobra que presenta la coordinación de sus motores eléctricos, lo que a su vez permite superar el efecto de las corrientes de aire en su trayectoria.

Por ejemplo, para la limpieza de techos resulta especialmente conveniente el dron limpiador multicóptero que dispone de un motor suplementario en la zona central del cuerpo principal, del que parte un vástago con un instrumento de limpieza que gira en su 10 extremo. Dicho elemento no tiene como finalidad mantener al dron en el aire, sino limpiar las superficies que roza levemente a su paso cuando el operario acerca a una superficie.

Una posible variante de este ejemplo tendría un instrumento de limpieza adosado a cada una de las hélices del multicóptero, en lugar de un único instrumento en el motor central. Esta variante alcanza localizaciones en los extremos laterales del dron con mayor 15 facilidad. Además, el sentido alternado en el giro de los motores permite que los instrumentos de limpieza actúen con movimientos opuestos, lo que favorece la eliminación de la suciedad con su roce.

Además, el diseño del dron limpiador permite el uso de instrumentos que eliminan el polvo y otros tipos de impurezas sin necesidad de contacto, por ejemplo barras cargadas 20 con electricidad estática que atraen los elementos en suspensión debido a la acción de las hélices. La carga de las barras se puede realizar con ayuda del rozamiento producido por los motores a los que se ha acoplado un mecanismo semejante al de un generador de Van Der Graaff. Siendo posible que el operador del dron descargue periódicamente las barras al colocar el dron en una base con una conexión a tierra. 25

Los ejemplos descritos pretenden dar una perspectiva de las múltiples posibilidades que ofrece la presente invención, siendo su espíritu más amplio al englobar muchas otras posibles configuraciones.

A continuación, la presente invención es detallada en correspondencia con la realización preferente del dron limpiador y en referencia a las figuras que acompañan la solicitud. En 30 la descripción que sigue, los numerosos detalles específicos se exponen con la intención de proporcionar un entendimiento completo de la invención.

Sin embargo, será obvio a los expertos técnicos que la presente invención puede ser llevada a la práctica sin estos detalles específicos. Además, por otra parte, algunas estructuras bien conocidas no son mostradas en detalle (como por ejemplo la electrónica del sistema de control), de cara a evitar una obscuridad innecesaria y una pérdida del foco en la descripción. 5

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y 10 no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra esquemáticamente una vista inferior en perspectiva de una posible realización del dron limpiador (1) multicóptero. Dado que el caso ilustrado tiene cuatro hélices (8), externamente puede parecer un cuadricóptero; sin embargo, dispone de un motor suplementario (2) en la zona central del cuerpo principal, del que parte un vástago 15 (3) que se une mediante un mecanismo de anclaje (en forma de rosca con una arandela de presión tipo Grower) (7) con un instrumento de limpieza (4) que gira en su extremo. Como cualquier otro vehículo no tripulado, el dron limpiador tiene un sistema de control y navegación que recibe información de los sensores (5) y gestiona las señales que gobiernan las acciones de los actuadores, que en este caso son motores eléctricos 20 convencionales.

Figura 2.- Muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de la variante del dron limpiador (1) multicóptero en el que los instrumentos de limpieza (6) están acoplados mediante un mecanismo de anclaje (7) que en este caso sobresale de las hélices (8).

Figura 3.- Muestra esquemáticamente una vista en perspectiva del dron limpiador (1) 25 multicóptero en el que se ha colocado un motor suplementario (2) en la zona central del cuerpo principal, que sostiene un instrumento de limpieza formado por un conjunto de barras cargadas de electricidad estática (9) que rota lentamente para atraer partículas en suspensión.

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REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En la figura 2 se muestra un ejemplo de realización del dron limpiador (1) multicóptero. Las cuatro hélices (8) mantienen el dron (1) en el aire gracias al giro que proporcionan los rotores de los motores. Dicho movimiento de rotación es comunicado a los instrumentos de limpieza (6) que están unidos al eje de los rotores a través de las hélices (8) mediante 5 un anclaje que sobresale en forma de vástago (3), que termina en un mecanismo de anclaje (que en este caso tiene forma de rosca y está asegurado con arandelas tipo Grower) (7), donde se acopla cada uno de los instrumentos de limpieza (6). En este caso, los instrumentos (6) tienen una superficie acolchada, en forma de disco, que arrastra las partículas de suciedad con su roce y las hacen caer por acción de la 10 gravedad. El tejido con el que se recubre este instrumento (6) puede adaptarse para limpiar distintos tipos de superficies en seco, según su textura, rugosidad, entramado, etcétera.

En este ejemplo, el motor situado en la zona central (2) no es utilizado, por lo que sólo se han colocado los instrumentos de limpieza (6) en los propulsores (10) a hélice (8) que 15 proporcionan la sustentación al conjunto.

Los instrumentos (6) se pueden acoplar y retirar de los ejes mediante un sistema de sujeción que en este caso está formado por terminaciones en forma de rosca (7 que encajan en el sentido contrario de la rotación del motor para que el anclaje se mantenga firme durante el vuelo. Además, como ya se ha indicado, la rosca dispone de un 20 mecanismo antivibración (con arandelas tipo Grower) que asegura la sujeción de la unión atornillada y una distribución uniforme de las fuerzas que se transmiten al instrumento de limpieza.

Son muchas las posibles configuraciones que en forma de realizaciones quedan comprendidas dentro de la esencia de la invención. Teniendo todas ellas en común que 25 los instrumentos de limpieza no son simplemente acarreados por el dron, sino que se mueven solidariamente con los sistemas de propulsión y motores rotativos adicionales que éste incorpora.

Por ejemplo, en la figura 3 se muestra una variante en la que el instrumento está formado por un conjunto de barras cargadas electrostáticamente (9), que atraen pequeñas 30 partículas en suspensión. Lógicamente, la velocidad de giro de los motores suplementarios (2) es ajustable desde el sistema de control, y con ella la rotación de los instrumentos de limpieza correspondientes (9), de acuerdo con la operación de limpieza a realizar y del cabezal de limpieza en sí.

Serán independientes del objeto de la presente invención los materiales que se empleen en la fabricación de los distintos elementos que la componen, así como las formas, dimensiones y accesorios que pueda presentar, pudiendo ser reemplazados por otros técnicamente equivalentes, siempre que no afecten a la esencialidad de la misma ni se aparten del ámbito definido en el apartado de reivindicaciones. 5

Establecido el concepto expresado, se redacta a continuación la nota de reivindicaciones, sintetizando así las novedades que se desean reivindicar.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dron limpiador que comprende una aeronave, un sistema de control, una unidad de transmisión de datos, una pluralidad de sensores (5) y motores propulsores a hélice (10) que elevan y sitúan la aeronave en la posición deseada, caracterizado porque dispone 5 de más motores rotativos (2) de los estrictamente necesarios para mantener el dron el aire y controlar su vuelo, que además presentan unos anclajes (3) en los que se acoplan los instrumentos de limpieza (4,6,9), que se mueven solidarios al eje de rotación de dichos motores (2).
2. Dron limpiador, según la reivindicación anterior, caracterizado porque los motores 10 propulsores a hélice (10), que transmiten el movimiento a los elementos que mantienen el conjunto (1) en el aire y permiten su control durante el vuelo, presentan los mismos anclajes (3) que los motores rotativos (2) suplementarios.
3. Dron limpiador, según la reivindicación anterior, caracterizado porque los propulsores (10) son motores eléctricos cuya disposición conforma un multicóptero impulsado por 15 hélices (8) que presentan los anclajes (7) en forma de vástago (3) sobre el eje de los rotores a través de dichas hélices (8).
4. Dron limpiador, según la reivindicación 2, caracterizado porque dispone de un motor suplementario (2) central que sostiene un instrumento de limpieza formado por un conjunto de barras cargadas de electricidad estática (9) que rota más lentamente que los 20 propulsores (10) a hélice (8) y atrae partículas en suspensión.