Dronstore

NECESIDADES

Mejorar la eficiencia en el control de stock y estados de las mercancías.

El principal reto era desarrollar un dron autónomo capaz de funcionar en espacios cerrados como los almacenes logísticos, para monitorizar parámetros como el control de stock, la temperatura, posibles desperfectos de las mercancías y las estanterías. Era fundamental garantizar un peso mínimo, puesto que afectaba directamente a la autonomía del dron, así como una buena aerodinámica para maximizar su eficiencia.

Además, el dron tenía que ser capaz de realizar el análisis automático de un pasillo completo con una autonomía suficiente. Como que los usuarios serían trabajadores sin experiencia previa en el uso de drones, se tenía que optimizar la operativa para garantizar un uso cómodo y eficiente. Finalmente, se necesitaba un diseño robusto y tecnológico para transmitir confianza a los clientes potenciales.

Antes de utilizar drones para el control de los almacenes, las empresas tenían que realizar el control de stock y su estado manualmente, lo cual implicaba que un operario tenía que subir en cada uno de los pisos. Una alternativa es el uso de cámaras o sensores distribuidos por el almacén, pero estas opciones comportan costes mucho más elevados y riesgos asociados, que acaban haciendo que no se realicen estas tareas en muchos de los casos. Esto implica una serie de pérdidas en los almacenes que suponen gastos más elevados.

PROCESO

Metodología de diseño y prototipat para el desarrollo de un dron autónomo.

Para abordar el diseño y desarrollo del dron autónomo para almacenes, el equipo siguió una metodología estructurada basada en cuatro fases principales: Inmersión y estrategia, Ideación y conceptos de diseño, Desarrollo técnico y prototipat, y validación final.

1. Inmersión y estrategia

Antes de iniciar el diseño, llevamos a cabo una fase de análisis e investigación, identificando los retos técnicos y operativos que tenía que afrontar el dron:

– Entender las necesidades del cliente y del mercado: Nos centramos en los requerimientos de un dron autónomo funcional para la inspección de almacenes, con énfasis en la ligereza, eficiencia aerodinámica y usabilidad.

-Análisis de la competencia: Se estudiaron diferentes soluciones existentes para detectar ventajas y limitaciones otros sistemas de monitorización en almacenes.

-Exploración tecnológica: Se analizaron materiales y procesos de fabricación para optimizar la relación peso-resistencia y garantizar un diseño robusto y funcional.

2. Ideación y conceptos de diseño

Después de la fase de inmersión, se propusieron tres direcciones de diseño principales para explorar diferentes enfoques de estética y funcionalidad:

– Cyberdrone: Inspirado en un diseño futurista y tecnológico.

– Minimal Faceted: Una propuesta más racional, con formas angulares optimizadas por fabricación.

– Aero: Diseño enfocado en eficiencia aerodinámica y resistencia estructural.

Cada propuesta se analizó en términos de rendimiento aerodinámico, peso y fabricabilitat, seleccionando la opción más adecuada para el producto final.

3. Desarrollo técnico y prototipat

Una vez escogida el concepto definitivo, se inició la fase de desarrollo:

– Diseño de arquitectura y estructura interna: Se definieron componentes internos, sistemas de anclaje de la batería y estructura del frame para optimizar la durabilidad y el mantenimiento.

– Mètodes de fabricació: Es van avaluar diferentstècniques avançades per garantir un equilibri entre pes, resistència i costos de producció:

Fibra de carbono mecanizada (CNC) para el frame, para ofrecer una estructura ligera y resistente.

Impresión 3D SLS por componentes específicos, permitiendo formas complejas y reducción de peso.

Chapa de aluminio plegada para ciertas partes estructurales, combinando resistencia y eficiencia en fabricación.

Termoconformat para la carcasa, con una combinación de materiales ligeros y robustos.

Finalmente, se usó Fibra de carbono (mecanizada y mediante moldes desechables) e impresión de plásticos en 3D.

– Simulaciones y optimización aerodinámica: Se realizaron cálculos y simulaciones para mejorar el coeficiente de resistencia aerodinámica (Cd) en un 30%, mejorando así la autonomía y eficiencia del vol.

– Prototipat y pruebas: Se fabricaron varios prototipos parciales para testar el dron y validar su comportamiento en entornos de almacén.

4. Validación final e iteraciones

Después de las pruebas iniciales, se realizaron ajustes en:

Peso y materiales: Optimizando la carcasa para reducir el peso, pasando de 1159 g a 539 g y en la última iteración a 96 g.

Sistema de propulsión: Optimizando motores y hélices para conseguir mejor eficiencia energética.

Resistencia estructural: Garantizando que el dron pudiera resistir impactos de hasta 600N.

Finalmente, el dron se validó en uno en torno a uso real.

PRINCIPALES INNOVACIONES DE DISEÑO

1. Optimización del peso y materiales

El peso era un factor crítico para garantizar una buena autonomía de vuelo, por eso se trabajaron con piezas mecanizadas en fibra de carbono, piezas hechas mediante moldes desechables también en fibra de carbono y piezas impresas en 3D, tanto con resina como con filamento que hecho el PP y fibra de carbòni.

2. Mejora aerodinámica y optimización estructural

Se realizaron simulaciones de dinámica de fluidos (CFD) para reducir el coeficiente de resistencia aerodinámica (Cd) en un 30%, mejorando así la autonomía del dron.

3. Resistencia a impactos

Para garantizar la durabilidad del dron en entornos industriales y un pès el más bajo posible, se reforzó la estructura para que resistiera impactos frontales de hasta 200 N, laterales de 170 N y caídas verticales de hasta 600 N.

4. Fabricación avanzada y modularitat

Se combinaron diferentes procesos de fabricación para maximizar la relación entre resistencia, peso y costes de producción: Piezas mecanizadas en fibra de carbono, piezas hechas mediante moldes desechables también en fibra de carbono y piezas impresas en 3D, tanto con resina como con filamento que hecho el PP y fibra de carbono.

5. Usabilidad y apariencia

Como que el dron tenía que ser utilizado por personal sin experiencia en drones, se tomaron decisiones para maximizar la facilidad de uso:

Interfaz intuitiva y operación totalmente autónoma, evitando la necesidad de pilotos especializados.

Diseño robusto y profesional, para transmitir fiabilidad y confianza a los clientes.

Integración de sistemas de visión por computación y sensores, para garantizar una navegación precisa en entornos cerrados.

FACTOR HUMANO

Impulsar el desarrollo y la difusión de tecnologías sostenibles y su transferencia eficiente.

Este proyecto ha aportado conocimientos clave en fabricación, materiales y diseño. La introducción de moldes de fibra de carbono desechable ha permitido fabricar piezas ligeras sin aumentar costes, mientras que la aplicación del diseño generativo y la impresión 3D ha facilitado la creación de componentes más resistentes y eficientes.

Además, el uso de filamentos con fibra de carbono ha abierto nuevas posibilidades para obtener piezas rígidas y duraderas con un peso reducido. Todo ello ha demostrado que, con una metodología estructurada y un enfoque iterativo, es posible convertir grandes retos en soluciones funcionales, superando las expectativas iniciales.

Testimonio

“La contribución de Stimulo al proyecto DronStore ha estado fundamental, centrándose en el diseño y prototipado de un dron de navegación autónoma de interior. Su enfoque innovador y metodología de trabajo permitieron desarrollar un prototipo avanzado, marcando un hito en la monitorización de almacenes logísticos. La colaboración con Stimulo ha estado clave para superar desafíos técnicos y diseñar un producto que promete transformar la gestión logística.”

Adrian Carrio, PhD | CEO & Founder