Os quadrirotores são veícuos que podem realizar decolagens e pousos verticais, além de realizar pairagens. Conforme discutido em( Introdução e Motivação) essas cacaracterístas dão a esses veículos uma enorme gama de aplicações, sobretudo em situações em que outros tipos de veículos não poderiam operar. Um modelo simplificado de quadrirotor é apresentado abaixo, nele não leva-se em consideração os efeitos dos motores elétricos, hélices ou da aerodinâmica. A figura abaixo representa o modelo simplificado do quadrirotor:

Podemos identificar os motores com seus respectivos sentidos de rotação, as setas que representam a força de impulsão exercida por cada motor. Temos o sistema de coordenadas de referência situado no centro de gravidade do veículo. A partir da análise das forças atuantes no sistemas podemos inferir alguns comportamentos básicos para seu funcionamento:

• Se todos os 4 motores possuírem a mesma rotação, temos forças de tração iguais nos quatro motores e dessa maneira o quadrirotor se sustenta no ar sem translações ou variações angulares. Uma vez que esse equilíbrio é alcançado pode-se variar a altitude do veículo aumentando ou diminuindo a velocidade de rotação dos motores. Esse movimento ocorre no sentido do eixo Z.
• Se variamos a velocidade dos motores que estão do eixo X de coordenadas do quadrirotor, verificamos que o desequilíbrio ocorrido pela diferença de forças causa um torque em torno do eixo Y , gerando aceleração angular em torno do mesmo. Tal movimento é também conhecido com arfagem ou “pitch”.
• Um desequilíbrio nas velocidades dos motores no eixo Y, causa um desequilíbrio de forças que gera torque em torno do eixo X, gerando aceleração angular que resulta em no movimento de rolagem ou “roll”.
• Ao variar igualmente dois motores que estão em um mesmo eixo, X ou Y, produz-se torque em torno do eixo Z. A aceleração angular resulta no movimento de guinada ou “yaw” (do inglês).

Dos quatro comportamentos o movimento de guinada é o menos trivial. A origem deste movimento está na reação que o ar exerce sobre as hélices. As forças de reação reação que atuam nas hélices tem sentido contrário ao seu movimento. Por esse motivo para que se possa controlar e alcançar o equilíbrio do movimento de guinada os motores situados nos nos eixo X possuem sentido de rotação contrários aos dos eixo Y. A partir dos quatro comportamentos descritos acima é possível fazer com que o veículo se movimente com 6 graus de liberdade. O controle de quadrirotores baseia-se em uma malha de controle de atitude, ou inclinação, sendo dessa maneira a componente vital de todo o sistema de controle.

O V8 (Verlab Octóptero) é uma variação de um quadrirotor comum que pode ser entendido como a junção de dois quadrirotores: um formado pelos quatro motores mais externos e o outro pelos quatro motores mais internos. Adotou-se essa abordagem procurando-se alcançar um payload maior para veículo. A figura abaixo apresenta o modelo descrito:

Referências:

* S Bouabdallah, M Becker and R Siegwart. Autonomous Miniature Flying Robots: Coming Soon!. Robotics and Automation Magazine, Vol 0, No. 00, June 2006.

*J Borenstein. The hoverbot | an electrically powered flying robot. 1992.

* P. Pounds, R. Mahony, P. Corke. Modeling and Control of a Large Quadrotor Robot. September 1, 2010.

* João Luiz Ferreira. Controle de Inclinação usando Lógica Fuzzy. 2010