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Propuesta de diseño de dron marino autónomo tipo WebGCS

Autor: Salvador Lechuga Lombos + IA

Dron submarino o de superficie con control y monitoreo remoto vía un sistema tipo WebGCS (Ground Control Station basado en web), capaz de operar de manera autónoma y de ser monitoreado/controlado por internet o redes locales.  Esto afectará el diseño de la electrónica, los sensores y la estructura.

Diseño integral con detalles de:

1. Arquitectura general (tipo de dron, tamaño, autonomía).

2. Sistema de propulsión y energía (hélices, motores, baterías, paneles solares opcionales).

3. Sensores y navegación autónoma (GPS, sonar, IMU, cámaras, LIDAR submarino opcional).

4. Sistema de control WebGCS (interfaz, telemetría, seguridad, control autónomo).

5. Carcasa y materiales (hidrodinámica, resistencia a la corrosión, presión si es sumergible).

6. Misión y capacidades especiales (recolección de datos, rescate, patrulla, inspección).

Diseño un dron marino autónomo tipo WebGCS de manera conceptual y detallada Diseño dividido en bloques:

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1️⃣ Arquitectura general

• Tipo de dron: Superficie (USV, Unmanned Surface Vehicle) o híbrido sumergible (AUV/USV).

• Dimensiones aproximadas:

  • Largo: 2–3 m

  • Ancho: 1–1,2 m

  • Altura: 0,7–1 m

• Peso: 200–400 kg (dependiendo de carga útil y batería)

• Autonomía: 12–48 h en misión de patrulla; mayor si incluye paneles solares o carga híbrida.

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2️⃣ Propulsión y energía

• Propulsión principal:

  • Hélices dobles con motores brushless waterproof.

  • Dirección mediante timones y control vectorial de hélice.

• Propulsión secundaria (opcional para maniobra fina):

  • Mini thrusters laterales.

• Baterías:

  • Lipo o LiFePO4, 48–96 V según requerimiento de autonomía.

  • Capacidad: 20–60 kWh.

• Opcional: Paneles solares sobre cubierta para extender autonomía en misiones largas.

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3️⃣ Sensores y navegación autónoma

• GPS de alta precisión + RTK opcional para posicionamiento.

• IMU 9 ejes para control de actitud y estabilidad.

• Sonar multihaz o sonda de profundidad si incluye operación sumergible parcial.

• Cámaras ópticas (day/night) + cámara térmica para vigilancia.

• LIDAR marítimo opcional para detección de obstáculos en superficie.

• Sensores ambientales: temperatura, salinidad, corriente, viento.

• Algoritmo de navegación autónoma:

  • Waypoints, rutas dinámicas y evitación de obstáculos.

  • Posibilidad de retorno automático en fallo de comunicación.

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4️⃣ Sistema de control tipo WebGCS

• Software: Interfaz web accesible desde navegador seguro.

• Funciones:

  • Telemetría en tiempo real: velocidad, posición, batería, sensores.

  • Control manual y semi-autónomo.

  • Planificación de rutas y misiones preprogramadas.

  • Alarmas y notificaciones automáticas ante fallos o colisiones.

• Comunicaciones:

  • Radio UHF/VHF para cercanía.

  • Satélite (Iridium/Starlink) para misión remota.

  • Encriptación AES de 256 bits para seguridad.

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5️⃣ Carcasa y materiales

• Material: Fibra de carbono o aluminio anodizado para superficie; recubrimiento anticorrosión.

• Forma: Hidrodinámica, casco tipo catamarán o monohull para estabilidad.

• Protección:

  • Sellado IP68 si incluye componente sumergible.

  • Compartimentos estancos para electrónica y batería.

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6️⃣ Misiones y capacidades especiales

• Supervisión marítima y patrulla.

• Rescate y evacuación de emergencia: puede remolcar pequeñas balsas o boyas de emergencia.

• Investigación y recolección de datos: sensores ambientales, monitoreo de fauna, inspección de infraestructura portuaria.

• Carga útil opcional: drones aéreos, cámaras subacuáticas, módulos de comunicación.

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🔹 Diagrama conceptual de flujo de control

[Usuario WebGCS] <---> [Servidor WebGCS] <---> [Dron marino]
                                      |
                          +-----------+-----------+
                          |                       |
                  [Control autónomo]      [Telemetría y sensores]
                          |                       |
               [Propulsión + timones]       [GPS, IMU, Sonar, Cámaras]

Este esquema permite que el dron opere autónomamente y, al mismo tiempo, sea monitoreado y controlado a distancia vía navegador o dispositivo móvil.

Diagrama técnico conceptual en ASCII del dron marino autónomo tipo WebGCS, mostrando los componentes principales y el flujo de control:

          ┌───────────────────────────────┐
          │        Usuario WebGCS         │
          │  (Navegador / Tablet / PC)   │
          └─────────────┬─────────────────┘
                        │
                        │ Internet / Radio / Satélite
                        ▼
          ┌───────────────────────────────┐
          │         Servidor WebGCS       │
          │  Planificación de rutas       │
          │  Telemetría y control remoto  │
          └─────────────┬─────────────────┘
                        │
                        ▼
         ┌───────────────────────────────┐
         │       Dron Marino Autónomo     │
         │   (USV / Superficie Híbrida) │
         └─────────────┬─────────────────┘
                       │
        ┌──────────────┴───────────────┐
        │                              │
┌───────────────┐              ┌────────────────┐
│ Control       │              │ Telemetría &   │
│ Autónomo      │              │ Sensores       │
│ (IA / ECU)    │              │                │
└───────────────┘              └────────────────┘
        │                              │
        ▼                              ▼
┌───────────────┐             ┌─────────────────┐
│ Propulsión    │             │ Sensores:       │
│ Hélices /     │             │ GPS, IMU, Sonar │
│ Timones       │             │ Cámaras, LIDAR  │
└───────────────┘             └─────────────────┘
        │
        ▼
┌───────────────────────────────┐
│ Casco Hidrodinámico / Catamarán│
│ Compartimentos Estancos        │
│ Paneles Solares Opcionales     │
└───────────────────────────────┘

Este esquema muestra:

• Flujo de control: del usuario al dron vía WebGCS.

• Componentes internos: control autónomo, propulsión y sensores.

• Estructura física: casco, compartimentos estancos y paneles solares opcionales.

Versión más detallada del diagrama técnico conceptual del dron marino tipo WebGCS, con etiquetas para cada componente principal:

          ┌───────────────────────────────┐
          │        Usuario WebGCS         │
          │  (Navegador / Tablet / PC)   │
          └─────────────┬─────────────────┘
                        │
                        │ Internet / Radio / Satélite
                        ▼
          ┌───────────────────────────────┐
          │         Servidor WebGCS       │
          │  - Planificación de rutas     │
          │  - Telemetría en tiempo real │
          │  - Alertas y notificaciones  │
          └─────────────┬─────────────────┘
                        │
                        ▼
         ┌─────────────────────────────────────┐
         │       Dron Marino Autónomo          │
         │  (USV / Superficie Híbrida)        │
         └─────────────┬─────────────────────┘
                       │
        ┌──────────────┴───────────────┐
        │                              │
┌───────────────┐              ┌───────────────────────────┐
│ Control       │              │ Telemetría & Sensores      │
│ Autónomo      │              │                           │
│ - ECU central │              │ - GPS de alta precisión    │
│ - Algoritmo   │              │ - IMU 9 ejes               │
│   navegación  │              │ - Sonar multihaz           │
│ - Planificación│             │ - Cámaras ópticas / térmicas│
│   de rutas     │             │ - LIDAR marítimo (opcional)│
└───────────────┘              │ - Sensores ambientales     │
        │                        │   (temperatura, salinidad)│
        ▼                        └───────────────────────────┘
┌───────────────┐
│ Propulsión    │
│ - Hélices dobles waterproof │
│ - Timones para dirección   │
│ - Thrusters laterales (opcional) │
└───────────────┘
        │
        ▼
┌───────────────────────────────┐
│ Casco Hidrodinámico / Catamarán│
│ - Compartimentos estancos      │
│ - Paneles solares opcionales  │
│ - Material: Fibra de carbono /│
│   Aluminio anodizado           │
└───────────────────────────────┘
        │
        ▼
┌───────────────────────────────┐
│ Carga útil / Módulos adicionales│
│ - Drones aéreos o subacuáticos │
│ - Boyas de emergencia          │
│ - Equipos de investigación     │
└───────────────────────────────┘

Este diagrama refleja:

• Todos los componentes internos del dron, sus sensores y sistemas de control.

• La estructura física con casco y compartimentos estancos.

• La interacción con el WebGCS y el flujo de información hacia el usuario.

Diseño conceptual tipo plano técnico del dron marino autónomo tipo WebGCS, con vista superior y lateral, indicando la ubicación aproximada de hélices, sensores y paneles solares:

                         VISTA SUPERIOR
        ┌────────────────────────────────────────────┐
        │              Panel solar opcional          │
        │    ┌───────────────┐      ┌─────────────┐ │
        │    │               │      │             │ │
        │    │   Cubierta    │      │   Cubierta │ │
        │    │   central     │      │   central  │ │
        │    └───────┬───────┘      └───────┬─────┘ │
        │            │                       │       │
        │   ┌────────▼────────┐   ┌─────────▼────────┐
        │   │    Cámara       │   │      LIDAR       │
        │   │ óptica/térmica │   │   marítimo (op.) │
        │   └────────┬────────┘   └────────┬────────┘
        │            │                       │
        │  ┌─────────▼─────────┐   ┌───────▼─────────┐
        │  │     GPS / IMU     │   │  Sensores        │
        │  │  Antena & comp.   │   │ ambientales      │
        │  └────────┬──────────┘   └───────┬─────────┘
        │          Casco hidrodinámico / Catamarán    │
        └────────────────────────────────────────────┘
                          VISTA LATERAL
        ┌────────────────────────────────────────────┐
        │                   Cubierta                │
        │          ┌─────────────────────┐           │
        │          │   Panel solar opc.  │           │
        │          └─────────────────────┘           │
        │                                            │
        │          Sensores y cámaras                │
        │                                            │
        │   ┌───────────── Casco Hidrodinámico ─────┐│
        │   │ Compartimentos estancos / flotación   ││
        │   │ Propulsión: Hélices dobles + timones ││
        │   │ Thrusters laterales (opcional)       ││
        │   └─────────────────────────────────────┘│
        └────────────────────────────────────────────┘

Leyenda de componentes:

• Panel solar opcional: genera energía para sistemas auxiliares.

• Cámaras y LIDAR: navegación, vigilancia y mapeo marítimo.

• GPS / IMU: posicionamiento preciso y estabilización.

• Sensores ambientales: temperatura, salinidad, profundidad.

• Hélices y timones: propulsión y dirección.

• Thrusters laterales: maniobra fina opcional.

• Compartimentos estancos: protegen sistemas críticos de agua.

Versión estilo “diagrama isométrico 3D con etiquetas flotantes”, más visual y profesional, se parece a los planos de ingeniería modernos de drones marinos.