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Cos'è un drone o APR, seconda parte - DroniWorld, servizi professionali con droni
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I ROV ed i ROVER sempre dei droni ….

Rover terrestre, un drone dell'ESA

Si parla di droni “volanti” ma esistono anche droni terrestri (ROVER), acquei e subacquei (ROV).

Rov subacqueo SIRIO, un drone marino

Un ROVER (o a volte rover planetario) è un veicolo di esplorazione spaziale progettato per spostarsi sulla superficie di un pianeta o di un altro corpo celeste. Alcuni rover sono stati progettati per trasportare membri di un equipaggio umano per il volo spaziale. altri sono robot parzialmente o completamente autonomi.

I rover di solito arrivano sulla superficie planetaria su un veicolo spaziale in stile lander. I rover sono creati per atterrare su un altro pianeta, oltre alla Terra, per rilevare informazioni e prendere campioni. Sono in grado di raccogliere polvere, rocce e persino di scattare foto. Sono molto utili per esplorare l’universo.

Non è chiaro se mezzi per il soccorso filoguidati per l’accesso a spazi ristretti o i mezzi per il disinnesco di ordigni, utilizzati dalle forze dell’ordine, sono da considerarsi dei Rover ma sicuramente appartengono alla stessa famiglia.

Un sottomarino a comando remoto (anche indicato con l’acronimo inglese ROV, remotely operated vehicle) è un veicolo sottomarino pilotato da una postazione remota, che può essere una piattaforma petrolifera, una nave, oppure una postazione fissa come una banchina di un porto. Di solito ad un ROV viene associato un sistema di lancio e recupero chiamato LARS (Launch And Recovery System) e un TMS (Tether Management System) che serve a gestire il tether ossia l’ombelicale del ROV, in profondità

I ROV vengono classificati in cinque classi dalla IMCA, la classe V è destinata ai ROV che sono in via di sviluppo e agli AUV, acronimo di Autonomous Underwater Vehicle; sono sostanzialmente veicoli senza ombelicale che non vengono pilotati da un uomo ma vengono programmati e poi messi in acqua; una volta in azione questi veicoli seguono delle rotte programmate. Uno dei loro utilizzi principali è la scansione del fondale marino (fonte Wikipedia).

Il National Ocean Service dispone di un ROV con un ombelicale di ben 300 mt., qui il video, per ricerche sull’ecosistema marino.

Negli ultimi anni, parallelamente allo sviluppo tecnologico dei droni, anche i ROV hanno visto una crescita di interesse nei loro confronti e una nuova serie di modelli destinati ad un utilizzo professionale. La maggioranza di quelli sviluppati utilizza un tether, ombelicale, di un centinaio di metri, permettendone l’utilizzo sino a questa profondità. Questi ROV sono dotati di una telecamera e/o di altri strumenti come il sonar o dei rilevatori di radazioni.

Uno dei più interessanti progetti scientifici di AUV, per noi di Droniworld che siamo anche dei subacquei, riguarda lo sviluppo di avanzati robot sottomarini per il monitoraggio e la gestione delle crown-of-thorns starfish  (COTS,  la corona di stella marina, predatrice di coralli) della Grande Barriera Corallina Australiana (The Great Barrier).

I veicoli subacquei autonomi COTSbot e RangerBot (AUV) sono stati sviluppati dai dottori Matt Dunbabin e Feras Dayoub dell’IFE e dalla Facoltà di scienze e ingegneria di QUT.

Coralli della Great Barrier - Australia

COTSbot identifica e controlla il proliferare della corona di stelle marine (COTS), pervasiva e devastante, attraverso una dose letale di sali biliari.

RangerBot è una versione più piccola, più agile ed economica di COTSbot, progettata per fornire alle comunità, AUV versatili e abilitati alla visione per il monitoraggio e la gestione di una vasta gamma di problemi marittimi. Lo sviluppo di RangerBot è stato finanziato da $ 750.000 dal Google Impact Challenge del 2016 in Australia.

Drone acquatico

Altra tipologia di ROV sono quelli definiti droni acquatici, si tratta in pratica di piccole “imbarcazioni“, teleguidate o completamente autonome. Viaggiano sull’acqua ed offrono una ampia varietà di applicazioni che spaziano dal rilievo idrogeologico al monitoraggio ambientale, dalla idrografia alla archeologia, dall’esplorazione scientifica alla ricerca di persone e relitti.

L’Italia con i suoi 8.000 km di coste marine, migliaia di Km di fiumi e canali, centinaia di laghi e bacini idroelettrici, richiede soluzioni questo genere.

Il primo esperimento europeo è italiano: un robot in grado di fare la radiografia dei fondali non era mai stato progettato. L’idea dell’Ismar di Bologna e del Cnr di Oristano è diventata un’avvincente ricerca archeologica nella laguna di Santa Giusta, sulla costa occidentale della Sardegna. Le applicazioni possibili sono anche altre: in ambito geologico ma anche per la protezione civile. Con questo sistema, insomma, i mari italiani avranno molti meno segreti.

Per scrutare sott’acqua il robot sfrutta un doppio sistema: quello sonoro e quello ultrasonico. «Siamo capaci di fare in tempo reale una sorta di radiografia del mare o delle lagune – precisa Luca Gasperini, geofisico dell’Istituto di scienze marine di Bologna – La grande novità è che potremo arrivare in zone molto difficili, dove non è mai stato fatto alcuno studio. I prossimi progetti, dopo la ricerca archeologica in Sardegna, li faremo in Israele e nel Mar Morto».

I droni volanti o APR possono essere principalmente di due tipi,
ad ala fissa o ad ala rotante

Drone ala fissa Parrot disco

I droni ad ala fissa sono molto simili a dei piccoli aerei e sono caratterizzati da una struttura relativamente semplice e leggera e un’aerodinamica, con un’ala più o meno rigida. Per fare sì che il drone possa muoversi in avanti i droni ad ala fissa sono generalmente equipaggiati con motori elettrici. Uno dei modelli più conosciuti, ma non di grande successo, è il Parrot Disco con un’apertura alare di 1150 mm ed un peso di 780 g.

Per le loro caratteristiche, una struttura relativamente più semplice, leggera ed aerodinamica, i droni ad ala fissa presentano alcuni vantaggi:

  • maggiore autonomia di volo, sono in grado di volare per oltre 45 minuti, modelli sperimentali di grandi dimensioni hanno superato le 2 ore di autonomia;
  • superfici coperte in minor tempo, i droni ad ala fissa consentono di coprire superfici fino a circa 1 Km quadrato con un unico volo;
  • a parità di peso i droni ad ala fissa possono trasportare pesi superiori per distanze maggiori utilizzando meno potenza.

Nonostante i droni ad ala fissa abbiano alcuni vantaggi, sono molto più rari rispetto ai “cugini rotanti”. Il loro utilizzo è infatti frenato da alcuni svantaggi principali:

  • i droni ad ala fissa sono più costosi;
  • impossibilità di rimanere stazionari in “hovering” come fanno invece i droni a rotori in maniera eccellente;
  • la necessità di disporre di una breve pista per decolli e atterraggi o di un macchinario per il lancio, rende questa tipologia di droni molto meno pratica rispetto a quelli ad ala rotante che invece possono decollare praticamente da qualunque posto. Attualmente si stanno realizzando dei modelli VTOL (Vertical take off and Landing), anche detti convertiplani o gli STOL (short take off/Landing) in grado di unire le doti di flessibilità dei multicotteri a quelle di durata dei droni ad ala fissa. Tali droni sono in grado di ruotare le eliche propulsive e passare da un decollo verticale ad un volo traslato per poi ritornare ad un atterraggio verticale.
DJI Inspire 2, drone professionale

I droni ad ala rotante sono molto più flessibili e sono anche ideali per aree ristrette e per carichi “payload” superiori a quelli di un’ala fissa.

Come vedremo su alcuni modelli è possibile utilizzare delle telecamere professionali per riprese video e fotografiche ed altri sensori “specializzati” come telecamere infrarossi o multispettrali per applicazioni tecniche, industriali o agricole.

Tra quelli ad ala rotante sono molto diffusi i modelli a quattro eliche (quadricotteri) che hanno un “payload” ( possibilità di carico/trasporto ) sino a circa 1,5/2 Kg.

Esacotteri (sei eliche) od ottacotteri (otto eliche) garantiscono un “payload” di telecamere professionali, medicinali, sistemi di soccorso, prodotti vari (Amazon, ..) od altra attrezzatura con pesi superiori anche ai 15 chili.

Il telaio, il numero e la potenza dei motori e delle batterie, fanno la differenza per i settori di utilizzo e per il “payload” che un drone multirotore è in grado di alzare e trasportare.

I droni ad ala rotante si suddividono principalmente nelle seguenti categorie

Mini drone

Micro e Mini droni (non serve patentino):

  • Micro droni, l’ultima frontiera per campi di applicazione molto particolari come le api robotiche;
  • Mini droni a basso costo e non più pesanti di 150 grammi, più o meno dei giocattoli senza telecamere od altro, telaio con diametro massimo 250 mm.;
  • Mini droni per gare FPV (first person view), gare di abilità e velocità. Recentemente la FAI (Federazione Aeronautica Internazionale di sport di volo) ne ha proposto l’inserimento nelle Olimpiadi.

Anche sui Mini Droni si sviluppano tecnologie che forse ne cambieranno uso e definizione e ne faranno a tutti gli effetti degli strumenti di ricerca e lavoro.

Chiunque abbia visto un drone, non professionale, sa benissimo che si tratta di dispositivi particolarmente delicati e sensibili anche a folate di vento e si chiede come sia possibile che quelli che sono in fondo aeromodelli possano trasportare pacchi pesanti alcuni chili. Il problema se lo devono essere posto anche gli scienziati della Stanford University e dell’École Polytechnique Fédérale di Losanna in Svizzera che hanno studiato le dinamiche utilizzate dagli insetti in modo da realizzare il FlyCroTug, uno speciale prototipo di micro-drone equipaggiato con ventose a presa rapida e con uno speciale verricello integrato. Questo mini-drone, del peso di soli 100 grammi, è in grado di sollevare oggetti pesanti fino a 4 chilogrammi, cioè 40 volte più del suo peso, e di aprire porte anche pesanti spingendole.

Altro esempio sono le ricerche alla Delft University of Technology sui micro droni, nei Paesi Bassi, ove un gruppo di scienziati, che lavorano su soluzioni a lungo termine ad alcuni dei problemi più spinosi del mondo, ha sviluppato una soluzione che potrebbe essere tratta da un romanzo di fantascienza: api robotiche.

Si dice che i metodi di agricoltura moderna intensiva e le conseguenze disastrose del cambiamento climatico globale abbiano messo in pericolo il futuro dell’ape comune come mai prima d’ora.

Riproducendo alcuni dei complessi schemi di movimento delle ali e l’aerodinamica dei moscerini della frutta, i ricercatori della Robohouse dell’università, un centro per le competenze olandesi, credono di essere in grado di creare sciami di droni ape per impollinare le piante quando il gli insetti della vita reale saranno estinti.

Le ali del DelFly robotico battono 17 volte al secondo, per generare l’ascensore necessario per rimanere in volo e controllare il suo volo, attraverso piccole regolazioni nel loro movimento alare.

I nuovi micro droni, che possono viaggiare fino a 15 miglia all’ora, sono anche più efficienti nel loro volo rispetto a quelli con pale, stile elicottero, il che significa che le loro batterie possono durare più a lungo. Possono essere dotati di sensori spaziali in modo che volino autonomamente da una pianta all’altra, evitando l’un l’altro e altri ostacoli.

Matěj Karásek, un ricercatore che lavora al progetto, ha dichiarato: “L’uso che vediamo per questo è l’impollinazione nelle serre. L’ape è in pericolo a causa dei nostri metodi di coltivazione e non sappiamo quale sarà il loro futuro. Questa è una soluzione.

L’insetto robotico ha un’apertura alare di 33 cm e pesa 29 g, rendendolo 55 volte più grande di una mosca della frutta. Può anche volare solo per sei minuti, o alla distanza di 1 km con l’attuale batteria. Ma il piano, dice l’università, è di ridurre la dimensione a quella degli insetti che stanno cercando di emulare mentre sviluppano il robot.

I Paesi Bassi sono uno dei maggiori esportatori al mondo di prodotti agricoli e alimentari al mondo. Le api sono responsabili per l’impollinazione dell’80% delle colture commestibili coltivate nel paese. Tuttavia, delle 360 ​​diverse specie di api nei Paesi Bassi, circa la metà di esse sono minacciate. A livello globale, il numero drammaticamente in calo di impollinatori negli ultimi anni è stato dovuto, in parte, dell’uso diffuso dei pesticidi.

Droni multirotore:

I droni multirotore sono normalmente equipaggiati con gimbal a due o tre assi (giunto cardanico) in grado di supportare una telecamera orientabile e stabilizzata per riprese video e fotografiche.

Possono essere equipaggiati con speciali telecamere infrarossi o multispettrali per rilevamenti in ambito agricolo, civile od industriale. Vengono inoltre utilizzati in diversissime situazioni per il trasporto di sangue, medicinali, salvataggio.

Oggi, particolarmente negli USA, aziende come Amazon o Uber hanno brevettato e stanno sperimentando sistemi di consegna di prodotti ed anche di cibo (UberFood). Oltre ai giganti della distribuzione anche realtà come la consegna della pizza a domicilio (Nuova Zelanda) sono già una realtà.

DIJ Phantom 4, drone quadricottero

Agricoltura, monitoraggio, petrolio e gas, sicurezza, forze dell’ordine, gestione delle catastrofi, logistica, intrattenimento, media, mappatura, networking per le regioni isolate, droni ambientali, agenzie immobiliari, costruzioni e ingegneria e monitoraggio di  opere infrastrutturali sono solo alcune delle voci in cui i droni sono già utilizzate.

Per volare per divertimento “aereomodellismo” non è necessario avere un patentino nè una assicurazione anche se consigliabile (si può utilizzarlo in zone extraurbane lontane da edifici ecc. e ove non sussistano restrizioni, leggi questo articolo).

Per utilizzarli, come in Droni World, per lavoro bisogna aver conseguito un esame ed aver ottenuto un brevetto dell’Enac, il drone  deve essere regolarmente registrato e l’operatore possedere una polizza assicurativa professionale.

Disquisire sui campi di applicazione di un drone è ormai quasi impossibile, oltre al grande numero numero di modelli “consumer” e professionali in commercio, negli ultimi anni sono stati progettate soluzioni ad hoc per diversissimi settori.

Nei prossimi anni, come evidenziato nel filmato della Dezeen, i droni, piccoli o grandi, rivoluzioneranno il trasporto di persone o cose e i servizi alla comunità. Ma non solo, droni “professionisti” eseguiranno lavori oggi impensabili e verranno utilizzati in situazioni oggi inimmaginabili.

Nelle prossime righe qualche esempio di quello che sta succedendo e quali saranno i probabili scenari futuri.

Sciami di droni per l’agricoltura, un’applicazione specializzata.

Il progetto SAGA (Swarm Robotics for Agricultural Applications) sta sviluppando sciami di robot per il monitoraggio e la mappatura delle infestanti. Traendo ispirazione dal comportamento delle api da miele, uno sciame di piccoli veicoli aerei senza equipaggio (UAV) sorvolerà ettari di campi coltivati ​​alla ricerca di erbe infestanti.

I droni rappresentano una soluzione valida e si prevede che abbiano un grande impatto sull’agricoltura di precisione. Un singolo UAV che attraversa e ispeziona il campo potrebbe fornire all’agricoltore enormi flussi di dati. Uno sciame non solo garantisce lo stesso risultato in una frazione del tempo ma, grazie agli algoritmi distribuiti, aumenta drasticamente precisione e precisione.

Saga project

Uber EATS, consegna di cibo a domicilio.

Fattorini che consegnano cibo dopo averlo prelevato da un ristorante? Storia vecchia. Alla Uber Elevate Asia Pacific Expo svoltosi in Giappone, l’azienda ha svelato il futuro delle consegne: i droni. Il progetto della Uber Elevate, team specializzato che ha ottenuto l’esperienza necessaria grazie a quanto appreso sui velivoli senza pilota dalla UberAir, prevede consegne più veloci, più economiche e più affidabili.

La Uber aveva già intrapreso colloqui serrati con la statunitense Federal Aviation Administration (FAA) per quanto riguarda l’UberAir; quindi, appare scontato che i colloqui siano adesso incentrati su questo nuovo progetto sulla consegna a domicilio dei droni. In attesa di ricevere risposte positive, il team della Uber Elevate ha già testato alcuni droni a San Diego nell’ambito di una programma pilota per la consegna urbana in alcuni punti della città.

Amazon Prime Air, consegna a domicilio.

Amazon Prime Air è un futuro sistema di consegna che farà arrivare i pacchetti ai clienti in 30 minuti o meno mediante il ricorso a piccoli veicoli aerei senza piloti a bordo. Lavorando a Prime Air, stiamo sviluppando un sistema che è sicuro, rispetta l’ambiente e potenzia i servizi che forniamo già a milioni di clienti.

Oggi stiamo effettuando rapide sperimentazioni e iterazioni su Prime Air nei nostri laboratori di ricerca e sviluppo di nuova generazione, lavorando per realizzare la nostra visione. Può sembrare fantascienza, ma è realtà. Ci vorrà qualche tempo per mettere in servizio il sistema, ma un giorno vedere veicoli Prime Air sarà normale come vedere dei camion per strada.

A lato il filmato di presentazione del 2017 del DJI Spark (modello non alleggerito). Il nostro DJI Spark Light è un drone inoffensivo che può volare dove altri non possono.

Il filmato di presentazione del 2016 del nostro DJI Inspire 2è la prossima evoluzione della cinematografia aerea professionale. Nuove telecamere, sensori e funzionalità intelligenti rendono Inspire 2, la soluzione definitiva per la fotografia aerea.” (fonte DJI)

Droni speciali (pilota abilitato Enac):

Droni normalmente multirotore quadricotteri, esacotteri, ottacotteri in grado di trasportare camere speciali, taniche per applicazioni agricole o sistemi di rilevamento georeferenziato. Vengono inoltre utilizzati in diversissime situazioni per il trasporto di sangue, medicinali, salvataggio, ecc.

Con peso superiore a 4 kg ma inferiore ai 25 Kg, con un telaio con diametro dai 650 ai 1000 mm.

I nostri droni sono in possesso di regolari requisiti e permessi Enac e possono sorvolare anche ambienti urbani.
I servizi di Droniworld sono svolti da personale qualificato, certificato Enac e coperto da regolare assicurazione.

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