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Un trend emergente della robotica di servizio: i droni

Robot con le ruote, robot umanoidi, robot a forma di animali o insetti e i più affascinanti di tutti: robot volanti. Cosa c’è già? Cosa manca?  Scopriamolo assieme.

 

1 - Un trend tecnologico emergente: i droni

Nel campo della robotica, in particolare nel campo della robotica denominato "robotica di servizio", i robot stanno uscendo dai laboratori di ricerca e dal ristretto ambito dell'automazione industriale per iniziare ad affacciarsi in altri contesti (come l’ufficio, la casa, la smart city) e le loro caratteristiche intrinseche (la capacità di interagire con il mondo fisico, la flessibilità d'utilizzo, l'aiuto che possono fornire nello svolgimento di lavori pericolosi o in condizioni di emergenza) portano molti esperti a considerarli come uno tra i più promettenti trend tecnologici emergenti, uno di quelli che può cambiare la nostra vita quotidiana al pari, se non di più, della diffusione dei PC e della telefonia cellulare.
Sebbene la robotica di servizio sia una tematica in cui le innovazioni tecnologiche sono sorprendenti ed i risultati notevoli (si va dalle self-driving car, all'esplorazione di Marte, dai servizi di telepresenza in ambito aziendale, alla robotica ludica ed educativa a casa e a scuola), c'è un suo sottoinsieme che attira ancora di più l'attenzione e le aspettative del grande pubblico, ed è quello dei droni sempre più protagonisti sulle pagine dei giornali, anche di quelli non specialistici.
Vero è che però bisogna ridimensionare alcune notizie lanciate sui canali di informazione, perché l'imminente realizzazione di servizi basati su droni in grado di portarci libri e pacchetti direttamente sul balcone di casa non sembra proprio dietro l'angolo, considerando le sfide tecnologiche ancora da superare per il conseguimento di tali obiettivi. Ma anche se non si può dire che tutto sia ormai risolto, è sicuramente vero che risultati straordinari nel campo del volo autonomo siano già stati ottenuti e oggetti di questo tipo siano già disponibili a tutti.
Infatti già da qualche tempo nei reparti di elettronica sono venduti prodotti che permettono a chiunque di far volare un quadricottero tramite app per smartphone o tablet dal funzionamento facile ed intuitivo, nei quali la concentrazione di tecnologia è notevole. Il loro software di controllo, nonostante le prestazioni limitate delle CPU embedded, è in grado di analizzare i dati di numerosi sensori (accelerometri, giroscopi, magnetometri, ecc.) e di gestire in tempo reale tutti i motori dell'aeromobile in modo da eseguire i comandi ricevuti pur mantenendo un volo stabile (riuscendo perfino a controbilanciare eventuali perturbazioni dell'assetto). Se si considera l'esperienza necessaria ad un aeromodellista per far volare un elicottero radiocomandato e la si paragona alla facilità con cui chiunque può ottenere un risultato perfino migliore con questi quadricotteri, si comprende il loro contenuto tecnico.
Questi mezzi possono essere utilizzati con buoni risultati per riprese aeree con qualità HD o per divertimento ed acrobazie (sono disponibili perfino giochi che usano la realtà aumentata), ma lo sviluppo di vere e proprie applicazioni robotiche è ostacolato da alcuni fattori: il payload e la navigazione. La capacità di carico è estremamente modesta perché, per contenere i costi, i motori non forniscono sufficiente potenza per sollevare un peso superiore a quello del velivolo stesso e la navigazione è possibile sostanzialmente solo a vista, perché il limitato angolo visuale ottenibile tramite le ottiche a bordo non consente di rilevare ostacoli posti lateralmente.
Queste limitazioni non sono però dovute a problematiche inerenti la tecnologia, bensì alla scelta commerciale di fornire un prodotto adatto ad una distribuzione di massa a costi limitati, infatti droni più professionali forniscono prestazioni decisamente superiori. In particolare possono essere dotati di motori più potenti o in numero maggiore (si possono avere configurazioni a sei, otto o più rotori) per permettere il trasporto di carichi più pesanti (ad esempio telecamere professionali dotate di cestelli motorizzati per direzionare le riprese indipendentemente dal movimento del volo). Nel caso di questi droni è anche possibile l'integrazione di altri sensori (come sensori per il monitoraggio di parametri ambientali o videocamere termografiche) o canali di comunicazione (ad esempio con tecnologia LTE) rendendoli adattabili a diversi tipi di applicazioni.
Un'ulteriore caratteristica dei droni di alto livello è la disponibilità di sistemi di pilotaggio automatico simili a quelli utilizzati dagli aerei. Questi sistemi permettono il tracciamento di una rotta tramite posizioni GPS, dopodiché sono in grado di controllare il drone autonomamente (a meno che si voglia intervenire direttamente nel caso si verifichino situazioni critiche), reagendo anche alle condizioni ambientali e ad eventi imprevisti.
Ma benché molte limitazioni possano essere superate utilizzando prodotti più performanti o architetture software più aperte, esistono ancora delle problematiche su cui devono essere compiuti sostanziali passi in avanti, prima di poter sviluppare applicazioni effettivamente utilizzabili in campo. In particolare due aspetti specifici devono essere considerati con attenzione: l'autonomia di volo e la legislazione sui droni.
Una caratteristica fondamentale dei droni per sperimentazioni scientifiche sono le dimensioni ridotte, normalmente il peso è limitato a pochi chilogrammi. Questo è dovuto fondamentalmente al fattore costo: un velivolo piccolo costa meno sia per la costruzione, sia per la manutenzione, e in questo modo si può dimostrare che un'applicazione realizzata con i droni è più efficiente e meno costosa della stessa realizzata con un aeromobile tradizionale (ad esempio un elicottero).
Però le limitazioni di peso portano anche ad una limitazione dell'autonomia. I motori più adatti per i droni sono quelli elettrici, purtroppo però le batterie, pur costituendo il peso maggiore di tutto l'apparecchio, non consentono autonomie di molto superiori ad un'ora. L'utilizzo di una configurazione ad ala fissa porta a consumi inferiori, ma in ogni caso non si superano le poche ore di volo.
Esistono diverse soluzioni al problema, ma devono ancora essere compiutamente realizzate, ad esempio dotare il velivolo di una fonte di energia più leggera e duratura (come le celle a combustibile miniaturizzate), oppure estenderne l'autonomia con stazioni di auto-ricarica che possano essere utilizzate autonomamente dal drone (soluzione comunemente adottata dai robot aspirapolvere).
La legislazione è un altro aspetto delicato, dato che tutti gli oggetti volanti sono soggetti ad una normativa per questioni di sicurezza e i droni non fanno eccezione, ma il fatto che fino a poco tempo fa tali oggetti non esistessero ha fatto sì che in molti paesi si sia venuto a creare un "buco" legislativo che rende difficoltosa la sperimentazione al di fuori dei laboratori di ricerca (ovverosia al di fuori di ambienti cosiddetti “segregati”). L'Italia è però un'eccezione positiva, dato che a fine 2013 è stato emesso un regolamento specifico per i mezzi aerei a pilotaggio remoto. Questo ci pone in una posizione di avanguardia e permette di iniziare a progettare lo sviluppo di applicazioni che tengano conto anche delle norme di legge.
Nonostante questi aspetti è indubbio che i droni abbiano notevoli potenzialità di sviluppo. La capacità di ignorare la conformazione del terreno ne permette l'utilizzo anche in situazioni di emergenza (alluvioni, terremoti, catastrofi), la possibilità di coprire dall'alto una fetta considerevole di territorio consente di destinarli a compiti di monitoraggio e di ispezione (mappatura del terreno, scansione di edifici e strutture), la grande libertà di movimento, soprattutto all'aperto, che forniscono dà la possibilità di portare una telecamera, o strumenti di misura, in luoghi altrimenti inaccessibili o difficilmente raggiungibili. Per questi motivi si possono immaginare molteplici applicazioni di piccoli droni, sia in città (ad esempio a supporto della mobilità e della sicurezza), sia in ambienti naturali (ad esempio per il soccorso o l'agricoltura), che ci prospettano scenari in cui tale tecnologia può essere di grande utilità.

 

2 - Le tipologie di droni

La denominazione più generalmente riconosciuta per ciò che chiamiamo "drone" è UAV (Unmanned Aerial Vehicle), oppure, con una definizione più recente, RPA (Remotely Piloted Aircraft). Con queste sigle si intendono gli aeromobili che non vengono controllati da un pilota a bordo. Quindi il velivolo può essere guidato o da un pilota remoto (posizionato a terra o a bordo di un altro velivolo) oppure da un sistema autonomo. Quest'ultimo caso è quello di cui si occupa la robotica di servizio, dove la presenza di un pilota viene normalmente destinata ad una funzione di supervisione o di intervento in situazioni critiche (in questo caso il pilota ha più un significato di "garanzia", piuttosto che di guida del velivolo).Gli UAV, come gli aeroplani, si sono evoluti in differenti configurazioni allo scopo di sviluppare caratteristiche di volo diverse che potessero essere sfruttate per vari usi. Una semplice categorizzazione è quella basata sulla forma del velivolo, la quale prevede 4 diverse tipologie: ala rotante, ala fissa, dirigibili ed ala battente (Figura 1).

 

Figura 1 - Varie tipologie di droni

 

I droni ad ala rotante utilizzano una tecnologia simile a quella degli elicotteri, ma, invece di avere un rotore principale per il sostentamento e l'avanzamento ed un rotore di coda per il contrasto al movimento rotatorio provocato dal rotore principale, i droni utilizzano coppie di rotori controrotanti per ottenere la stessa stabilità senza necessitare del rotore di coda. La configurazione più comune è quella a 4 rotori, denominata quadricottero, ma sono possibili anche configurazioni a 6, 8 o più rotori (esacottero, ottocottero, ecc.).
Le caratteristiche principali di questa tipologia di droni sono il decollo e l'atterraggio verticali e la capacità di stazionamento in volo (hovering). Inoltre il controllo singolo di ognuno dei motori e la forma simmetrica del velivolo permette di far volare facilmente questi droni in tutte le direzioni (in avanti, all'indietro e di lato) senza limitazioni. Questo grande controllo del volo viene però ottenuto a scapito dell'autonomia, dato che in questo caso non esiste una portanza aerodinamica che aiuti il sostentamento.
I droni ad ala fissa sono sostanzialmente simili agli aeroplani in scala usati nell'aeromodellismo, la differenza sta tutta nella stazione di controllo (o ground station): completamente manuale nel caso dell'aeromodello, con il tramite di un'applicazione di controllo nel caso del drone.
Questo tipo di droni ha sempre bisogno di uno spazio abbastanza ampio per l'atterraggio ma per il decollo non sempre necessitano di una pista di rullaggio, dato che la leggerezza e l'efficienza aerodinamica di alcuni modelli è talmente grande che possono essere direttamente lanciati in volo a mano, o tramite piccole catapulte.
Le ali fisse forniscono portanza aerodinamica e quindi, a parità di peso e potenza dei motori, permettono di allungare la durata operativa del volo rispetto a quella di un drone ad ala rotante. Ciò li rende adatti ad applicazioni nelle quali sia necessario coprire zone abbastanza ampie di territorio, come ad esempio rilevamenti fotogrammetrici a supporto di opere di ingegneria, studi sulla conformazione geologica del terreno, monitoraggio delle condizioni di colture agricole, ecc.
Un'ulteriore tipologia di droni è quella dei dirigibili, cioè velivoli più leggeri dell'aria. Le caratteristiche sono del tutto simili a quelle dei dirigibili normali, in particolare una lunga durata operativa, basse velocità di crociera e dimensioni voluminose, ma rispetto ai loro fratelli maggiori i droni dirigibili sono particolarmente adatti per l'utilizzo in spazi chiusi ed affollati. Infatti, sebbene ingombranti, la loro leggerezza li rende poco pericolosi per il sorvolo delle persone e la loro stessa conformazione scongiura cadute repentine e rovinose. Inoltre lo spazio chiuso aiuta a mantenere un maggior controllo del volo non permettendo la presenza di forti correnti d'aria.
Per questi motivi le applicazioni principali di questo tipo di droni possono collocarsi all'interno di manifestazioni sportive o di fiere ed eventi importanti, con lo scopo di fornire sia un monitoraggio dei flussi di folla, sia un mezzo per la trasmissione di messaggi pubblicitari o di utilità.
I droni ad ala battente, infine, prendono ispirazione dalla natura e non hanno un corrispettivo nel mondo degli aeromobili tradizionali, perché sono proprio le loro ridotte dimensioni a rendere possibile questo tipo di locomozione.
L'esempio più famoso di drone ad ala battente è lo SmartBird, un gabbiano robotico realizzato nel 2012 dalla Festo.
Lo SmartBird nasce da uno studio del movimento delle ali degli uccelli molto simile a quello condotto da Leonardo da Vinci, in questo caso però la disponibilità di materiali resistenti e leggeri e di fonti di energia compatte ed efficienti ne ha permesso la realizzazione. Il cuore di questo drone è un insieme di ruote dentate e di eccentrici che trasforma il movimento rotatorio di un piccolo motore elettrico nel movimento battente che viene trasmesso alle ali.
L'efficienza aerodinamica è talmente elevata che il drone riesce a sollevarsi da terra autonomamente ed è anche in grado di sfruttare le correnti d'aria (proprio come fanno i gabbiani) per fermarsi in volo ed effettuare un morbido atterraggio controvento (Figura 2).

 

Figura 2 - Lo SmartBird realizza il sogno del volo di Leonardo Da Vinci

 

Esistono anche altre realizzazioni di droni ad ala battente, basati ad esempio sulla forma dei colibrì o delle libellule, ma al momento sono confinati nel contesto dei laboratori di ricerca. La prospettiva è quella di una loro introduzione all'interno di spazi naturali, in cui il drone si possa confondere con la fauna locale.
Questa categorizzazione dei droni basata sulla forma, sebbene utile per descrivere i loro possibili utilizzi in base alle caratteristiche, non è però del tutto esaustiva, dato che la ricerca sui velivoli volanti autonomi è particolarmente vivace e multiforme.
Ad esempio ci sono degli studi promettenti, sebbene al momento non ci sia ancora una realizzazione disponibile, di droni con ali a geometria variabile, cioè velivoli per i quali è possibile il decollo e l'atterraggio verticali e lo stazionamento in volo, ma che sono anche in grado di modificare l'inclinazione dei rotori e la forma delle ali in modo da passare dal volo ad ala rotante al volo ad ala fissa. Ciò permetterebbe di ottenere in un solo velivolo entrambe le caratteristiche di controllo preciso del volo e di lunga durata operativa.
Vengono anche studiate soluzioni come i droni collegati alla ground station da un micro-filamento tramite il quale vengono veicolate sia le comunicazioni che l'energia elettrica1. La motivazione che sta alla base di questa configurazione da "drone al guinzaglio" è la possibilità di garantire una comunicazione con il drone sicura, non intercettabile e senza interferenze, e di consentire al contempo una durata operativa del volo virtualmente infinita.
Insomma questa breve panoramica sui diversi tipi di drone e sulle loro caratteristiche permette di dimostrare ciò che era già intuitivamente evidente, ovvero che la tecnologia dei droni è effettivamente molto versatile e le sue realizzazioni riescono a coprire una vasta gamma di utilizzi ed applicazioni.

 

3 - Legislazione sui droni

Come già scritto tutti gli aeromobili sono soggetti ai codici della navigazione emessi dagli enti nazionali preposti al controllo del volo e quindi sono tenuti a seguire le norme stabilite nei regolamenti emessi da tali enti. A questo obbligo sono sottoposti anche i droni, che sono definiti come mezzi aerei, per i quali la guida non è effettuata da un pilota a bordo. Il problema è che per obbedire a delle leggi il presupposto è che tali leggi esistano, mentre molto spesso, a causa della relativa giovinezza di questa tecnologia, la normativa sui droni in molti paesi non è ancora disponibile.
In questa situazione di "buco" legislativo si aprono due alternative: l'uso selvaggio dei droni (con la speranza che non si verifichino incidenti), oppure il fermo indiscriminato ai voli (come è successo durante recenti inondazioni negli Stati Uniti, quando il supporto gratuito fornito da una ditta produttrice di droni, per aiutare l'individuazione di persone in difficoltà, è stato rifiutato dopo un paio di giorni di operazioni proprio a causa della mancanza di norme a riguardo).
In Italia la situazione è migliore, dato che a metà dicembre 2013 l' ENAC (Ente Nazionale per l'Aviazione Civile) ha emesso il regolamento "Mezzi Aerei a Pilotaggio Remoto" [1]. In questo documento vengono definiti i requisiti da soddisfare per l'impiego di SAPR (Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto), cioè l'insieme del drone vero e proprio più i componenti necessari per il suo controllo (ground station e software).
Lo scopo di queste norme non è quello di scoraggiare l’utilizzo di velivoli potenzialmente pericolosi, sia in termini di sicurezza che di privacy, bensì quello di consentirne la sperimentazione nell’ottica di supportare lo sviluppo di questa nuova tecnologia analogamente a quanto accadde negli anni ‘20/’30 nei confronti della nascente aviazione civile.
Prima di tutto la normativa distingue tra i SAPR e gli Aeromodelli, dove i primi sono destinati all’impiego in operazioni specializzate o in attività sperimentali, mentre i secondi possono essere utilizzati esclusivamente per impiego ricreazionale e sportivo. Dopo questa iniziale distinzione il regolamento classifica i SAPR in base alla massa massima al decollo, che può essere minore di 25 kg oppure uguale o maggiore di 25 kg. Per la prima categoria (cioè quella dei droni normalmente utilizzati nel contesto della robotica di servizio) vengono definite le operazioni di volo di tipo “critico” o “non critico”, in base alle condizioni dell’ambiente in cui viene effettuato il volo, ma gli adempimenti che devono essere compiuti dall’Operatore (cioè l’entità che organizza le operazioni) sono gli stessi; la differenza sta nella necessità di una valutazione preventiva da parte dell’ENAC delle misure e dei documenti prodotti (nel caso di operazioni di volo critiche), oppure nell’autocertificazione da parte dell’Operatore della rispondenza alle norme (nel caso di operazioni di volo non critiche). Per la seconda categoria (cioè quella dei droni con peso uguale o superiore a 25 kg) le differenze nel regolamento risiedono principalmente nelle caratteristiche del velivolo utilizzato, che in questo caso deve essere iscritto al Registro degli Aeromobili a Pilotaggio Remoto e viene considerato più vicino ad un vero e proprio aeroplano piuttosto che ad un apparecchio robotico di dimensioni limitate.
Questo regolamento è un primo passo essenziale verso la possibilità di fornire servizi tramite droni, soprattutto in ambiente cittadino, ponendo i principali requisiti che devono essere soddisfatti per ottenere (o auto-dichiarare) l'autorizzazione al volo, ma presuppone comunque sempre la presenza di un Pilota, non prevedendo la possibilità che il sistema robotico sia completamente autonomo. Quindi uno dei punti fondamentali che sottopone all'attenzione di chi si occupa di questa tecnologia è se debbano essere sviluppati sistemi che includano sempre la supervisione umana, oppure possa essere studiata una soluzione il più possibile automatizzata e che richieda solo sporadicamente un intervento umano.

 

4 - Attività di Telecom Italia

In Telecom Italia la tematica della robotica di servizio viene seguita nell'ambito delle attività del JOL (Joint Open Lab) CRAB (Connected Robotics Applications laB), che è stato recentemente costituito presso il Politecnico di Torino.
Il mandato del JOL CRAB è quello di sviluppare tecnologie, prototipi e concept di servizio in cui i robot interagiscano con la rete da un lato (sfruttando le potenzialità dell’infrastruttura di Cloud Computing) e l’essere umano dall’altro. A questo scopo vengono affrontate le problematiche create dall’utilizzo della robotica di servizio, non solo dal punto di vista tecnologico, legale ed economico, ma anche da quello legato all’interazione tra uomo e macchina (human-machine interaction), cioè aspetti ergonomici, percettivo-cognitivi ed espressivi. Questi temi vengono affrontati con la collaborazione di diversi dipartimenti del Politecnico di Torino e con il Centro Nexa con cui in particolare si studiano gli aspetti legali e giuridici. Ulteriori collaborazioni coinvolgono altre università e centri di ricerca, ad esempio l’ IEIIT (Istituto di Elettronica e di Ingegneria dell’Informazione e delle Telecomunicazioni) del CNR ed il DEI Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione) dell’Università di Padova, oltre a contatti con fornitori e costruttori di robotica sia in Italia che all’estero. L’obiettivo è quello di eseguire trial in campo, in cui provare concretamente e in ambienti reali l’utilizzo di robot di servizio (siano essi robot terrestri, umanoidi o droni). In particolare questo viene realizzato perseguendo alcune linee portanti: l’applicazione del concetto di Cloud Robotics (ovvero l’approccio alla robotica, secondo il quale l’intelligenza del robot invece di rimanere a bordo del robot stesso viene spostata in rete, in modo da poter realizzare robot con maggiori prestazioni ad un minor costo) e l’utilizzo del framework ROS (Robot Operating System) per gli sviluppi software (cioè l’utilizzo di un ambiente di sviluppo per applicazioni robotiche che permette di astrarre la logica dell’applicazione dall’hardware su cui l’applicazione viene eseguita, con un approccio simile a Java o Android, Figura 3).
Tra le varie attività alcune in particolare sono relative alla tematica dei droni: la Cloud Robotics Network Platform per i droni e l'applicazione dei droni alle misure di antenne in campo.

 

Figura 3 - Lo schema esemplifica come il modello ROS permetta l’astrazione dall’hardware

 

4.1 - Cloud Robotics Network Platform

La Cloud Robotics Network Platform nasce con lo scopo di fornire funzionalità a disposizione di applicazioni robotiche accessibili tramite la rete.
L’architettura di questa piattaforma si basa sull’esposizione di API (Application Programming Interface), che possono essere utilizzate per lo sviluppo di applicazioni robotiche sia internamente sia da parte di terze parti. Alcuni dei servizi messi a disposizione dalla piattaforma sono il WDS (Watch Dog System) ed il MDF (Message Discovery Function).
Il WDS permette di gestire il ciclo di vita dei nodi ROS, che sono i componenti atomici con i quali si possono sviluppare le applicazioni ROS. Tali nodi, essendo di solito in relazione con le componenti hardware dei robot, possono ricevere eventi sia attesi che inaspettati. Il compito del WDS è di prevenire accidentali fallimenti dovuti a cause inattese e di mantenere aggiornato lo stato di ogni nodo ROS. Questo stato si riferisce alle API dei nodi ROS (che permettono di utilizzare le funzionalità messe a disposizione dai nodi stessi), che possono essere abilitate o disabilitate tramite il MDF, il quale fornisce anche la possibilità di esplorare lo stato corrente dei nodi.
Un’applicazione già realizzata tramite questa piattaforma è la teleoperazione da remoto di robot, per mezzo della quale è possibile connettere un robot (di qualsiasi tipo, dai rover, agli umanoidi, ai droni, ma per il quale esista un driver ROS) alla piattaforma, ottenendo da essa una web application fruibile da browser, che consente di fornire comandi per dirigerlo da remoto e ricevere da esso lo streaming video. Un’altra applicazione riguarda la sicurezza e permette di gestire dei droni in modo che possano raggiungere autonomamente una posizione GPS, da cui sia stata inviata una richiesta di aiuto, tramite una app per smartphone, dando la possibilità ad un centro di controllo di valutare visivamente la situazione tramite la telecamera di bordo.
Queste applicazioni sono solo esempi di ciò che può essere sviluppato con l’ausilio della Cloud Robotics Network Platform, ma danno già un’idea delle sue potenzialità nel momento in cui una comunità di sviluppatori possa utilizzarla per realizzare applicazioni robotiche.

4.2 - Droni e antenne

Ma per dimostrare più concretamente le possibilità di questa nuova tecnologia può essere utile proporre un’applicazione che tragga spunto dalle esigenze che un operatore di telefonia mobile può incontrare nel suo stesso ambito operativo, ad esempio la valutazione del comportamento radiativo delle antenne installate in campo (cioè i diagrammi d’irradiazione, ovvero l’andamento nello spazio della potenza irradiata), al fine di verificarne la corretta installazione e/o configurazione. Ciò ha ancora più valore con l’introduzione nelle reti 3G e 4G delle antenne attive, ovvero le antenne capaci di mutare il proprio diagramma d’irradiazione, attraverso tecniche di elaborazione numerica dei segnali, tanto su base settore quanto su base utente.
Questo genere di valutazioni è normalmente effettuato in campi di misura dedicati (all’aperto oppure in camera anecoica), dove l'antenna in esame viene fatta ruotare attorno ad un asse e si acquisisce il livello del segnale trasmesso/ricevuto da un’altra antenna di riferimento a distanza costante, ricavando così i diagrammi d’irradiazione dell’antenna nel piano orizzontale e in quello verticale.
Per eseguire lo stesso tipo di misura in campo, dove l’antenna in esame è installata su un traliccio a decine di metri di altezza da terra ed in svariati contesti urbani e rurali, sarebbe invece necessario movimentare lo strumento di misura attorno ad essa ad una distanza costante. In questo caso l’impiego di un drone, con a bordo la strumentazione necessaria, potrebbe confermare in realtà un approccio (uso  per le antenne attive) altrimenti puramente teorico.
La difficoltà nel realizzare questa applicazione sta nella precisione richiesta per eseguire con adeguata accuratezza il controllo di posizione del drone, in modo da poter associare correttamente i livelli di segnale misurato con la posizione spaziale.
Essendo richieste precisioni dell’odine di alcuni centimetri, non è possibile l’utilizzo del solo posizionamento GPS (che fornisce una precisione di circa 4 o 5 metri), però questo obiettivo può essere raggiunto con alcuni metodi, tra cui la correzione di posizione RTK (Real Time Kinematic). Inoltre bisogna gestire il disturbo agli apparati di bordo (sistemi di controllo del drone e strumenti di misura) dovuto al segnale elettromagnetico irradiato dalla stessa antenna in esame.
Quindi in Azienda oggi si sta lavorando sia per raggiungere l’obiettivo di un posizionamento di ordine centimetrico del drone, sia per superare le problematiche di interferenza elettromagnetica, realizzando un nuovo sistema che possa essere facilmente trasportato e utilizzato da tecnici specializzati opportunamente addestrati.

 

Conclusioni

Le caratteristiche dei droni li rendono robot che possono affiancare l'uomo in una vasta serie di situazioni, che possono andare dalle attività lavorative, alla sicurezza personale e del territorio, fino allo svago ed all'utilizzo in campo educativo (alcuni ipotizzano addirittura l'utilizzo di mini-droni per servizi di telepresenza). Le attività di ricerca in ambito accademico sono già molteplici ed anche le imprese puntano su questa tecnologia, prova ne è il numero di start-up che stanno sorgendo sullo sviluppo dei droni.
Nello specifico il lavoro che viene svolto nel JOL CRAB di Telecom Italia – Politecnico di Torino è proprio quello di studiare come superare le problematiche sulla durata operativa di un drone, le garanzie di sicurezza dell'intero sistema senza dimenticare la modalità di fruizione di un'applicazione basata su un drone (human-drone interaction). Il tutto per poter proporre dei servizi utilizzabile o da individui o da aziende.

Bibliografia

  1. ENAC, Mezzi Aerei A Pilotaggio Remoto, Delibera C.d.A. N. 42/2013, Edizione 1, 16.12.2013
 

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