Il Drone

DRONE

I Droni "la mia storia"

La mia storia.

I nuovi modelli di Drone ormai sono pronti a volare appena tolti dalla scatola. Non serve sapere di elettronica o aeromodellismo. Io invece, così come nel modellismo, iniziai da zero, acquistando un pezzo per volta ed assemblando così il mio Drone basato sui requisiti che mi ero dato.

Il 17 gennaio 2014 acquistai il frame Dji F550 ed iniziai ad elaborarlo.

Il mio drone è un insieme di strumenti, costruito un po’ per volta, sul frame di un esacottero, ovvero un drone con 6 motori elettrici. Ho montato inizialmente il Flight Controller, detto anche computer di bordo. Ho scelto il Wookong-M, il massimo in termini di stabilità a quei tempi. A questo sono stati collegati l’IMU, (che non è una tassa, ma l’Inertial Measurement Unit), ovvero la piattaforma inerziale per correggere i movimenti indesiderati del drone e mantenerlo stabile. Poi la PMU (power management unit), l’unità di gestione dell'alimentazione elettrica dal Flight Controller agli ESC (elettronic speed controller), che controlla i giri dei motori elettrici.

Il radiocomando è un Futaba T8FG a 2.4 GHz (la Futaba nel 1948 faceva valvole per ricevitori radio) e la ricevente è collegata al sistema attraverso un canale S-Bus, che permette di usare un solo cavo per controllare fino a 16 servomeccanismi e che ne semplifica le regolazioni pur dando maggiori possibilità di programmazione. Il 26 febbraio 2014 feci il primo test in casa. Una di quelle cose che si dice “non fatelo a casa”! Comunque assicurai con tre cordini il drone al termosifone e due mobili, giusto per capire se tutti i collegamenti elettrici, eliche, impostazioni software fossero corretti. Quindi il 03 maggio 2014 feci il primo volo nel parcheggio di via Milano a San Donato Milanese.

Avevo dotato il drone di una piccolissima microcamera per documentare l’evento.

Questo video non mi bastava, per cui installai una Gimbal, che è un giunto cardanico che permette la stabilizzazione della videocamera (la GoPro in questo caso) su due assi e annulla, entro certi limiti, sia le oscillazioni indesiderate dovute alle turbolenze, sia il rollio e il beccheggio che si genera naturalmente durante gli spostamenti destra-sinistra e avanti-dietro del drone. Per la gestione della Gimbal aggiunsi una piccola batteria anche in previsione di utilizzi successivi. La GoPro mi dava così modo di avere filmati più stabili e di migliore qualità, ma non era ancora abbastanza. Acquistai un sistema di trasmissione video così da poter vedere in FPV (First Person View) cioè un sistema di pilotaggio remoto nel quale potevo vedere come se fossi realmente a bordo del drone. Prima attraverso un ricevitore e il telefonino poi con gli occhiali della Fat Shark. Non ero ancora soddisfatto e aggiunsi un sistema OSD (on screen display), che aggiunge alla trasmissione video le informazioni, in tempo reale, sullo stato del drone come la tensione di carica delle batterie, la velocità di volo, l’altezza, la distanza dal punto base (Home Point), la posizione orizzontale, il numero di satelliti GPS agganciati. Il drone è dotato di un sistema di sicurezza (fail-safe) che prevede, alla eventuale perdita del segnale del radiocomando o su mia istruzione, un ritorno programmato e automatico al preciso punto di partenza (RTH return to home). Nel febbraio 2016 ho poi seguito un corso sui Droni presso Futura Elettronica Group di Gallarate (VA).

La Storia.

Se escludiamo i militari, come il Predator del 1994, e tutti i loro segreti, la storia dei Droni cominciò in Italia, a Ivrea, nel 2005 nel bar Arduino, dove si ritrovavano, dopo il lavoro, gli ingegneri di Telecom Italia e di Olivetti. Tra un Martini e un tramezzino questi nostri pionieri cominciarono ad immaginare un hardware modulare, open source, per gestire sensori e motori elettrici per piccoli robot.

Il progetto Arduino, che da quel bar ha preso il nome, doveva servire a far esercitare gli studenti di informatica e ingegneria elettronica, ma il team andò oltre, e creò una scheda molto economica e facile da programmare.

Nel 2005 l’aeromodellismo aveva già dimostrato che le batterie Lipo (polimeri di litio) e i motori brushless (senza spazzole) erano potentissimi e affidabili.

Nel 2006, poi, la Nintendo lanciò sul mercato la Wii, la console di videogiochi che invece di un gamepad usa accelerometri e sensori di posizione. Con questi sensori e i giroscopi estirpati dalle “racchette da tennis della Wii” e assemblati ad Arduino, i primi appassionati cominciarono ad affollare i campi di volo. Gli aeromodellisti, abituati a balsa e motore a scoppio, erano vistosamente perplessi. Ma già nel 2010 la Parrot francese commercializzò il primo drone di successo e nel 2013 la Dji presentò il Phantom che ha portato i droni nelle mani dei videoamatori più evoluti.

Di conseguenza il legislatore.

Spendo due righe sul Regolamento sapendo che potrebbe essere superato prima della pubblicazione del mio Sito.

Il 31 gennaio 2021 entrerà in vigore il nuovo regolamento europeo sui droni, che sostituirà il regolamento ENAC Italiano e riguarderà il passaggio di competenza dall’ENAC all'Agenzia Europea per la Sicurezza Aerea.

In un momento di forte diffusione dei droni, sia a scopo ricreativo, che a scopo commerciale (es. consegna a domicilio di prodotti), l’obiettivo principale sarà di uniformare le regole di utilizzo per i vari paesi europei.

I punti principali sui quale verte il Regolamento sono: la stipula della assicurazione verso terzi, il peso e l’utilizzo del drone.

In dettaglio il pilota, di età necessariamente superiore a 16 anni, nel caso in cui utilizzi un drone di peso superiore a 250g, deve essere dotato di patentino apposito, ottenuto attraverso il sostenimento di un esame online sul sito dell’ENAC. I droni di peso superiore a 250 grammi devono poi essere registrati sull’apposito portale di D-Flight. È consentito il volo al massimo di 150m di altezza e 500m dal pilota, ma solo in determinate aree. Per questo ENAC ha pubblicato sul sito D-Flight una mappa consultabile per gli iscritti.

Inoltre, il nuovo regolamento europeo elimina l’attuale distinzione basata sullo scopo del volo e divide in 3 categorie le operazioni di utilizzo di un drone, sulla base del rischio correlato allo specifico utilizzo.

Le 3 categorie sono OPEN, SPECIFIC, e CERTIFIED. Le prime due comprendono l’utilizzo di droni da parte sia di amatori sia di professionisti, mentre la terza riguarda solo operazioni complesse e di conseguenza operatori certificati. A quest’ultima in particolare si applicano le regole aeronautiche, ed è pertanto richiesta una licenza specifica per il pilota da remoto.

La categoria OPEN è suddivisa in 3 sottocategorie, A1, A2, A3. Le suddivisioni si riferiscono alle diverse tipologie di volo che possono essere effettuate e al tipo di droni utilizzati.

Le prime due richiedono che il pilota abbia sostenuto un corso di formazione online apposito organizzato dall’autorità competente e superato con esito positivo il relativo esame. Per rientrare nella categoria il peso massimo del drone utilizzato non deve superare i 25 kg, e bisogna rispettare i limiti di 120m di altezza volando a vista.

Il drone deve inoltre recare il marchio CE, mentre gli scopi principali dei voli per questa categoria sono principalmente quelli ricreativi.

Con la categoria SPECIFIC, la soglia di rischio di utilizzo del drone si alza leggermente, e sono pertanto previste autorizzazioni speciali. Si tratta della categoria potenzialmente più interessante a livello commerciale, perché è il caso tipico dei droni di consegna. Infatti, per questa categoria di voli non sono previste quote massime di altezza, ed è consentito il volo BVLOS (Beyond Visual Line of Sight), ossia non a vista, necessario per la consegna a distanza della merce.

Per la categoria CERTIFIED, invece, è necessaria la licenza del pilota da remoto, il quale deve essere qualificato in ragione dell’alto potenziale pericoloso del volo (a titolo esemplificativo, trasporto di persone o di materiale pericoloso).

È importante sottolineare che tutti i droni di peso superiore ai 250 grammi devono essere registrati su sito di D-Flight. Lo stesso vale per i droni di peso inferiore, ma dotati di telecamere in grado di raccogliere dati personali. La regolamentazione della privacy è un aspetto molto importante nell’esame ENAC e da tenere in considerazione.

I Droni di oggi.

Il mondo dei Droni ha una crescita incredibilmente rapida e i suoi regolamenti nazionali ed europei hanno una evoluzione che appena avrò finito di scrivere saranno già cambiati. In questo ultimo periodo (il Lockdown) si stanno introducendo i regolamenti europei al posto di quelli italiani.

Infatti, nel mese di aprile 2020, ho sostenuto e superato un esame online gestito da ENAC (Ente Nazionale Aviazione Civile), che mi ha conferito l’Attestato di Pilota di SAPR per i voli non critici. Cioè non posso far volare il mio drone su impianti petrolchimici o assembramenti di persone. Forse non era necessario un esame a capirlo, ma bastava un po’ di coscienza!

Ho anche registrato il mio drone e mi è stata assegnata una targhetta QrCode che mi identifica da applicare sul drone. L’assicurazione è oggi obbligatoria ma io l’ho avuta da sempre.

Ricordo che ce ne fosse bisogno, i droni possono essere molto pericolosi! Sono fatti di materiali taglienti e se cadono dall’alto possono provocare ferite. Oggi le tecnologie applicate hanno in qualche modo fatto passi enormi, ma bisogna seguire sempre le regole e stare attenti.

Gli appassionati di video o fotografia hanno oggi a disposizione Droni con ottiche che raggiungono la risoluzione 48 MegaPixel offrendo risultati fotografici notevoli, e con ottimo livello di dettaglio. Anche video di altissima qualità, in 4K e HyperLapse in 8K e la cui autonomia supera abbondantemente la mezzora.

Grazie ai numerosi sensori, alcuni Droni, ci riconoscono e ci seguono continuando a filmare. Posso rilevare i movimenti delle nostre mani ed interpretare così le nostre istruzioni di volo anche senza l'uso del radiocomando. Con le modalità pre-programmate, il drone ci segue, si muove di conseguenza e vola in cerchio mantenendo il soggetto inquadrato, mentre in modalità helix compie una manovra a spirale in su, sempre mantenendo il soggetto nell'inquadratura.

La sicurezza è, come avevo anticipato, un elemento importante. Alcuni Droni hanno il sistema APAS 3.0 che evita di fatto al drone di andare a sbattere contro eventuali ostacoli sfruttando i sensori di cui è equipaggiato. Con la funzione Active Track il drone ci segue e, autonomamente, evita gli ostacoli o i rami degli alberi, decidendo in autonomia la traiettoria migliore. Altra caratteristica che va in aiuto dei fotografi è SmartPhoto, infatti il drone è in grado di riconoscere cinque categorie di scene (tramonti, cieli blu, prati, neve e alberi), ed ottimizzare le impostazioni della fotocamera di conseguenza.

Il sistema AirSense, oggi montato anche su droni per uso ricreativo, segnala la presenza di eventuali altri velivoli in prossimità della zona di volo. Il sistema di trasmissione OcuSync 2.0, consente di scegliere in modo automatico la frequenza radio con il segnale più forte, e grazie anche al controllo delle interferenze, è possibile ricevere le immagini dal drone in modo stabile fino a 6 km di distanza dal radiocomando (che diventano 10 negli Usa in conformità con le norme della FCC).

Mavic Air 2

Un nuovo Drone da poco tempo ha parte della mia attrezzatura per foto e video. Il drone è molto facile da pilotare, ma per poter avere un buon risultato occorre però molto allenamento e conoscenza delle principali tecniche di ripresa. In ogni caso il DJI Mavic Air 2 aiuta molto. Infatti posso impostarlo affichè mi segua autonomamente in una pedalata o posso fargli compiere delle riprese programmate di grande effetto. Con i suoi sensori è in grado di evitare gli ostacoli e con una manovra elusiva addirittura superarli per mantenermi sempre inquadrato. Il Mavic Air 2 con il sistema APAS 3.0 e l’Active Track in modalità Trace, gira proprio intorno agli ostacoli come se a pilotarlo fosse veramente un essere umano. Mi può seguire in autonomia stando dietro, ma anche davanti o di lato. In questo ultimo caso occorre una maggiore attenzione perché non sono presenti i sensori sul fianco del Drone. Chissà quante volte avrete visto su YouTube o i Social snowborder, rider, sciatori o escursionisti filmati dal drone in sicurezza.

La macchina è quasi perfetta, ma l’uomo deve sempre supervisionare tutto. Ci sono ancora dei limiti per questa tecnologia. I rami più sottili o qualche cavo telefonico potrebbero non essere visti dalle telecamere anteriori o posteriori del drone, per cui meglio non fidarsi.

Quando lo posiziono in Hovering lui sta perfettamente fermo e, con la stabilizzazzione su 3 assi del Gimbal, mi permette di ottenere riprese di altissima qualità.

Una grande sicurezza è il sistema automatico di ritorno al punto di decollo (return to home).

Tre diverse modalità di pilotaggio sono Normal, Sport dove il Drone escludendo i sensori può raggiungere velocità prossime ai 70 km/h o Tripod per ottenere dei filmati di livello cinematografico.

Dal lato fotografico manca la possibilità di regolazione del diaframma e il sensore è di poco più di mezzo pollice. Però si può scattare in Raw, per poter poi elaborare le foto con Lightroom o Photoshop. Le foto sono a 48 Mpx e si può usare la funzione di Bracketing a 3 e 5 scatti o anche il modo HDR.

I video sono in UltraHD ovvero in 4K sino a 60 fps. Il che garantisce una discreta fluidità e un effetto più cinematico ed è disponibile anche la possibilità di eseguire degli HyperLapse. Questo Drone è da considerarsi all'altezza di un fotoamatore o videomaker evoluto.

Il sistema di trasmissione radio è OcuSync 2. Questo permette un volo fino alla distanza di 10 km in America e di 6 km in Europa. MA ATTENZIONE in Italia massimo 500 metri. Il regolamento ENAC è categorico e le multe sono salatissime!

Per pilotarlo occorre aver superato un esame online sul sito dell’ENAC (ente nazionale aviazione civile), chiaramente avere una adeguata assicurazione e non farlo volare in zone proibite (aeroporti, carceri, città, industrie) o spazi aerei regolamentati.