Cosa sono e come funzionano i droni (APR – SAPR – UAS)

0
215

 I Droni sono “aeromobili a pilotaggio remoto” (APR) cioè apparecchi volanti che però non hanno alcun pilota a bordo, vengono cioè pilotati da un computer di bordo o da un pilota che li guida da remoto con un radiocomando. Vengono anche classificati come sistemi a pilotaggio remoto (SAPR).In modo un po’ approssimativo potremmo dire che sono l’evoluzione tecnologica degli aeroplani telecomandati, anche se in realtà sono qualcosa di molto più sofisticato e, come vedremo nei prossimi paragrafi, sono oggetti tecnologicamente molto avanzati che possono essere impiegati in contesti professionali e su lunghe distanze, caratteristiche queste che già li contraddistinguono dai “vecchi” aeroplani radiocomandati.

In linea di massima, sono degli “oggetti volanti” che, mediante un piccolo motore, hanno la capacità di volare negli spazi aperti e consentono di effettuare diverse tipologie di operazioni, come fare scatti fotografici oppure trasportare piccoli pesi. Il fatto però che vengano identificati come aeromobili (anche se a pilotaggio remoto) fa subito capire che, indipendentemente dalla posizione del pilota o dell’equipaggio di volo, le operazioni devono rispettare le stesse regole e le procedure degli aerei con pilota.

APR, aeromobili a pilotaggio remoto, è l’acronimo italiano con cui ormai comunemente identifichiamo i droni ma spesso vengono utilizzate anche altre diciture ed acronimi come RPA (Remotely Piloted Aircraft)RPV (Remotely Piloted Vehicle)ROA (Remotely Operated Aircraft) ma possono anche essere indicati come UAV (Unmanned Aerial Vehicle)  o UVS (Unmanned Vehicle System).

Solitamente sono dotati di una struttura realizzata con materiali leggeri, in modo tale che questi possano volare senza alcuna complicazione, e da una batteria che alimenta il motore degli stessi droni, ovvero che consente alle eliche di potersi muovere e offrire quindi la forza necessaria al drone per spiccare il volo.

Sono disponibili in diverse varianti e versioni, ognuna delle quali si adatta a uno scopo ben preciso. Come vedremo nei prossimi paragrafi i droni possono essere utilizzati in modi diversi, avere applicazioni differenti a seconda del loro funzionamento e delle loro caratteristiche.

Come funzionano

Alcune tipologie di droni vengono controllati con un’app sul tablet, installata sullo smartphone oppure sul computer, mentre altri sono controllati da un telecomando simile a quello progettato per una console per i videogiochi. Prima di perdere il segnale del controller, i sistemi professionali possono raggiungere anche i 2 chilometri di distanza, mentre il dato è decisamente più basso per le tipologie di più bassa qualità. Simili considerazioni possono essere fatte anche per l’autonomia: in genere possono volare per pochi minuti (15-20 per i droni di fascia medio-bassa), ma la durata di volo di un drone professionale può arrivare anche a 1 ora.

droni funzionano principalmente in due modalità:

  1. pilotati con radiocomando che consente al drone di essere guidato in tempo reale da un pilota
  2. non pilotati, in questo caso svolgono in modo autonomo il proprio compito (previa programmazione del “computer di bordo” o con un controllo remoto via software)

Nel primo caso parliamo di RPA -Remotely Piloted Aircraft, la tipologia di drone maggiormente comune per quanto riguarda l’utilizzo personale, di tipo consumer. Si tratta di sistemi dotati di radiocomando grazie al quale il drone verrà pilotato in tempo reale; questi droni consentono di svolgere alcune attività basilari come le riprese video dall’alto. Si tratta comunque di droni che necessitano di un certo livello di pratica per poter essere utilizzati nel migliore dei modi, dato che inizialmente potrebbe essere complesso farli volare e fare in modo che le correnti d’aria non abbiano una ripercussione negativa sullo stesso drone.

Nel secondo caso, invece, parliamo di una tipologia conosciuta col nome di UAV -Unmanned Aerial Vehicle: in questo caso si parla di sistemi che non possono essere pilotati e che svolgeranno autonomamente le diverse operazioni durante il volo. Queste dovranno essere impostate precedentemente al loro utilizzo in modo tale che sia possibile sfruttare il drone secondo quelle particolari esigenze per cui verrà “programmato”. Per esempio, per svolgere la ripresa di un evento, sarà possibile impostare l’altezza di volo, stabilizzare il drone e scegliere le diverse angolature prima dell’evento per poi azionare le stesse impostazioni e lasciare che il drone operi in modo autonomo.

Le diverse tipologie di droni (la loro struttura)

I droni si suddividono in diverse famiglie a seconda delle loro caratteristiche fisiche (hardware), in particolare vengono classificati secondo queste tre distinzioni:

  • CON STRUTTURA A PALE. Si tratta di droni dotati di motore e pale, che hanno lo scopo di offrire un volo stabile che potrà essere comandato mediante l’apposito radiocomando, che deve avere delle frequenze che non siano dannose per la salute di una persona. I droni dotati di motore a pale prende il nome di elicottero se è presente un solo set di pale al rotore. Se i droni dotati di motore e pale hanno più di un set di pale, allora avremo altre tipologie di droni, per la precisione: tricottero se queste sono tre, quadricottero in caso di quattro set di pale, pentacottero se queste sono cinque, esacottero per un drone con sei set di pale e infine ottacottero se si raggiunge il numero massimo di pale presente nello stesso drone, ovvero otto.
  • CON STRUTTURA PLANARE. Esistono anche i droni senza pale i quali sono progettati per planare: in questo caso sono assenti le eliche le quali vengono attentamente sostitute da due grandi ali;
  • CON STRUTTURA IBRIDA. Infine sono presenti le versioni ibride, ovvero droni dotati di entrambi i sistemi (motore e ali) ma anche droni che integrano il volo con il movimento a terra e che quindi possono essere utilizzati grazie a delle ruote (si tratta di droni che vengono utilizzati per scopi maggiormente professionali).

Come accennato i droni sono tecnicamente noti anche come sistemi aeromobili a pilotaggio remoto (APR) e velivoli senza pilota (VSP o UAS – unmanned aircraft systems). Una tecnologia che, ormai, sta conoscendo un vero e proprio boom su scala globale, che va molto al di là dell’impiego a scopo ludico da parte dei ragazzini.

Da un punto di vista tecnico, integrano diversi componenti tecnologici, dai sensori (ad esempio accelerometri, giroscopi, bussola e, in alcuni casi, nei droni professionali, troviamo anche il GPS), ai componenti dei motori stessi (in alcuni esemplari ci sono anche sistemi ESC per controllore la velocità di rotazione), fino a ricevitori radio, telecamere, videocamere, bracci robotici…

Consumer, non commerciali, professionali o commerciali, droni con telecamere, mini droni… insomma, ce n’è per tutti

A seconda del loro funzionamento, delle caratteristiche tecniche, delle dotazioni “extra” (per esempio bracci robotici o droni con telecamere) i droni possono suddividersi in droni professionali (in alcuni casi chiamati anche droni enterprise e/o droni commerciali) e droni non commerciali (più spesso identificati come droni consumer).

1. Droni consumer, non commerciali

I droni non commerciali sono quelli di “uso comune”, quelli cioè per il mercato consumer e solitamente vengono utilizzati “semplicemente” per fare piccole riprese dall’alto (la maggior parte, infatti, sono droni con telecamere) o come intrattenimento. In diversi eventi, fiere, convegni, vengono anche impiegati per intrattenere il pubblico, facendo provare e guidare alle persone questi piccoli oggetti, spesso anche sfidandosi in alcune gare di abilità.

I droni non commerciali, o droni consumer, sono spesso ritenuti poco più di un giocattolo elettronico; sarà per questo che è un mercato che, dopo aver conosciuto un boom negli anni passati, oggi soffre un po’ di crisi (anche se, in questo senso, fanno eccezione di mini droni). Per lo meno questo è quanto emerge negli USA. La Federal Aviation Administration (FAA), l’agenzia del Dipartimento dei Trasporti statunitense che regola e sovrintende ogni aspetto riguardante l’aviazione civile (tra cui anche i droni), ha stimato al 31 dicembre 2018 oltre 900mila modelli noti di droni consumer, droni non commerciali, con una stima di stima di circa1,25 milioni di droni consumer in uso, ad oggi (2019) negli Stati Uniti. Sembrerebbero dati molto significativi ma lo sono un po’ meno se comparati a quelli dei droni professionali o droni commerciali: sempre secondo le rilevazioni della FAA al 31 dicembre 2018, ogni mese negli USA vengono registrati oltre 15mila droni commerciali (che a differenza dei droni consumer devono essere registrati, ogni singolo dispositivo deve essere registrato). Secondo la FAA a fine 2018 e quasi 300mila i droni commerciali registrati (nel solo 2018) e si prevede che nei prossimi cinque anni sarà questa categoria di droni a sostenere il mercato.

2. Droni commerciali, droni professionali

droni professionali, o droni commerciali, sono sistemi più potenti rispetto ai droni consumer e, come fa intuire la classificazione stessa, vengono impiegati in modo professionale e/o per scopi commerciali.

Sono solitamente di dimensioni più grandi rispetto ai droni consumer, hanno caratteristiche e funzionalità tecnologiche più avanzate, una durata della batteria più lunga, rimangono in volo più a lungo e possono compiere viaggi più lunghi rispetto ai droni non commerciali.

Possono anche trasportare pacchi e oggetti, a volte anche di dimensioni e peso rilevanti, contrariamente ai droni non commerciali che, come accennato, vengono impiegati più per uso ludico e di intrattenimento che per attività professionali.

I droni professionali, per esempio, sono adatti anche a reggere telecamere professionali per fare riprese cinematografiche, documentari, riprese in stadi ed arene sportive o durante i concerti…

3. Droni con telecamere

Che si tratti di droni consumer o droni professionali, uno degli usi più comuni dei droni riguarda lo scatto di fotografie o le riprese video dall’alto. Ecco perché la maggior parte di questi “oggetti volanti” sono droni con telecamere.

A seconda della tipologia di drone (consumer o professionale) e, naturalmente, della fascia di prezzo, esistono droni con diversi tipi di telecamera/videocamera incorporata. A seconda delle proprie esigenze, quindi, è bene tenere conto:

  • del tipo di videocamera installata controllando la risoluzione di foto e video che è in grado di produrre (VGAHDFull HD4K, ecc., esattamente come ormai facciamo con gli smartphone);
  • del tipo di stabilizzazione della camera (per attenuare le vibrazioni e rendere ferma l’immagine); i droni professionali sono spesso dotati di un avanzato sistema di stabilizzazione chiamato Gimbal (mantiene ferma la videocamera sul suo asse, per cui le immagini risultano ferme senza sbavature o interferenze da vibrazione o instabilità del drone in volo).

Tra i droni con telecamera più avanzati ci sono anche quelli dotati della cosiddetta funzionalità FPV (First Person View) grazie alla quale i piloti di droni possono vedere in tempo reale le foto scattate dalla fotocamera o le riprese video realizzate dalla telecamera integrata o caricata sul drone.

4. Mini droni (droni piccoli)

Se i droni consumer, secondo le stime della Federal Aviation Administration (FAA) degli Stati Uniti, tenderanno ad avere un calo di interesse (e di mercato), è forse anche perché nel settore consumer ad avere più successo sono i mini droni, piccoli oggetti che soddisfano le esigenze ludiche, di intrattenimento o di piccole riprese foto e video dall’altro che possono avere oggi gli appassionati e chi intende usare i droni non per scopi commerciali e professionali.

I droni piccoli, o meglio mini droni, sono oggetti molto piccoli, spesso stanno nel palmo di una mano e sono costruiti con materiali ultra leggeri. Non sono molto resistenti, nel senso che attutiscono poco la caduta e tendono a rompersi, ma sono certamente l’ideale per imparare a pilotare un drone.

Molti modelli sono mini droni con telecamera, pensati quindi proprio per chi vuole cimentarsi con le foto e le riperse video dall’alto.

In realtà esistono anche mini droni professionali, tutto dipende come sempre dalle caratteristiche tecniche, dalle funzionalità e dalle dotazioni che possono avere i droni.

Ecco allora di cosa tenere conto per scegliere il miglior mini drone, o per lo meno quello più adatto alle proprie esigenze:

  • prestazioni: i mini droni possono essere facilmente trasportati senza particolari restrizioni ma la loro dimensione spesso incide anche sulle prestazioni; è bene dunque verificare che tipo di acrobazie possono fare in volo i mini droni e che stabilità hanno (essendo poco più che giocattoli, per lo meno quelli consumer, è probabile che non reggano bene il vento o che il controllo da remoto non sia perfetto); se si desidera un mini drone per fare volteggi e qualche acrobazia in volo è bene andare almeno sulla tecnologia 2.4 G per avere un controllo efficace da remoto;
  • dotazioni: come accennato i mini droni vengono spesso impiegati per fare i primi passi ed imparare ad usarli ed i mini droni con telecamera sono quelli più diffusi. Se l’interesse va quindi in questa direzione è bene controllare le “dotazioni” del mini drone che si vuole acquistare (tipologia di risoluzioni della telecamera, stabilizzazione, luci LED, ecc. tenendo ovviamente presente che i droni consumer non raggiungono le dotazioni e le elevate prestazioni dei droni professionali);
  • materiali: i mini droni, soprattutto i droni consumer, sono di plastica e altri materiali “poveri” per cui poco resistenti; è facile che si rompano alla prima caduta. Consigliabile quindi acquistare piccole parti di ricambio, soprattutto le eliche. I mini droni professionali sono solitamente più resistenti ma ovviamente il prezzo di acquisto è più elevato;
  • durata della batteria: i mini droni hanno batterie piccole e spesso poco durature; è bene quindi tenere conto di questo parametro in funzione delle proprie esigenze.

Ricordiamo che per pilotare qualsiasi tipo di drone con peso uguale o superiore ai 250 grammi è necessario essere in possesso del patentino, di un’assicurazione (obbligatoria anche per droni con peso inferiore a 250grammi), e dell’immatricolazione del drone.
Per Patentino Online si intende l’Attestato A1-A3 Categoria Open.