Il documento esplora i droni, noti anche come UAV, le loro origini militari, il funzionamento dei multirotori e i vari tipi di configurazioni. Vengono discutibili diversi strumenti e campi di applicazione, come videoriprese, agricoltura di precisione e monitoraggio ambientale. Inoltre, il testo evidenzia le normative ENAC e i potenziali usi futuri dei droni in operazioni di soccorso e trasporto.

1. Droni e campi
professionali di
applicazione

2. Che cos’è un Drone ?
UAV : Unmanned Aerial Vehicle
APR : Aeromobile a Pilotaggio Remoto
RPAS : Remotely Piloted Aircraft Systems
L’origine è militare: negli anni ‘30 del secolo scorso la marina britannica aveva
sviluppato un bersaglio telecomandato per esercitazioni di tiro derivato dal
biplano DH 82 Tiger Moth(“falena tigrata”) e denominato DH 82B Queen Bee
(“ape regina”). La marina americana si era basata sul Queen Bee per costruire
un proprio modello che in omaggio all’originale aveva chiamato Drone (“fuco”),
continuando così il tema entomologico.

3. Come funzionano?
Il multirotore vola agendo esclusivamente sulla velocità di rotazione dei gruppi
elica/motore, nessun’altra parte meccanica e’ in movimento. Eccezione: il
‘tricottero’ richiede un servo per il movimento del motore di coda.
Nel multirotore esistono due tipi di eliche:
Destrorse (pusher o CW Clock Wise)
Sinistrorse (standard o CCW Counter Clock Wise)

4. Le forze in gioco
Ogni accoppiata motore-elica produce due componenti di forza utili a governare il multirotore:
SPINTA e MOMENTO TORCENTE (coppia)
Regolando queste due forze si può spostare il multi in qualsiasi direzione nello spazio
Per mantenersi in equilibrio sull'asse Z (YAW o IMBARDATA) il momento torcente dei motori 1-3 deve essere uguale e contrario a
quello sviluppato dai motori 2-4. Per l’equilibrio degli assi X e Y la somma delle spinte sui motori 1-3 (ROLL o rollio) e 2-4 (PITCH
o beccheggio) deve essere uguale.
Per il movimento si mantiene un angolo di ROLL o PITCH diverso da 0.
Nell' esempio, controllando la velocità dei motori 1-3 (aumentando 3 e diminuendo 1)
il momento rimane costante ma cambia l'inclinazione facendo ruotare il quad sull’asse x.
Yaw Per la rotazione sull’asse z si modificano le velocità delle due coppie in modo
che la differenza di momento torcente faccia ruotare il quad.
La somma delle forze però deve rimanere costante quindi si agisce aumentando
la velocità di una coppia e diminuendo l'altra
X
Y
Z

5. Configurazioni
Di norma le configurazioni degli APR a multirotori vanno da
3 a 8 motori, le varie configurazioni, hanno rispettivamente
pregi e difetti che le caratterizzano, ad esempio nelle
configurazioni di numero pari troviamo le varianti “I” e “X”,
rispettivamente la “I” rimane più agile nei movimenti avendo
gli assi Y X allineati a quelli dei motori ma meno stabile e
più soggetta a vibrazioni dato che è solo un motore a
stabilizzare quell’asse, la configurazione a X rimane stabile
ma un pò più lenta nei movimenti, quindi la nostra scelta
andrà molto in base alluso che ne faremo e se abbiamo un
quad, esa o octo.
Un’altra configurazione è quella coassiale, Y6, X8 sono
configurazioni dove due motori vengono sovrapposti,
questo non và a favore del payload, dato che la forza viene
persa in parte in turbolenze, ma questa configurazione
favorisce stabilità e sicurezza di volo.

6. APR Multirotori ma non solo
Aereomobile non è solo il multirotore, ma tutto ciò che viene usato per scopo
lavorativo e sorvola la superficie terrestre.
Lavorativamente parlando il mezzo che più si alterna nei ruoli con il multirotore
è il l’ala fissa, questo veicolo utilizza un solo motore e ha una larghezza alare
che và dai 60cm ai 3mt, il principio è lo stesso, ha un motore brushless ,un esc
al suo interno,il fatto che ha un solo motore e la sua superficie lo portano a
un’autonomia di volo anche di 60min, questo ci permette di lavorare
ove possibile su grandi superfici con un
grande risparmio sui tempi.

7. Normativa Enac
Quali sono i criteri con cui Enac distingue aereomodelli e aereomobili?
Tipo di veicolo? Peso? Area geografica di volo? No!
Aereomodello Aereomobile

8. Quindi in area non critica…
Aereomodello Aeremobile
Ma passiamo oltre...

9. Principali Strumenti
● Fotocamere
● Termocamere
● Camere Multispettrali / Iperspettrali / Spettrografi
● Lidar

10. Fotocamere

11. Gimbal
Usufruendo di giroscopi e accelerometri, permette dei
movimenti fluidi sui 3 principali assi X,Y,Z, e l’assorbimento
di movimenti e vibrazioni esterne.

12. Termocamere radiometriche
La termocamera (anche detta telecamera termografica) è una
particolare telecamera, sensibile alla radiazione infrarossa, capace di
ottenere immagini o riprese termografiche.

13. Camere Multi, iper spettrali
Un sensore multispettrale è uno strumento in grado di registrare la quantità
di energia riflessa di oggetti della superficie terrestre nelle diverse lunghezze
d'onda dello spettro elettromagnetico (generalmente visibile e infrarosso). Il
sensore multispettrale restituisce quindi un'immagine multibanda e
consente, attraverso l'analisi della risposta spettrale nelle diverse bande
acquisite, di estrarre informazione territoriale e produrre accurate mappe
tematiche con l'utilizzo dei classificatori.

14. Principio riflettanza
Il colore è una caratteristica psicofisica soggettiva, cioè esiste solo negli occhi e nel cervello
dell'osservatore umano; non essendo una caratteristica propria di un oggetto, si è sentita la necessità di
trovare una o più grandezze che potessero renderlo misurabile in modo standardizzato, per poterlo
classificare e riprodurre. Utilizzando tecniche per l'analisi colorimetrica è addirittura possibile arrivare ad
una prima analisi chimica del materiale superficiale che si sta analizzando, a tale scopo ricordiamo le
analisi di risposta spettrale (multispettrale e iperspettrale) analizzano lo spettro di riflettanza
di una superficie, tali misure restituiscono come risposta
molti più dati di quelli strettamente necessari all'analisi
colorimetrica della superficie. Analizzando tali dati
con metodi particolari e confrontandoli
a quelli opportunamente misurati dai
campioni di materiale pigmento puro è
possibile avere molte informazioni
sull'oggetto studiato.

15. LiDAR Light Detection and Ranging
E’ una tecnica di telerilevamento che permette di determinare la distanza di un oggetto o di una
superficie utilizzando un impulso laser. Come per il radar, che al posto della luce utilizza onde radio,
la distanza dell'oggetto è determinata misurando il tempo trascorso fra l'emissione dell'impulso e la
ricezione del segnale retrodiffuso, questo permette di generare una nuvola di punti densa ad alta
precisione per una rappresentazione 3D deelle superfici circostanti.

16. Principali campi di utilizzo

17. Video riprese e fotografia
L’ambito più diffuso di utilizzo per hobbisti e
professionisti, in questo caso il nostro gimbal dovrà
avere necessariamente una piastra che evita il
passaggio di microvibrazioni e possibilimente uno
shotter remoto per scattare da remoto le nostre foto.

18. Rilievo strutturale / funzionale

19. Rilievo fotovoltaico, termico / spettrale
Un solo fine, identificare le problematiche che possono portare a una perdita di
resa dell’impianto e a un veloce degradamento dello stesso.

20. Agricoltura di precisione
L’ agricoltura di precisione consente di gestire le operazioni
colturali con approccio differenziato per dose, epoca e luogo.
La coltura e' principalmente influenzata da fattori statici e dinamici, e da
un’ambiente eterogeneo. Con l’aiuto della Precision Farming possiamo agire
con due tipi di approccio, quello della gestione agronomica mirata attraverso
tecnologia VRT e quello della raccolta selettiva.
I risultati portano ad un risparmio di pesticidi,
disserbo, dunque ad un minor impatto
ambientale e un miglioramento della qualità
del prodotto.
Si utilizzano camere termiche e spettrali.

21. Aerofotogrammetria e rilievo LiDAR
L' Aereofotogrammetria permette di creare una vista 3D
della superficie terrestre con un indice di esattezza
altissimo; attraverso l'elaborazione di
una serie di foto realizzate con ottica calibrata,
impostandone l'altitudine possiamo arrivare
a conoscere ad esempio i volumi di roccia in
una cava o a calcolare le vie di sfogo di fiumi
e torrenti così da prevenire esondazioni.
Le stesse tecniche possono essere utilizzate
anche in edilizia o archeologia.

22. Campi di applicazione
● Edilizia
● Beni culturali
● Dissesto idrogeologico

23. Monitoraggio cave e discariche
Il monitoragio di cave e discariche permette
la corretta stima dei volumi da rispettare,
temperature ed una esatta progettualità futura.

24. Sicurezza
UTILI a 360°, vengono utilizzati per operazioni specializzate di Polizia, Vigili del
Fuoco, Metronotte, per il monitoraggio di aree critiche e/o prima di un
intervento tenico ritenuto critico.
In Germania vengono utilizzati anche nelle grandi stazioni ferroviarie per
evitare i graffiti sui treni.

25. Soccorso
Ancora molto sperimentale: i droni si stanno facendo posto anche nella gestione
del primo soccorso, portando defibrillatori, salvagenti in mare, medicinali di primo
soccorso, e coadiuvando la ricerca dei dispersi in montagna.

26. Trasporto
Seppur possibile il trasporto di qualsivoglia oggetto
(dimensioni permettendo) su un drone, sembra assai
improbabile che arriveranno mai a sorvolare le nostre teste
con pacchi o un bel piatto di spaghetti!!

27. Grazie!
antonio@apritalia.com
afeliziani
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antoniofeliziani
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