Di droni si parla ormai da anni, ma solo di recente sono entrati nel linguaggio di ogni giorno. Ce li ha resi familiari, purtroppo, la guerra che la Russia ha scatenato contro l’Ucraina quasi cinque anni fa. Quel conflitto – che Putin continua a chiamare “operazione militare speciale – ci ha fatto capire che questo strumento di volo ha cambiato radicalmente lo scenario bellico, ma sta cambiando e cambierà sempre di più anche i sistemi di trasporto e di controllo nella vita civile.
Da ciò l’importanza di occuparcene immediatamente e di recuperare eventualmente il tempo perduto. Lo sta facendo, non da ora, l’Università Alpe Adria di Klagenfurt, dove è stato creato un laboratorio a cielo aperto per mettere alla prova le tecnologie di volo del futuro, studiando il comportamento dei droni anche in presenza di vento, correnti d’aria e variazioni di luminosità. È l’Outdoor Drone Space Austria (Odsa), la nuova infrastruttura dell’ateneo, realizzata all’interno del Lakeside Science & Technology Park. Un’arena tecnologica di 1.000 metri quadrati, unica nel suo genere in Europa, che offre ai ricercatori la possibilità di sperimentare soluzioni innovative per la navigazione e il controllo dei droni, sia pilotati da remoto, sia a guida autonoma. Proprio lo sviluppo di sistemi di volo autonomo rappresenta uno degli ambiti su cui si concentrano maggiormente le attività di ricerca dell’ateneo carinziano.
Un laboratorio a cielo aperto per sperimentazioni sempre più realistiche
L’Outdoor Drone Space Austria misura 50 metri di lunghezza per 20 di larghezza ed è delimitato da una rete di protezione sostenuta da 14 pilastri d’acciaio alti 15 metri. La struttura consente di svolgere attività di sperimentazione all’aperto in un ambiente protetto, nel quale i ricercatori possono osservare e analizzare il comportamento dei droni in condizioni difficilmente riproducibili all’interno di un laboratorio.
Uno degli elementi più innovativi è il sofisticato sistema di rilevamento ottico Qualisys, che permette di tracciare la posizione e i movimenti dei droni con una precisione millimetrica. Le informazioni raccolte consentono di confrontare la traiettoria effettivamente percorsa con quella stimata dai sistemi di navigazione di bordo, fornendo dati fondamentali per valutarne e migliorarne le prestazioni.
La nuova infrastruttura completa le possibilità di sperimentazione già offerte dalla Drone Hall, il laboratorio indoor inaugurato nel 2019, anch’esso situato nel Lakeside Science & Technology Park. Con una superficie di 150 metri quadrati, un’altezza di 10 metri e un sistema di 37 telecamere ad alta precisione, la Drone Hall consente di studiare il comportamento dei droni in un ambiente completamente controllato.
Le due strutture permettono ai ricercatori di seguire un percorso di sviluppo progressivo: dalla simulazione digitale ai test indoor fino alla sperimentazione outdoor, dove è possibile verificare l’affidabilità delle tecnologie in un ambiente più vicino a quello reale, individuando eventuali criticità che potrebbero non emergere durante le prove in laboratorio.
«Uno degli obiettivi principali della nostra ricerca – spiega Yannick Morel, ricercatore dell’Università di Klagenfurt – è sviluppare droni capaci di navigare e prendere decisioni autonomamente, anche senza fare affidamento sul Gps. Per raggiungere questo risultato è fondamentale poter verificare il funzionamento dei sistemi non soltanto attraverso simulazioni o test indoor, ma anche in un ambiente più vicino a quello reale. All’aperto entrano in gioco fattori come il vento, le correnti d’aria e le variazioni di luminosità, che possono influenzare il comportamento dei droni e l’affidabilità degli algoritmi di navigazione
La sfida dei droni capaci di volare senza Gps e senza pilota
Tra i principali filoni di ricerca dell’Università di Klagenfurt spicca lo sviluppo di sistemi di volo completamente autonomi, capaci di orientarsi in ambienti sconosciuti, riconoscere ostacoli, pianificare percorsi e adattare le proprie decisioni alle condizioni circostanti, anche senza fare affidamento sui sistemi di navigazione satellitare, come il Gps.
Una sfida tecnologica che richiede l’integrazione di sensori, telecamere, sistemi di elaborazione dei dati e algoritmi avanzati di navigazione. A differenza dei droni pilotati da remoto, i sistemi autonomi devono essere in grado di interpretare ciò che accade intorno a loro e decidere come agire, senza dipendere da istruzioni continue provenienti da un operatore.
Dalla ricerca alle applicazioni: industria, agricoltura e soccorso
Le tecnologie sviluppate nei laboratori di Klagenfurt aprono prospettive in numerosi settori. In ambito industriale i droni possono essere impiegati per il monitoraggio e l’ispezione di infrastrutture e impianti, raggiungendo aree difficilmente accessibili e contribuendo a rendere più efficienti e sicure le attività di controllo e manutenzione.
In agricoltura i droni possono supportare il monitoraggio delle coltivazioni, raccogliendo informazioni preziose sullo stato di salute delle piante. Un esempio concreto arriva proprio da Klagenfurt, dove la startup Avemoy, nata come spin-off dell’università, ha sviluppato HortiScan, un sistema che utilizza droni a guida autonoma e intelligenza artificiale per monitorare le coltivazioni di pomodori in serra. I droni si muovono autonomamente tra le piante, senza utilizzare il Gps, raccogliendo immagini e dati che vengono elaborati per individuare eventuali problemi nelle colture e supportare le previsioni di raccolta.
Particolarmente promettenti sono anche le applicazioni nel campo della protezione civile e delle emergenze, dove sistemi capaci di esplorare autonomamente un’area potrebbero contribuire alla ricerca di persone disperse, soprattutto in zone impervie o in situazioni nelle quali la navigazione satellitare non è disponibile.
Un ulteriore ambito di ricerca riguarda lo sviluppo dei cosiddetti sciami di droni, gruppi di velivoli capaci di comunicare tra loro, coordinarsi e collaborare nello svolgimento di missioni complesse. Tra le possibili applicazioni figura anche il monitoraggio delle foreste: all’Università di Klagenfurt si stanno studiando sistemi che permettano a più droni di scambiarsi informazioni anche in assenza di infrastrutture di comunicazione, con l’obiettivo di automatizzare alcune attività di inventario forestale, come il rilevamento delle specie arboree e la valutazione delle condizioni della vegetazione.
Klagenfurt conquista il primo posto in Europa nel volo autonomo
A testimoniare il livello raggiunto dalla ricerca carinziana è un recente successo internazionale: in agosto il team Hermes dell’ateneo carinziano ha vinto la competizione europea “Fully Autonomous Flight 2.0”, organizzata dall’agenzia tedesca per l’innovazione dirompente Sprind, superando altre sei squadre finaliste provenienti dal mondo della ricerca e dell’industria.
La competizione ha messo alla prova sistemi di volo completamente autonomi in missioni complesse, da svolgere senza navigazione satellitare e senza l’intervento di un pilota. Tra le sfide affrontate dai partecipanti figuravano l’individuazione di obiettivi specifici in ambienti sconosciuti, la localizzazione di persone e l’inseguimento di un soggetto in movimento, evitando gli ostacoli lungo il percorso.
Il team carinziano si è distinto per aver sviluppato un sistema capace di elaborare le informazioni raccolte dai sensori e prendere decisioni direttamente a bordo del drone, senza ricorrere a una dotazione particolarmente complessa o costosa. Klagenfurt è stato inoltre l’unico team in gara a utilizzare contemporaneamente due droni autonomi, capaci di comunicare tra loro, coordinare le attività di ricerca ed evitare collisioni durante il volo. Un risultato che conferma il livello delle competenze maturate dall’Università di Klagenfurt nella navigazione autonoma e il potenziale di queste tecnologie per applicazioni sempre più avanzate.
[Contributo del Land Carinzia]
NELLA FOTO, l’Outdoor Drone Space Austria dell’Università di Klagenfurt, realizzata all’interno del Lakeside Science & Technology Park, per mettere alla prova all’aperto le tecnologie di volo del futuro.
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