88 / 100
CONTROLLO
tecnica
Giugno/Luglio 2016
Automazione e Strumentazione
88
Il lavoro di ricerca ha avuto come obiettivo la progettazione e lo sviluppo di un sistema di controllo
che permettesse la navigazione autonoma di un UAV (Unmanned aerial vehicle), comunemente chiamato
‘drone’, in un ambiente sconosciuto, per applicazioni nell’agricoltura di precisione. Nel caso specifico,
si è preso, come modello di riferimento per le simulazioni, un quadrirotore.
Serena Pompeo
Un sistema di controllo di UAV
per telerilevamento
Le comuni metodologie di telerilevamento si ba-
sano sull’impiego di
satelliti o aerei
, ma entrambe
queste piattaforme di monitoraggio presentano
aspetti limitanti nel loro utilizzo operativo
.
Infatti, l’utilizzo dei dati rilevati dai satelliti
anche se da un lato offre il vantaggio di coprire
grandi porzioni di territorio, dall’altro offre una
bassa risoluzione a terra, limitando così l’utilizzo
dei dati raccolti, poiché non permette un’effi-
cace distinzione delle caratteristiche presenti
nei terreni. A questo vanno senz’altro aggiunti
gli elevati costi delle immagini e l’impossibilità
di effettuare un monitoraggio personalizzato e
continuo a causa delle tempistiche obbligate dal
passaggio dei satelliti e il rischio di eventuale
copertura nuvolosa. Il telerilevamento mediante
UAV, invece, permette di fornire una risoluzione
a terra superiore a quella del satellite e modula-
bile in funzione della quota di volo, inoltre, costi-
tuiscono uno strumento in grado di svolgere inda-
gini non invasive.
Altro vantaggio molto importante di questi vei-
coli, è la loro efficacia nell’operare in scenari peri-
colosi o di difficile accesso per mezzi aerei ‘con-
venzionali’, mitigando così il rischio per l’uomo.
Lo scopo era quindi quello di
dotare il qua-
drirotore di un’intelligenza tale da permet-
tergli di muoversi verso un punto prefissato
(in termini di coordinate GPS), all’interno di un
ambiente 3D sconosciuto, in presenza di osta-
coli, fissi e/o mobili, in un contesto prevalen-
temente non urbano e outdoor, senza collidere,
con l’ausilio di sensori montati a bordo. Per
permettere ciò, si è reso necessario progettare
un controllore che fosse in grado di acquisire
ed elaborare dati ambientali e di conseguenza
aggirare gli eventuali ostacoli rilevati. Ciò che
ne deriva è un sistema di tipo percezione-azione.
In una prima fase è stata svolta un’analisi, da un
punto di vista meccanico ed elettronico, delle
configurazioni e delle soluzioni proposte in
letteratura o disponibili sul mercato, arrivando
così a scegliere le componenti (come ad esem-
pio i sensori) con le quali equipaggiare il drone.
Nello specifico sono stati utilizzati
sensori
laser
(per la scansione dell’ambiente) e
GPS
(per la localizzazione). La scelta dell’equipag-
giamento sensoriale rappresenta una delle fasi
più importanti nella realizzazione di un sistema
di volo autonomo anticollisione, e richiede
un’attenta valutazione.
Dai sensori, infatti, dipendono le strategie di
volo, l’affidabilità e la sicurezza del sistema, e
soprattutto i tempi di risposta. Inoltre, in sistemi
di volo, è molto importante considerare il peso
dell’equipaggiamento, in quanto un peso ecces-
sivo potrebbe causare una serie di problematiche,
come ad esempio, il consumo energetico.
Si è scelto di utilizzare un sensore laser, in
quanto questa tecnologia offre una risoluzione
millimetrica, molto importante in presenza di
fili e cavi, ed è in grado di rilevare superfici
morbide, che ad esempio un sonar rischierebbe
di non rilevare o rilevare con errori, per via
dell’assorbimento degli ultrasuoni.
L’AUTORE
S. Pompeo, Università dell’A-
quila, vincitrice del Premio De
Carli 2015 di Anipla
IL LAVORO DI RICERCA CHE HA VINTO IL PREMIO DE CARLI
Figura 1 - Schema sistema percezione-azione