Navigazione autonoma ad alta velocità, schivata di ostacoli millimetrici e visione notturna: ecco come i microdroni progettati all’HKU promettono di rivoluzionare il volo robotico.
Ispirati dalla natura: il volo degli uccelli come modello
Tecnologia droni autonomi. – Nel mondo naturale, pochi fenomeni affascinano quanto il volo degli uccelli. Con una precisione millimetrica, queste creature attraversano foreste fitte, evitano rami sottili e si orientano in ambienti sconosciuti senza alcuna mappa o guida esterna. I droni, al contrario, si affidano quasi sempre a percorsi predefiniti o a sistemi di posizionamento esterni, come il GPS.
Ora, un team di ingegneri dell’Università di Hong Kong (HKU), guidato dal Professor Fu Zhang, ha fatto un importante passo avanti verso l’autonomia reale dei microvelivoli aerei (MAV). Il loro progetto più recente, chiamato SUPER (Safety-Assured High-Speed Aerial Robot), porta i droni a emulare i riflessi, l’agilità e la capacità di orientamento degli uccelli, anche in condizioni estreme e ad altissima velocità.
SUPER: un sistema compatto e straordinariamente agile
Tecnologia droni autonomi. – Il robot SUPER è un concentrato di innovazione. Con un peso di appena 1,5 kg e un passo di 280 millimetri, questo microdrone è in grado di volare a oltre 20 metri al secondo e di evitare ostacoli sottili fino a 2,5 millimetri di diametro, come rami o cavi elettrici, grazie esclusivamente ai suoi sensori a bordo.
Questa capacità, impensabile per la maggior parte dei droni oggi in commercio, è resa possibile dall’integrazione tra hardware avanzato e software di navigazione intelligente. Il cuore tecnologico del drone è un sensore LIDAR 3D, leggero ma preciso, capace di rilevare ostacoli fino a 70 metri con una risoluzione millimetrica. Le informazioni raccolte vengono elaborate in tempo reale sotto forma di nuvole di punti, consentendo al sistema di prendere decisioni in pochi millisecondi.
Navigazione autonoma sicura e ad alta velocità
Il vero elemento di svolta della tecnologia SUPER è il suo framework di pianificazione del volo, che opera con una doppia traiettoria. Da un lato, il sistema genera un percorso ottimizzato per la velocità, capace di affrontare anche ambienti non ancora esplorati. Dall’altro, produce una traiettoria di backup più conservativa, che si muove solo attraverso zone note e sicure. Questo approccio ibrido garantisce al drone un equilibrio ideale tra prestazioni e sicurezza, anche in scenari imprevedibili.
“È come dare al drone i riflessi di un uccello,” ha dichiarato il Professor Zhang. “SUPER riesce a schivare ostacoli in tempo reale, anche in volo notturno attraverso foreste fitte. È un passo decisivo nella robotica del volo autonomo.”
Applicazioni reali: soccorso, consegne e archeologia
La versatilità del sistema SUPER apre nuove frontiere per molte applicazioni concrete. Il drone è stato già testato con successo in scenari reali come l’esplorazione autonoma di siti archeologici, dove ha dimostrato una navigazione precisa e fluida sia in ambienti chiusi che all’aperto.
In ambito di ricerca e soccorso, la possibilità di volare autonomamente in zone disastrate, come edifici crollati o boschi impenetrabili, rappresenta una risorsa fondamentale. I droni SUPER possono individuare sopravvissuti, analizzare rapidamente i danni strutturali o trasportare rifornimenti salvavita in aree inaccessibili, operando giorno e notte senza interruzioni.
Tecnologia droni autonomi. – Anche il settore della manutenzione industriale potrebbe beneficiare della tecnologia SUPER, per ispezioni di linee elettriche o strutture sospese senza il rischio di collisioni. Allo stesso modo, l’agricoltura di precisione, il monitoraggio forestale o la logistica urbana autonoma potrebbero essere rivoluzionati da questi droni iper-reattivi.
Il Video del Drone Super
Il contributo della ricerca: dall’università al mondo reale
Il progetto SUPER è stato sviluppato all’interno del Laboratorio di Meccatronica e Sistemi Robotici (MaRS LAB) dell’HKU, diretto dal Professor Fu Zhang. Il laboratorio è un punto di riferimento nella ricerca su droni, robotica e sistemi meccatronici. Le competenze del team spaziano dalla progettazione di veicoli autonomi alla pianificazione del movimento, fino alla localizzazione e mappatura basate su sensori LIDAR.
Il co-autore principale dello studio, Yunfan Ren, dottorando presso l’HKU, ha sottolineato l’importanza dell’affidabilità in condizioni variabili: “La robustezza del nostro sistema, anche in condizioni di scarsa illuminazione come la notte, lo rende uno strumento adatto a operazioni critiche 24 ore su 24.”
I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Science Robotics con il titolo “Safe High-Speed Navigation for MAVs”, segnalando l’interesse crescente della comunità scientifica verso soluzioni di volo autonomo sempre più efficienti e intelligenti.
Una nuova frontiera del volo robotico
Il lavoro del team dell’HKU rappresenta un cambio di paradigma nella tecnologia dei droni. Con SUPER, non si tratta solo di migliorare le prestazioni: si tratta di avvicinare la macchina al comportamento biologico, fondendo la precisione ingegneristica con l’adattabilità del mondo naturale.
Non è azzardato immaginare un futuro in cui droni intelligenti e autonomi, ispirati agli uccelli, svolgeranno compiti critici in ambienti complessi, urbani o naturali, senza l’intervento umano. Questa tecnologia potrebbe segnare l’inizio di una nuova generazione di robot volanti, più sicuri, versatili e pronti a operare in scenari estremi.
Fonte: The University of Hong Kong
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