Il drone

Il progetto drone del Cnr nasce nel luglio del 2013 per volontà di Andrea Berton, giovane ingegnere biomedico dell’Istituto di Fisiologia Clinica: perché – si chiede Andrea – non far diventare il drone, uno strumento fino a questo momento di esclusivo appannaggio militare, anche qualcosa di utile per la vita civile e da usare in ambito di ricerca?

La proposta di progettare, costruire e assemblare viene formulata all’Ing. Ottavio Zirilli, responsabile dell’Area della Ricerca Cnr di Pisa, il quale la estende a tutti gli istituti presenti. La proposta trova ascolto nei tre gruppi di ricerca dell’Istituto di Scienza e Tecnologie dell’Informazione che fanno capo a Erina Ferro, Ovidio Salvetti e Roberto Scopigno.

Il drone del Cnr
Il drone del Cnr

Costruire un prototipo però richiede una serie di requisiti di sicurezza sui quali Mauro Boni, responsabile del servizio prevenzione e protezione per l’Area, coadiuvato da Andrea, ha lavorato studiando e applicando la vigente normativa che riguarda gli Uav (acronimo di Unmanned aerial vehicle) e il regolamento Enac (Ente nazionale dell’aviazione civile). Identicamente si è dovuta studiare un’assicurazione specifica per il mezzo che di fatto Ë da considerarsi “pezzo unico”.

Ma quali possono essere gli scopi di questo oggetto? I tre ricercatori che hanno finanziato l’impresa hanno progetti specifici per i quali ne fanno uso:

Il WNLab (Wireless Network Laboratory), diretto dalla dr. ssa Erina Ferro, ha utilizzato il drone nell’ambito del progetto regionale SHE (Smart Healthy Environment) per verificare la possibilità di trasmissioni in mobilità tra nodi sensore in città, a velocità media urbana. Nel progetto è prevista l’installazione nella città di Pisa di centraline miniaturizzate e a basso costo, in grado di rilevare parametri ambientali e di inquinamento; tali centraline sono montate anche su mezzi in movimento (es. bus, taxi) e, durante il tragitto, raccolgono dati di inquinamento ambientale. I dati raccolti dai veicoli sono trasmessi alle centraline fisse e proprio tale tipo trasmissione è stata oggetto di test. Il drone si sostituisce convenientemente ai veicoli urbani, ed estende i potenziali ambiti di utilizzo, partendo da scenari di emergenza sino all’uso in condizioni di quotidianità. Il drone può essere utilizzato per il monitoraggio di strutture, di intere aree, per osservare operatori specializzati in movimento, per affiancare personale specializzato nella ricerca di persone, etc.; inoltre, esso garantisce una corretta trasmissione dei dati in assenza di una rete mobile infrastrutturata capace di garantirne il trasferimento (es. a seguito di terremoti, black out, eventi naturali).

Il Visual Computing Lab, diretto dal dr. Roberto Scopigno, vede nel drone un ideale strumento per la documentazione visuale di contesti di interesse per le applicazioni ai Beni Culturali. Non solo con il drone è molto semplice acquisire sia riprese fotografiche che video di zone altrimenti difficilmente accessibili (potendo volare in prossimità di qualsiasi struttura architettonica o zona d’interesse della stessa). Inoltre, la recente evoluzione delle tecniche di ricostruzione 3D a partire da semplici riprese fotografiche permette di usare il drone come una importante componente della fase di ricostruzione di modelli 3D per applicazioni di documentazione, conoscenza e fruizione del nostro patrimonio. Tali tecniche possono trovare interessanti applicazioni anche in contesti produttivi o di controllo (ad esempio monitoraggio di cave o di discariche). Il Visual Computing Lab sta pertanto pianificando una serie di azioni di test e di disseminazione delle potenzialità dello strumento drone accoppiato alle più recenti tecnologie di presentazione visuale e grafica 3D, nel contesto di progetti di ricerca sia nazionale che internazionale.

Il Signals & Images Lab, diretto dal dr. Ovidio Salvetti sta utilizzando il drone per ottenere una ricostruzione accurata di un’area urbana con lo scopo di validare alcune tecnologie per la mobilità sostenibile, che sono in corso di sviluppo nell’ambito del progetto di ricerca Europeo “ICSI” (Intelligent Cooperative Sensing for Improved traffic efficiency – http://www.ict-icsi.eu/). In particolare, in accordo con PisaMo (http://www.pisamo.it/), il laboratorio curerà l’installazione di una rete di sensori wireless, muniti di telecamere, per il rilievo del traffico veicolare e il monitoraggio del livello di occupazione dei parcheggi nell’area di Via Pietrasantina a Pisa. In questo caso, mediante tecniche di fotogrammetria, il drone permetterà in maniera rapida una ricostruzione del sito di studio, garantendo così una pianificazione ottimale della dislocazione dei sensori della rete. Il laboratorio ha inoltre interesse a utilizzare il drone per acquisire immagini e sequenze video ─ sia nel visibile sia nell’infrarosso ─ e a elaborare i dati raccolti mediante tecniche di visione artificiale per applicazioni quali la videosorveglianza, il monitoraggio ambientale e l’ispezione assistita di impianti. Ad esempio sarà possibile monitorare un’area di interesse ambientale nel tempo, costruendone una rappresentazione 3D+1 e individuandone in maniera automatica i cambiamenti più significativi, o, ancora, sarà possibile verificare il funzionamento dei singoli pannelli di un campo fotovoltaico fondendo opportunamente informazioni estratte da immagini nel visibile e nell’infrarosso.

Il drone si avvale inoltre di una partnership a titolo gratuito con l’azienda Onda Live Sat che fornisce e garantisce la connettività verso terra di immagini e video catturati con una videocamera ad alta definizione che possono venire trasmesse in streaming via web. Questo ne permette l’uso in casi di emergenza e di calamità: anziché inviare uomini e mezzi (elicotteri) si può far alzare in volo uno strumento come questo che – anche in caso di  incidente – vede, con tutta evidenza, ridotto al minimo il danno.

Gli usi di protezione civile in generale ben si attagliano a questo oggetto che riesce a volare a diverse velocità oppure a restare in volo praticamente fermo: le immagini e i video possono essere trasmessi direttamente alle centrali di controllo COC (Centro Operativo Comunale) o/e DICOMAC (Direzione di comando e controllo) della Protezione Civile.

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