Con il DroneHub un’inedita... "voliera" per la ricerca sui droni

Si occupano della manutenzione e della riparazione di edifici, osservano fenomeni naturali e trasportano merci: droni e robot potrebbero svolgere un ruolo importante nella nostra vita in futuro.
Con il DroneHub, nell’edificio di ricerca e innovazione NEST del campus EMPA di Dübendorf, verrà creata una sorta di voliera dove i ricercatori dei Laboratori Federali Svizzeri di Scienza e Tecnologia dei Materiali esploreranno e svilupperanno ulteriormente l’interazione tra droni, infrastrutture e habitat naturali insieme a partner industriali e accademici.

C’è un eDrone innovativo che raccoglie DNA ambientale sugli alberi

Robot simili al nostro sistema immunitario che protegge il corpo umano

Così come il nostro sistema immunitario protegge il corpo umano, in futuro i droni si occuperanno della manutenzione degli edifici e delle infrastrutture.
Rileveranno i danni ed eseguiranno autonomamente i lavori di riparazione e manutenzione.
È così che il ricercatore di droni Mirko Kovac dipinge il quadro quando parla della sua visione dell’interazione tra i robot volanti autonomi e il nostro ambiente costruito.
Il paragone con la biologia e il corpo umano non è casuale: in qualità di responsabile del Sustainability Robotics Lab dell’EMPA e di direttore dell’Aerial Robotics Lab dell’Imperial College di Londra, lui e il suo team si ispirano alla natura per le loro ricerche.

Robot liquidi come… cellule per esplorare ambienti estremi

Mezzi che si tuffano e escono dall’acqua proprio come uccelli acquatici

Il risultato sono droni che si tuffano e escono dall’acqua come uccelli acquatici e si alzano in volo in pochi secondi, oppure droni che si attaccano alle pareti e ai soffitti e si calano lungo fili sottili come ragni.
Oppure si stanno creando interi sciami di droni, ispirati a una colonia di api, che possono costruire in una divisione del lavoro mentre volano e con processi di stampa 3D.
Allo stesso tempo, i ricercatori stanno lavorando a robot volanti bio-ibridi che si biodegradano in natura al termine del loro lavoro, senza lasciare tracce.

Un nuovissimo drone per transizioni ultrarapide tra aria e acqua

Arene di volo dell’EMPA a Dübendorf e dell’Imperial College a Londra

Questi e altri sistemi di droni vengono sviluppati e testati oggi nelle arene di volo dell’EMPA di Dübendorf e dell’Imperial College di Londra.
A complemento di ciò e per rendere le condizioni di sviluppo ancora più realistiche, nell’edificio di ricerca e innovazione NEST verrà ora costruita una voliera che potrà essere utilizzata come ambiente di prova permanente all’aperto per varie applicazioni.
“Con il DroneHub del NEST, vogliamo anche comprendere meglio le esigenze dell’industria in particolare e incorporarle nella nostra ricerca”, spiega Mirko Kovac, invitando esplicitamente le aziende interessate a collaborare.

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La gabbia ha un’altezza fino a 11 metri nonché una superficie di 90 mq

Il DroneHub è una sorta di gabbia con un’altezza fino a 11 metri e una superficie di 90 metri quadrati. È costituito da una struttura tubolare e da una rete e sarà situato sulla piattaforma superiore di NEST, tra le due unità esistenti DFAB HOUSE e HiLo.
Una volta completato, il DroneHub fornirà ambienti di prova per tre campi di ricerca: sul lato nord, una facciata sperimentale domina l’immagine.
La parete è dotata di elementi intercambiabili con superfici diverse e viene utilizzata per sviluppare droni in grado di effettuare ispezioni e riparazioni in verticale.
Questo include processi di stampa 3D aerea: in gergo tecnico, “produzione additiva aerea”.

C’è un drone che si “arrampica” sugli alberi per proteggerli

Stampa 3D al volo in condizioni realistiche di vento, meteo e turbolenze

“I droni possono rilevare e riparare le crepe, ad esempio, senza dover ricorrere a impalcature elaborate o mettere a rischio la sicurezza delle persone”, spiega Kovac.
Avere i droni sempre a disposizione aumenta la velocità con cui i danni possono essere riparati, riducendo al minimo le potenziali interruzioni delle infrastrutture.
“Questo può essere molto importante, soprattutto per le strutture energetiche come le turbine eoliche o le dighe”, spiega l’esperto di droni.
Il fatto che il DroneHub sia una struttura all’aperto, ma allo stesso tempo incorporata in un edificio, significa che prevalgono condizioni realistiche per quanto riguarda il vento, le condizioni atmosferiche e le conseguenti turbolenze.

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Una biosfera per il rilevamento ambientale grazie al volo e ai sensori

Il secondo campo di ricerca si concentra sull’interazione tra droni e natura.
L’attuale ricerca sul clima si basa su sensori e dati di monitoraggio provenienti dall’ambiente.
“I droni sono perfetti fornitori di dati, soprattutto in aree impervie e ad ampio raggio. Possono posizionare sensori mirati nella natura e leggere i dati con voli regolari”, spiega Mirko Kovac.
L’importante è che i sensori e i sistemi di droni stessi non abbiano un impatto negativo sull’ambiente.
Ed è proprio questo l’obiettivo del DroneHub: in un ambiente naturale, con alberi e suolo forestale, si possono effettuare test con materiali biodegradabili per droni e sensori.
Una parte di questa biosfera servirà anche come serra per strutture robotiche bio-ibride, ad esempio per componenti di droni realizzati con materiali rinnovabili e biodegradabili.

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Regole per la coesistenza tra l’uomo e la macchina e tra edifici e robot

Per la terza area di ricerca, il DroneHub deve essere integrato con interfacce verso il mondo esterno.
“Se immaginiamo un futuro in cui i droni siano naturalmente integrati nella vita urbana di tutti i giorni e in cui robot ed esseri umani coesistano, allora abbiamo bisogno di regole e standard tecnologici per questo”, spiega Kovac.
A cominciare, ad esempio, dai punti di atterraggio su o vicino agli edifici a cui i droni devono avvicinarsi autonomamente, o dalle stazioni di ricarica, presso le quali i droni da trasporto si riforniscono autonomamente di energia per il volo successivo.
Nel DroneHub, i ricercatori svilupperanno e stabiliranno linee guida tecniche per queste interfacce tra edifici e robot volanti, contribuendo a garantire che la coesistenza tra uomo e macchina non rimanga fantascienza.

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L’area della Grande Zurigo assume un ruolo di primo piano nella ricerca

La ricerca sui droni dell’EMPA ha forti legami nazionali e internazionali, tra cui collaborazioni con il Politecnico Federale di Losanna e l’Imperial College di Londra.
Inoltre, nei prossimi anni le attività sui droni si svilupperanno anche nel vicino Parco dell’innovazione di Zurigo.
Finanziata dall’iniziativa cantonale per la digitalizzazione, sotto la guida dell’Università di Zurigo, dell’Università di Scienze Applicate di Zurigo (ZHAW) e dell’Università delle Arti di Zurigo (ZHdK) si sta creando un’infrastruttura di prova per il volo e i veicoli autonomi.
L’obiettivo a lungo termine del progetto recentemente lanciato, denominato LINA, è quello di istituire un organismo di certificazione per i droni commerciali.
I ricercatori dei Laboratori Federali Svizzeri di Scienza e Tecnologia dei Materiali sono in un rapporto di scambio con il LINA per promuovere attività complementari e rendere l’area della Grande Zurigo un vero e proprio hotspot per la ricerca svizzera sui droni.

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