Negli ultimi anni, il settore della robotica aerea ha affrontato sfide significative legate alla navigazione autonoma in ambienti complessi e sconosciuti. I droni tradizionali, pur mostrando progressi notevoli in termini di autonomia e precisione, faticano a combinare velocità, sicurezza e capacità di adattamento in scenari dinamici. La difficoltà principale risiede nella gestione in tempo reale di ostacoli imprevisti, soprattutto quando si opera ad alte velocità e in condizioni ambientali difficili, come scarsa illuminazione o assenza di segnali GPS. In questo contesto, l’arrivo di Super, un drone avanzato sviluppato da un team di ingegneri dell’Università di Hong Kong, rappresenta una vera e propria svolta tecnologica.
Grazie a un sofisticato sistema di percezione e a un innovativo sensore LiDAR, Super si distingue per la sua capacità di navigare rapidamente e in sicurezza in ambienti sconosciuti, aprendo nuove prospettive per applicazioni critiche come il soccorso, la sorveglianza e l’esplorazione.
Super, drone ancora più veloce grazie al sistema a doppia traiettoria
Da tempo la ricerca vede negli uccelli una fonte di ispirazione per lo sviluppo di droni e MAV (micro air vehicle). Gli uccelli, infatti, sono in grado di volare con grande agilità anche in ambienti complessi e ricchi di ostacoli. Proprio per questo, scienziati e ingegneri di tutto il mondo stanno cercando di riprodurre queste abilità nei MAV, con l’obiettivo di renderli particolarmente adatti a missioni come quelle di ricerca e salvataggio.
Un primo passo era stato fatto attraverso l’integrazione di traiettorie precalcolate e l’apprendimento per rinforzo, che hanno permesso lo sviluppo dei primi sistemi di rilevamento a lungo raggio per droni. Tuttavia, questi approcci si basano frequentemente su ambienti predefiniti o sull’impiego di sensori esterni, risultando meno efficaci quando droni e MAV si trovano ad affrontare scenari complessi e reali, caratterizzati da variabili molteplici e imprevedibili.
Recentemente, i ricercatori dell’Università di Hong Kong hanno creato un drone innovativo, chiamato Super, che è a tutti gli effetti il primo ad utilizzare un avanzato sistema di percezione “a doppia traiettoria“. Questo sistema prevede, ad ogni ciclo di ripianificazione, la generazione di due traiettorie: una focalizzata sulla sicurezza in ambienti noti e l’altra progettata per ottimizzare la velocità in aree meno esplorate.
Come precisa il sito di informazione Interesting Engineering, questo approccio ha portato a una riduzione dei tassi di fallimento di ben 35,9 volte, oltre a dimezzare i tempi di pianificazione. Grazie a queste migliorie, Super è in grado di volare a oltre 20 m/s, evitando con successo ostacoli sottili e navigando in spazi ristretti.
Sensore LiDAR 3D per un rilevamento più preciso
Altra particolarità del drone Super è l’adozione di un innovativo sensore LiDAR 3D che consente un rilevamento preciso degli ostacoli a lungo raggio. A differenza dei droni tradizionali, che si basano su sensori visivi vulnerabili a disturbi come il motion blur o la scarsa illuminazione, Super utilizza un sensore in grado di pianificare le traiettorie direttamente dalle nuvole di punti LiDAR, riducendo i tempi di elaborazione e garantendo prestazioni affidabili anche in condizioni di luce ridotta.
Inoltre, grazie al sistema LiDAR-inertial odometry integrato, può operare in ambienti privi di segnali GPS, rendendolo ideale per missioni di esplorazione, logistica, ispezioni e operazioni di ricerca e soccorso. Questa indipendenza dai segnali esterni è particolarmente rilevante per applicazioni in grotte, miniere, foreste dense o ambienti urbani complessi, dove la navigazione satellitare può risultare inefficace.
Guardando ai progressi futuri, i ricercatori hanno evidenziato nella loro ricerca pubblicata su Science Robotics che sensori LiDAR più compatti e leggeri, con una portata maggiore, potrebbero migliorare l’agilità, la velocità e la capacità di Super di muoversi in spazi ristretti. Inoltre, un’ulteriore ottimizzazione dell’aerodinamica e della previsione del movimento potrebbe incrementare ulteriormente l’efficienza del drone.
