Droni: Safety First! 13 argomenti su cui riflettere

Droni: Safety First! 13 argomenti su cui riflettere

Volare in sicurezza dovrebbe essere il primo obiettivo di ogni pilota di droni.



Con ‘safety’ si intendono tutte quelle attività ed azioni necessarie per la sicurezza del volo, intesa come incolumità delle persone e dei beni.

La sicurezza del volo (flight safety) indica tutte quelle condizioni che occorrono per mantenere il rischio di incidente sotto una soglia considerata accettabile.

Ma all’atto pratico cosa bisonga fare per mantenere il volo di un drone il più sicuro possibile?

In aeronautica, quella vera in cui si vola e si trasportano persone, i rischi devono essere abbattuti per evitare potenziali catastrofi.

Gli incidenti sono causati spesso da piccoli eventi, che entrano in correlazione stretta e imprevedibile con i sistemi di volo, compromettendoli.

Non è possibile ridurre a zero il rischio di incidenti, però si possono usare metodologie per ridurre al minimo le probabilità che avvengano: le procedure. In aeronautica le procedure sono complesse, e razionalizzano qualsiasi aspetto del volo, e delle operazioni a terra.

Per i droni di possono usare una serie di accortezze, dato che chiamarle procedure mi pare un po’ eccessivo, per ridurre al minimo il rischio di incidente.

1: La Macchina

La prima parte della sicurezza in volo passa dall’affidabilità della componentistica fisica del drone.

Durante la preparazione per il volo è bene prendere alcune precauzioni: il controllo del telaio e delle aerosuperfici (eliche, alettoni, timoni). Sono operazioni veloci da eseguire, che possono evitare di decollare in condizioni insicure.

Nel caso di multicotteri effettuate un controllo visivo alla ricerca di crepe o danni al telaio del drone, in particolare vicino all’attacco dei motori, o nella zona in cui i bracci che supportano i rotori si articolano al telaio.

Occorre anche controllare le eliche, e vedere se presentano crepe o scheggiature, e in tal caso sostituirle. Volare con eliche deteriorate può provocare un aumento delle vibrazioni tale da danneggiare il telaio.

E’ meglio decollare con le batterie fresche di carica, innanzitutto per garantire una buona autonomia di volo, ma anche per evitare scariche improvvise. Più una batteria è usata, meno assicurerà autonomia di volo.

Quando la batteria è molto vecchia, l’indicazione di carica potrebbe essere fasulla, e la carica reale potrebbe essere molto inferiore a quella che ci si aspetta.

2: I Sensori

Tutti quei componenti in grado di trasformare variazioni di assetto, pressione e inclinazione in segnali elettrici fanno parte della dotazioni di sensori del drone. Alcuni sono nella piattaforma inerziale, altri sono sensori barometrici o magnetici.

Tutti quanti i sensori contribuiscono al volo e alla sua sicurezza, ed è importante che funzionino correttamente.

Uno dei controlli essenziali prima del decollo è che la bussola restituisca un segnale corretto. Un errore sulla bussola potrebbe compromettere i voli automatici, quali il ritorno al punto di decollo.

In alcuni droni è possibile controllare le letture della piattaforma inerziale, per caipre se sono ottimali, o se qualcosa non funziona.



3: Il Sitema di Posizionamento Satellitare

Prima del decollo controllate che sia presente una buona copertura di GPS o GLONASS.

Per buona copertura intendo la visibilità di almeno 8 satelliti, per garantire il posizionamento in qualsiasi area della missione.

4: Il Radiolink

Comunicate con il vostro drone tramite una connessione radio bidirezionale (radiolink).

E’ importante effettuare un controllo sulla qualità della connessione, in modo da evitare interferenze prevedibili e perdite di controllo.

Generalmente l’app di comando segnala il degrado della connessione radio o la presenza di disturbi.

5: L’Ambiente

L’area in cui fate volare il drone può essere causa di incidenti. Prima del decollo è davvero importante valutare qualsiasi tipologia di ostacolo che può essere d’intralcio al volo.

Occorre prestare attenzione a posizione di alberi, linee elettriche, lampioni, reti in modo evitare collisioni.

In particolare è importante evitare il volo in zone fuori dalla linea di visuale (ad esempio dietro un albero) perchè potrebbero esservi ostacoli che non avete valutato in precedenza, o superfici in grado di degradare il radiolink.

Vi possono essere insidie invisibili nell’area delle operazioni, quali segnali radio che possono creare interferenza, o improvvise correnti d’aria orizontali o verticali (wind shear).

Un soffio di vento sul sensore barometrico può comportare letture errate, facendogli rilevare un abbassamento di pressione, interpretato dal computer di bordo come un movimento ascensionale, corretto di conseguenza con una riduzione di potenza ai motori. Il drone non si era alzato, ma l’inganno del sensore lo porta a perdere di quota.

Vi sono anche ambienti all’aria aperta che possono degradare o oscurare il segnale GPS, quali una parete rocciosa. E’ davvero importante tenere conto di questa situazione, perché in assenza di GPS i voli automatici non funzionano, ma soprattutto il drone non è in grado di mantenere la propria posizione, e scarroccia assieme al vento.

Per effettuare correzioni manuali durante il volo, occorre essere piuttosto ‘presenti’ e reattivi.

L’osservazione dell’ambiente è necessaria per impostare la corretta altezza per il ritorno automatico al punto di decollo, che deve ovviamente essere sopra l’ostacolo più alto.



6: I Segreti degli Alberi

Ci sono ottimi motivi per mantenere una distanza di sicurezza dalle fronde di un albero.

  1. Le foglie sono morbide, vengono facilmente triturate dalle eliche.
  2. Un’elica che tritura un foglia rallenta.
  3. Tante foglie morbide fermano un’elica.
  4. Le foglie morbide sono attaccate a rametti molto elastici.
  5. Le eliche non tagliano i rametti elastici.
  6. Se un’elica tocca un rametto elastico, questo vi si può avvolgere.
  7. Gli alberi si muovono con un soffio d’aria.
  8. Sotto al drone c’è sempre più di un soffio d’aria.
  9. Le foglie spostate dall’aria tornano nella loro posizione.

Per essere chiari: se un’elica rallenta la spinta complessiva diminuirà e sarà sbilanciata, portando il drone perdere quota e inclinarsi, quindi traslare, proprio nella direzione dell’elica che ha perso giri; inoltre la coppia di reazione non sarà bilanciata correttamente, e il drone inizierà ad imbardare, e molto probabilmente un’elica adiacente finirà nelle fronde.

Nei casi fortunati il drone resta appeso all’albero senza danni, ma non è detto sia possibile recuperarlo facilmente.

Nei casi sfortunati il drone precipiterà a terra, subendo danni di varia entità al telaio e alla telecamera.

Nei casi disperati sotto l’albero c’era un bellissimo laghetto, e un drone bagnato è pressochè irrecuperabile.

7: La Temperatura

Un fattore ambientale spesso ignorato è la temperatura. Nel manuale d’uso degli apparati elettronici, tra cui i droni, è disponibile il range di temperatura a cui possono operare, in genere 10 – 40°.

Questo significa che in una torrida estate a 45 gradi, un drone potrebbe avere serie difficoltà a volare.

Innanzitutto la temperarura interna sale rapidamente per il riscaldamento dei componenti di potenza: batteria e ESC; non ho citato i motori, perchè in genere sono lontani dal corpo centrale del drone e non contribuiscono al suo riscaldamento.

Il riscaldamento della piattaforma inerziale incide negativamente sulla precisione dei sensori, ma questo non è il peggio.

L’elevata informatizzazione dei droni implica microrprocessori veloci e potenti, che si scaldano molto durante il loro funzionamento normale.

Una elevata temperatura ambientale può portare un processore a scaldarsi oltre la temperatura massima di lavoro, che è attorno ai sessanta / settanta gradi; il rischio è un funzionamento errato che può causare il blocco del sistema, facendo precipitare il drone.

A basse temperature è la batteria ad essere a rischio: potrebbe non fornire la potenza necessaria a mantenere il volo, ma potrebbe anche fornire indicazioni errate sulla carica residua.

Per lavorare con una certa sicurezza al freddo è meglio scaldare le batterie a 25 gradi prima del decollo, e considerare l’autonomia di volo come la metà di quella standard.

8: I Comandi

Una volta decollati, sollevate il drone a un paio di metri da terra, a qualche metro di distanza da voi, e lasciatelo in hovering, per vedere come si comporta. Alcuni droni quali il Phantom 3 possono non essere immediatamente stabili, a causa del loro sistema GPS piuttosto lento.

Quando il drone è stabile, fate un test dei comandi di traslazione e di imbardata, per vedere se risponde coerentemente. Sembra un controllo sciocco, ma è meglio non dare nulla per scontato. Se un comando non risponde correttamente e il drone è già ad un centinaio di metri da voi, potrebbe essere difficile riportarlo a casa integro.

9: Gli Animali

L’avifauna può essere un grosso problema ed è sempre da valutare.

Ci sono alcune specie quali rapaci, corvidi, o laridi (gabbiani) che si sono dimostrate in varie occasioni aggressive nei confronti dei droni.

Ma gli attacchi da parte di uccelli non sono l’unico problema. Vi sono volatili più miti, quali i colombi, che se spaventati possono alzarsi in volo in branco e, nel panico, urtare il drone.

In caso di voli entro i due metri da terra, occorre fare attenzione ai cani o altri animali domestici, che potrebbero voler giocare con il drone o attaccarlo.

10: Il Failsafe

Alcuni sistermi di sicurezza del drone, se non configurati correttamente, o se non consciuti, possono essere la causa di incidenti.

Nello specifico sto parlando del comportamento durante un evento di failsafe (evento di sicurezza), quali dell’RTH (Return to Home) o l’atterraggio automatico in caso di problemi alla batteria (sbilanciamento delle celle causato dall’usura o dal freddo, che non equivale alla batteria scarica).

Il failsafe è una caratteristica progettuale che attua una serie di azioni per evitare danni al drone.

L’RTH può essere attivato dal radiocomando, oppure da eventi quali la batteria scarica o la perdita di segnale radio.

Volando sopra un campo piatto, l’altezza dell’RTH è quasi irrilevante (quasi); ovviamente diventa cruciale volando su un campo con qualche albero: in questo caso, con la corretta altezza di RTH, il volo di rientro avverrà sopra l’ostacolo più alto.

Ma che succede se state volando in un’area con ostacoli sopra il drone? Nel momento in cui viene attivato l’RTH il drone il drone si alzerà per raggiungere l’altezza impostata con il rischio di una collisione.

In questo caso diventa importante riconfigurare il comportamento di failsafe, impostandolo su hovering invece che su RTH. Ricordo che non tutti i droni sono in grado di evitare gli ostacoli (vedi il Parrot Anafi, o i DJI Phantom 3).

In caso di problemi alla batteria, il comportamento di failsafe è un atterraggio sulla verticale. Il drone resta comunque gestibile, ma è compito del pilota scegliere velocemente un’area per un atterraggio sicuro; per contrastare la discesa occorre agire sul comando throttle.

Conoscere il comportamento del drone in caso di attivazione del failsafe è decisivo per evitare spiacevoli conseguenze.

11: La percezione della Tridimensionalità

Il mondo è tridimenzionale (ovviamente) ma in nostri strumenti atti a percepirlo (gli occhi e corteccia visiva) possono essere ingannati da fattori quali la distanza.

Mentre è piuttosto semplice capire la posizione e la distanza di oggetti vicini, può essere estremamente difficile, se non impossibile comprendere la posizione di due oggetti a una cinquantina di metri di distanza.

Questo perchè le due immagini lontane percepite dai nostri occhi sono pressocchè identiche, e la corteccia visiva non può costruire correttamente la tridimensionalità.

E’ comprensibile che quando i due oggetti lontani sono il nostro piccolo drone e un bellissimo abete secolare, può risultare davvero difficile comprendere a che distanza siano, e se il drone è a rischio di collisione.

Il feed video può essere d’aiuto, ma anche lì è difficile capire la reale distanza tra il drone e un ostacolo, in partocolare si visualizzato su device piccoli quali uno smartphone.

La distanza appiattisce le immagini, e se il vostro drone non è in grado di evitare automaticamente le collisioni, occorre prestare molta attenzione al volo, a costo di spostarsi per comprendere meglio le distanza effettive.

12: Il Fattore Umano

Il punto è molto semplice: tutti i fattori di rischio e le valutazioni che ho citato nell’articolo possono essere mitigate o accentuate da personalità, esperienza, capacità di pilotaggio, conoscenza delle proprie reali capacità, resistenza allo stress, reattività e capacità decisionale del pilota.

Il pilota è il punto chiave della safety culture, e la sicurezza del volo dev’essere il suo primo obiettivo.

Il buon senso può sicuramente essere d’aiuto, ma non è sufficiente.

Alcune situazioni di volo possono essere stressanti, ad esempio la presenza di ostacoli, vento o batterie scariche. In una situazione di stress, gestire imprevisti potrebbe essere davvero difficile, in particolare per i neofiti.

Alcuni voli protrebbero essere invece estremamente noiosi. La noia e la routine sono dei pericoli intrinsechi, perchè comportano un calo dell’attenzione, quindi un aumento dei tempi di reattività in caso di disguidi, e questo può succedere anche a piloti esperti.

Tra le situazioni causa di molti incidenti in tutti i settori, ci possono essere le pressioni in ambito lavorativo; nel settore droni dover concludere velocemente una missione con la carica delle batterie al minimo può comportare un forte stress, con conseguenti errori di pilotaggio o sottovalutazione di pericoli presenti nell’area della missione.

Come penso sia chiaro, lo stress può essere la causa di incidenti, e occorre imparare a gestirlo al meglio.

Occorre conoscere il proprio drone in ogni suo difetto, per poterlo prevenire; occorrono ore di volo e di allenamento in modalità ‘attitude’ per poter reagire velocemente, e con le corrette manovre, ad un pericolo. (Per approfondimenti leggi l’articolo Learning to Fly)

A volte le manovre da effettuare sono anti istintive: il mio drone si è trovato a volare, nel giro di un istante, in mezzo ad uno stormo di piccioni spaventati, che erano appollaiati sulla parte non visibile di un tetto. Tra tutto quello che potevo fare, ho deciso di fermarre il drone in hovering: é stata la scelta corretta perchè i piccioni lo hanno visto ed evitato. Qualsiasi altra manovra avrebbe potuto coglierli di sorpresa e terminare in una collisione. E’ stata la scelta corretta perchè i piccioni non sono aggressivi, quindi non lo hanno attaccato.

13: Multifattorialità

Esistono condizioni in cui molteplici fattori di rischio si presentano contemporaneamente.

Uno scenario realistico può essere un drone relativamente distante, nei pressi di una parete rocciosa con una leggera turbolenza causata da un po’ di vento, assieme all’improvvisa perdita del segnale GPS.

L’assenza di GPS e il wind shear sono normali nei pressi di una parete rocciosa, ma il pilota non lo sapeva o ha ignorato il rischio.

La distanza del pilota dal quadricottero non gli permette di valutare che la turbolenza sta spostando pericolosamente il drone verso la parete, dato che non più tenuto fermo dal sistema satellitare.

Con una manovra si può riportare il drone in una posizione di sicurezza, ma la situazione è diventa imporvvisamente difficile da gestire, e causa un forte stress nel pilota.

In queste condizioni il rischio di incidente è estremamente elevato, e il lieto fine si basa esclusivamente sulle capacità di pilotaggio, resistenza allo stress e tempestività decisionale.

Tutti gli elementi di questo scenario (distanza, vento, gps, ostacoli), se presi singolarmente, non rappresentano un grosso problema. Ma quando capitano tutti assieme, si rischia un incidente.



In Conclusione

I dorni sono in un momento di crescita tecnologica che li rende sempre più sicuri e facili da pilotare. Questo però non esclude la prudenza e tutte le attenzioni necessarie alla sicurezza.

E’ importante ricordare che, nel panorama normativo sui droni, è sempre il pilota il primo responsabile della sicurezza del volo.

Inoltre in Italia ignorantia legis non excusat cioè l’ignoranza della legge non discolpa: è dovere del cittadino (il pilota, in questo caso) essere al corrente delle leggi, e un ‘non lo sapevo’ non serve ad evitare guai legali in caso di incidente o violazione delle normative vigenti.

Per ricordare i controlli pre volo atti a ridurre la possibilità di incidenti evitabili è utile una checklist.

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