Sui sensori di rilevamento ostacoli

Sicurezza attiva: per ogni veicolo in movimento è una istanza cui i costruttori riservano crescente attenzione, considerate le  notevoli ripercussioni che si riverberano sull’ambiente operativo.

Nel mondo dei droni un importante apporto è offerto dai sensori di evitamento ostacoli. Quale grado di affidabilità hanno essi raggiunto?  Odiernamente, lo stato dell’arte per quanto concerne i sensori di evitamento ostacoli presenti sui droni è rappresentato dal modello Mavic 2 di Dji. Mentre con il Phantom 4 Pro si poteva già contare su ridondanza (più sensori e di diverso tipo su alcuni lati) con il Mavic 2 si è approdati alla omnidirezionalità (passando dai 5 lati del Phantom 4 Pro a 6) di rilevamento.

Omnidirezionalità e ridondanza costituiscono fattori sufficienti ad assicurare una totale affidabilità del sistema? La risposta è no, come risulterà dalla seguente trattazione. Cominciamo con un raffronto tra i due modelli, onde sottolineare differenze ed evoluzione.

Sul Phantom 4 Pro i sensori erano così distribuiti: 1 + 1 sensori ottici stereo davanti, e lo stesso dietro e sotto. Due ulteriori sensori sotto, ma ad ultrasuoni. Uno per lato laterale ad infrarossi. La loro copertura angolare varia a seconda di posizionamento e tipologia, con specificità differenti che divengono quasi una biblica Babele passando al Mavic 2, a cagione del maggior numero e più differenziata copertura. Quest’ultimo modello dispone di sensori così ripartiti: 8 ottici dappertutto tranne sopra;  2 a infrarossi sopra e sotto. Come si nota, mentre il Mavic 2 colma la lacuna di rilevamento sopra il veivolo di cui soffriva il Phantom 4 Pro, d’altro canto prevede due tipologie di sensore (ottico e ad infrarossi), rinunciando al rilevamento ad ultrasuoni.

Quali effetti hanno sul piano operativo queste differenze? Il sensore ottico ha bisogno di luce, e che non sia troppa. Funziona con almeno 300 lux di luminosità presente sulla scena. Valore invero favorevolmente basso, e raggiunto anche in condizione di luminosità non ottimale. Il limite opposto – 10000 lux – viene superato solo in condizioni veramente estreme. Parrebbe così che dall’alba al tramonto le condizioni di luce siano tali da consentire sempre il corretto funzionamento del sistema. Purtroppo, non è del tutto così; il sensore ottico, oltre che della luce abbisogna di contrasto, nella scena. E quanto alla dimensione degli ostacoli, l’esperienza pratica dimostra che non tutte le sezioni dei cavi aerei vengono riconosciute. Le altre due tipologie di sensori citate funzionano anche al buio, ma sono “lenti”. Cosa significa? Che riconoscono gli ostacoli solo da vicino.

Mentre i sensori ottici scandagliano lo spazio già a 300 metri, quelli ad infrarossi possono anche cominciare solo a 7 metri. Ne deriva una minor sopportazione della velocità di avvicinamento. Dji a questo riguardo esprimeva i valori in km/miglia all’ora con il Phantom 4 Pro, mentre con Mavic 2 li dichiara in metri al secondo.

La sostanza però non cambia: la velocità di 50 chilometri all’ora (poco meno di 14 metri al secondo) è retta dai sensori di entrambe i modelli solo con riferimento a quelli ottici. I quali non sono dappertutto. Nel mondo reale la conseguenza è: potrete andare veloci solo davanti e dietro, non lateralmente, se volete che i sensori d’evitamento ostacoli funzionino. Eppure, procedere lateralmente può  essere utile, per esempio in una carrellata. A conferma dei succitati presupposti, Dji dichara funzionanti i sensori laterali solo in modalità Beginner (è di default, e limita velocità e distanze dal radiocomando) e Tripod (limita velocità e reattività). Ricapitolando la situazione – per il Mavic 2 – è: i sensori coprono ogni direzione ma non con piena copertura angolare; i sensori subordinano il funzionamento a ben precise condizioni di luce, contrasto e velocità. Già così assistiamo ad un corposo insieme di limitazioni, ma cè dell’altro.

Saggiamente Dji permette di sbloccare le modalità Sport e Atti solo cambiando via App le impostazioni di default.

Ciò in quanto sia in Sport che in Atti i sensori sono disabilitati, e considerato che la loro selezione avviene mediante comando fisico (più ergonomico ma anche più esposto sul Phantom 4 Pro rispetto al Mavic 2) sul radiocomando, un urto accidentale potrebbe attivare queste modalità indesideratamente.

Pensiamo a questa situazione: siamo fermi in hovering a 3 metri di distanza (il limite oltre il quale il drone non procede oltre automaticamente, dimezzabile con la funzione – impostabile da App e configurabile su pulsante esterno – narrow sensing); da un ostacolo, con il dito urtiamo il cursore di commutazione attivando la modalità Atti: se c’è vento, e soffia in una direzione …malaugurata, il drone potrebbe impattare istantaneamente sull’ostacolo stesso pur senza alcun intervento di conduzione sul radiocomando. Analogamente, in modalità Sport i sensori non funzionano poiché la velocità raggiungibile dal drone è superiore a quella massima ammessa per il rilevamento di ostacoli (si veda sopra al riguardo).

Vi è poi una particolarità che va descritta: durante la fase finale di discesa del Return To Home, sia nel Phantom 4 Pro che nel Mavic 2 i sensori di evitamento sono disabilitati. Ciò non costituisce un problema se l’Home Point è stato registrato correttamente durante la fase di decollo. Ancora una volta, però, l’esperienza ci insegna che ciò non sempre avviene. Si pensi, a titolo esemplificativo, alla seguente situazione: il drone parte da una area piana circondata da alti manufatti, ove la ricezione è scarsa. Il drone potrebbe non registrare subito l’Home Point, ma farlo qualche momento dopo elevandosi e spostandosi trasversalmente. Ebbene, in questo caso il drone potrebbe – con …intima convinzione – al ritorno posarsi sull’alto manufatto di lato, magari caratterizzato da una superficie inclinata.

Come s’evince da questa disanima, i sensori di evitamento ostacoli – importantissimi sotto il profilo della sicurezza – nonostante una costante  evoluzione che ha portato a ridondanza e omnidirezionalità, non sono ancora in grado di assicurare una completa affidabilità in ogni situazione. E’ dunque compito imprescindibile di ogni utilizzatore essere conscio dei numerosi limiti e su di essi modellare la propria navigazione.

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Claudio Trezzani