Uomo e macchina: nel ’DroneHub’ del NEST, l’obiettivo è gettare le basi per la futura coesistenza tra uomo e droni in collaborazione con l’industria. Illustrazione: Empa
Manutenzione e riparazione di edifici, osservazione di fenomeni naturali e trasporto di merci: i droni e i 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 in cui i ricercatori dell’Empa studieranno e svilupperanno l’interazione tra droni, infrastrutture e natura in collaborazione con partner industriali e accademici.
Proprio come il sistema immunitario protegge il nostro corpo umano, in futuro i droni dovranno occuparsi della manutenzione degli edifici e delle infrastrutture. Ad esempio, potranno rilevare i danni ed eseguire autonomamente le riparazioni e la manutenzione. Questa è l’immagine che il ricercatore di droni Mirko Kovac evoca 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 laboratorio di ricerca Sustainability Robotics dell’Empa e di direttore dell’Aerial Robotics Lab dell’Imperial College di Londra, Mirko Kovac e il suo team traggono ispirazione dalla natura nelle loro ricerche. Il risultato sono droni che volano dentro e fuori dall’acqua come uccelli acquatici e sono in volo in pochi secondi, o droni che si aggrappano a pareti e soffitti e si calano su fili sottili come ragni. Oppure interi sciami di bombi, ispirati alle colonie di api, sono in grado di "costruire" dividendosi il lavoro e utilizzando processi di stampa 3D. Allo stesso tempo, i ricercatori stanno lavorando a robot volanti bio-ibridi che, una volta terminato il loro lavoro, si decompongono biologicamente in natura e non lasciano traccia.
Fabbricazione additiva: una facciata con elementi intercambiabili e superfici diverse viene utilizzata per la ricerca e lo sviluppo di droni di ispezione e riparazione. Illustrazione: Empa
Questi e altri sistemi di droni vengono attualmente sviluppati e testati nelle arene di volo dell’Empa di Dübendorf e dell’Imperial College di Londra. Inoltre, per rendere le condizioni di sviluppo ancora più realistiche, è prevista la costruzione di una voliera nell’edificio di ricerca e innovazione del NEST, che potrà essere utilizzata come ambiente di prova permanente all’aperto per varie applicazioni. "Con il ’DroneHub’ del NEST, vogliamo comprendere meglio le esigenze dell’industria e integrarle nella nostra ricerca", spiega Mirko Kovac, che invita esplicitamente le aziende interessate a collaborare.
Sensori ambientali robotici: un ambiente biosferico viene utilizzato per testare la tecnologia dei sensori e i droni realizzati con materiali biodegradabili. Illustrazione: Empa
La seconda area di ricerca si concentra sull’interazione tra droni e natura. L’attuale ricerca sul clima dipende dai dati dei sensori e del monitoraggio ambientale. "I droni sono ottimi fornitori di dati, soprattutto in aree difficili da raggiungere e molto vaste. Possono posizionare sensori mirati nella natura e raccogliere dati attraverso voli regolari", spiega Mirko Kovac. L’importante è che i sistemi di sensori e droni non abbiano un impatto negativo sull’ambiente (vedi pagina XX). Ed è proprio questo l’obiettivo del "DroneHub": in un ambiente naturale, con alberi e suolo forestale, è possibile effettuare test con materiali biodegradabili per droni e sensori. Inoltre, una parte di questa biosfera servirà come "serra" per strutture robotiche bio-ibride, cioè per coltivare componenti di droni a partire da materiali rinnovabili e biodegradabili, ad esempio. Standard e regole: il ’DroneHub’ vuole contribuire alla definizione di standard per le interfacce tra droni e infrastrutture. Illustrazione: Empa
Per la terza area di ricerca, il "DroneHub" deve essere completato da interfacce con 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, abbiamo bisogno di regole e standard tecnologici per questo", spiega Mirko Kovac. Questo inizia, ad esempio, con le zone di atterraggio su o vicino agli edifici che i droni devono raggiungere autonomamente, o con le stazioni di ricarica presso le quali i droni da trasporto si riforniscono autonomamente per il volo successivo. Presso il "DroneHub", i ricercatori di droni saranno coinvolti nello sviluppo e nella definizione di linee guida tecniche per queste interfacce tra edifici e robot volanti e contribuiranno a garantire che la convivenza tra uomo e macchina non rimanga "fantascienza".
La regione di Zurigo assume un ruolo di primo piano nella ricerca sui droni
La ricerca sui droni dell’Empa è fortemente collegata in rete a livello nazionale e internazionale, tra l’altro attraverso collaborazioni con l’EPFL e l’Imperial College di Londra. Inoltre, nei prossimi anni saranno sviluppate attività legate ai droni anche nel vicino Parco dell’innovazione di Zurigo. Con il sostegno dell’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 sviluppando un’infrastruttura di prova per veicoli e velivoli autonomi. L’obiettivo a lungo termine del progetto "LINA", lanciato di recente, è quello di istituire un organismo di certificazione per i droni utilizzati a livello commerciale. I ricercatori dell’Empa stanno attualmente scambiando idee con "LINA" per promuovere attività complementari e rendere la regione di Zurigo un vero e proprio "hotspot" per la ricerca svizzera sui droni.
Impression 3D en vol
I ricercatori dell’Empa stanno sviluppando droni per tutte le aree dell’ambiente, rappresentate da quattro "elementi": fuoco, acqua, terra e aria. Immagine: Empa
