Un team guidato da Nitin J. Sanket del Worcester Polytechnic Institute (WPI) ha dimostrato che piccoli droni possono orientarsi anche in condizioni difficili come nebbia, fumo e oscurità, utilizzando sensori a ultrasuoni e intelligenza artificiale. La ricerca, pubblicata sulla rivista Science Robotics, propone un’alternativa più leggera ed efficiente rispetto alle tecnologie tradizionali.
L’idea – neanche a dirlo – nasce dall’osservazione della natura e più precisamente dai pipistrelli, che infatti riescono a muoversi in ambienti complessi emettendo brevi suoni e interpretando gli echi. Partendo da questo principio, i ricercatori hanno sviluppato un sistema basato su soli due piccoli sensori e una quantità ridotta di calcolo, rendendo possibile una navigazione autonoma anche per droni molto compatti.
Perché gli ultrasuoni possono fare la differenza
I droni autonomi utilizzano normalmente una combinazione di sensori, telecamere, algoritmi avanzati e sistemi come lidar e radar per percepire l’ambiente. Tuttavia, queste tecnologie possono essere pesanti, costose e ad alto consumo energetico. Inoltre, sistemi basati sulla luce possono risultare inefficaci in condizioni di scarsa visibilità.
Gli ultrasuoni rappresentano invece una soluzione più semplice. Il sistema sviluppato dal team di Sanket, ad esempio, utilizza un approccio di deep learning per interpretare gli echi sonori, simulando il funzionamento del cervello dei pipistrelli. In questo modo, il drone riesce a distinguere gli ostacoli anche in ambienti complessi.
Test sul campo: risultati concreti
I ricercatori hanno adattato un piccolo drone quadricottero a forma di X, largo circa 15 centimetri e dal peso di circa mezzo chilo, equipaggiandolo con sensori a ultrasuoni e uno schermo acustico per ridurre il rumore delle eliche, che potrebbe interferire con la lettura degli echi.
I test sono stati condotti sia all’aperto, in un’area boschiva, sia al chiuso, in un laboratorio con ostacoli come pali metallici e superfici trasparenti. Alcune prove inoltre sono avvenute al buio, mentre altre in presenza di nebbia o neve artificiale.
Durante 180 test, il drone ha mostrato un tasso di successo compreso tra il 72% e il 100% nella navigazione autonoma. Le difficoltà principali sono emerse (comprensibilmente) con oggetti molto sottili, come rami o pali stretti, che riflettono segnali più deboli.
Autonomia e impatto nelle operazioni di soccorso
Il drone è stato in grado di operare per circa 5 minuti per ogni volo, un tempo che può sembrare piuttosto limitato, ma che ha comunque la sua importanza in un contesto di emergenza in cui ogni secondo in più può fare la differenza.
“In una missione reale, anche pochi secondi di volo in più possono significare la differenza tra la vita e la morte per un sopravvissuto”, ha dichiarato Sanket.
Proprio per questo, il team guarda già al futuro, con l’obiettivo di sviluppare dispositivi ancora più piccoli e leggeri, in grado di volare più a lungo e migliorare ulteriormente le prestazioni, anche in termini di velocità.
Uno sguardo avanti
Questa ricerca apre nuove prospettive per l’utilizzo dei droni in ambienti complessi e pericolosi, puntando sulla riduzione di peso, costi e consumo energetico, grazie agli ultrasuoni che potrebbero diventare una tecnologia chiave per rendere i droni più accessibili ed efficaci nelle missioni critiche.
L’ispirazione dalla natura, ancora una volta, dimostra di poter guidare l’innovazione tecnologica verso soluzioni più semplici ma estremamente funzionali.
