Un team di ricercatori della Westlake University in Cina, supportato dai ricercatori della Loughborough University, ha sviluppato un sistema rivoluzionario che consente ai droni di passarsi strumenti mentre sono in volo. Si chiama FlyingToolbox e rappresenta la prima dimostrazione di docking e trasferimento di strumenti aerei con precisione millimetrica tra droni multirotore.
Il problema del downwash
Perché di base è complicato il trasferimento aereo tra drone e drone? Perché quando un drone vola sopra un altro, l’aria spinta verso il basso dalle eliche — chiamata downwash — può raggiungere velocità superiori ai 13 metri al secondo, un flusso turbolento che destabilizza il drone sottostante, rendendo quasi impossibile mantenere una formazione verticale o compiere manovre coordinate.
Per superare questa sfida, il sistema FlyingToolbox utilizza due droni con ruoli distinti:
- il drone inferiore, chiamato “toolbox drone”, trasporta diversi strumenti
- quello superiore, il “manipulator drone”, è dotato di un braccio robotico capace di afferrarli e restituirli in pieno volo.
La dinamica ricorda, se vogliamo, quella tra un chirurgo e l’infermiere che gli porge gli strumenti durante un’operazione.
Stabilità e precisione
Per mantenere il controllo anche in aria turbolenta, i ricercatori hanno integrato elementi come la predizione in tempo reale dei flussi d’aria, meccanismi di aggancio magnetico e tracciamento visivo a bordo. Una rete neurale stima intensità e direzione del downwash, consentendo al drone inferiore di regolare la posizione automaticamente. In questo modo i droni si allineano con precisione sub-centimetrica grazie a un sistema di riconoscimento basato su codici QR.
Il cuore del successo è nel meccanismo di aggancio: il braccio del manipulator drone possiede una cavità con piastra metallica, mentre il toolbox drone monta connettori magnetici con corde elastiche. Quando i due si avvicinano, i magneti si attraggono automaticamente e le corde compensano eventuali piccoli errori di allineamento.
Rispetto ai sistemi precedenti, che raggiungevano precisioni tra 6 e 8 centimetri, FlyingToolbox offre un livello di controllo e ripetibilità nettamente superiore. Questo apre la strada a missioni aeree collaborative sempre più complesse, dove i droni non si limitano più a osservare, ma iniziano davvero a “lavorare” insieme.
Risultati e prospettive
Nei test, i droni hanno raggiunto un’accuratezza media inferiore al centimetro, completando con successo 20 manovre di docking consecutive anche in presenza di forti turbolenze. Come riporta lo studio pubblicato su Nature.com, il sistema ha dimostrato di poter gestire anche sequenze di scambio multi-fase con più droni in volo ravvicinato.
In futuro, sistemi di questo tipo potrebbero operare in ambienti pericolosi per l’uomo, come zone di disastro, manutenzioni in quota o ispezioni industriali.
