Droni per l'esplorazione 3D di interni: protezione dei beni culturali e rilevamento in ambienti chiusi.

I droni eccellono negli ambienti interni grazie alla loro capacità di coprire ampie aree più velocemente dei robot su ruote. Sfruttando la mobilità aerea, i droni possono attraversare diverse altezze all'interno degli edifici, creando mappe accurate di varie strutture. Questa capacità consente un'esplorazione e una mappatura efficienti di ambienti interni complessi. Inoltre, i droni dimostrano versatilità, navigando in spazi ristretti o su terreni difficili come camini e scale. Queste caratteristiche li rendono strumenti preziosi per svolgere compiti difficili o pericolosi per gli esseri umani. In definitiva, questi robot volanti possono apportare potenziali vantaggi ai settori industriali, consentendo un'esplorazione e una mappatura efficienti, garantendo al contempo sicurezza e autonomia.

Un team dedicato ha sviluppato una serie di soluzioni su misura per diversi scenari. In collaborazione con l'Abu Dhabi Technology Innovation Institute (TII), ha progettato tre droni personalizzati specificamente per esplorare e mappare gli spazi interni. Questi droni sono dotati di LiDAR 3D e telecamere 3D, che consentono di determinare con precisione la propria posizione (localizzazione) e di mappare l'ambiente combinando i dati provenienti da entrambe le tecnologie. Le telecamere di bordo possono anche classificare gli oggetti in tempo reale, distinguendo tra pareti, tavoli e altri oggetti. L'integrazione di tecnologie avanzate permette una raccolta dati e una mappatura efficienti durante il volo.

Questi droni personalizzati possiedono un'elevata manovrabilità, che consente loro di navigare in spazi ristretti o di adattare la configurazione in base alle specifiche esigenze operative. Questa flessibilità li distingue dagli esseri umani o da altri robot che potrebbero incontrare difficoltà in scenari simili. Possono muoversi rapidamente e raccogliere dati rilevanti in diversi ambienti, rivelandosi utili nelle missioni di ricerca e salvataggio e aiutando i soccorritori a localizzare persone e valutare situazioni di pericolo.

Queste soluzioni offrono un enorme potenziale per l'acquisizione di dati 3D dettagliati da edifici storici e siti archeologici, spesso situati all'interno di edifici. Grazie all'impiego di approcci innovativi e tecnologie avanzate per esplorare gli spazi interni, è possibile documentare siti di importanza storica in modo più efficace rispetto ai metodi tradizionali.

Nel complesso, l'utilizzo dei droni in ambienti chiusi apre nuove prospettive per la ricerca e le applicazioni pratiche. I droni possono essere d'aiuto nelle ispezioni delle infrastrutture, nel monitoraggio di aree a rischio e nella raccolta di dati per la manutenzione e la documentazione degli edifici. Settori come l'edilizia, la conservazione del patrimonio, l'ingegneria, la gestione degli impianti, la videosorveglianza e la gestione delle emergenze possono trarre vantaggio dalla sicurezza e dall'autonomia offerte dai droni.

I droni autonomi stanno raccogliendo dati cruciali per le ispezioni del canale di scarico. Nella catena montuosa di Kitimat, lungo la costa nord-occidentale della Columbia Britannica, un tunnel di scarico lungo 475 metri e largo 8 metri convoglia l'acqua proveniente da una centrale idroelettrica situata all'interno della montagna. Il cliente necessitava di un'ispezione dettagliata dell'interno del tunnel per la manutenzione ordinaria, ma la chiusura del canale di scarico per l'ispezione non era un'opzione. Un team specializzato ha quindi avviato una missione con droni autonomi per acquisire scansioni 3D all'interno del tunnel, fornendo dati ad alta risoluzione essenziali per la valutazione strutturale.

Il team aveva bisogno di ispezionare l'interno del tunnel senza interrompere le operazioni. Le prime discussioni hanno preso in considerazione veicoli a comando remoto (ROV), imbarcazioni di superficie autonome e dispositivi galleggianti dotati di sensori. Alla fine, si è optato per una soluzione aerea.

Il team ha pianificato la missione meticolosamente per garantire un'ispezione sicura e ridurre al minimo i rischi, tenendo conto di fattori quali:

Struttura del tunnel curvo

Un viaggio di mezzo chilometro in montagna

Visibilità da scarsa a nulla

Ambiente privo di GPS (nessuna trasmissione del segnale tra operatore e apparecchiatura)

Velocità di deflusso e turbolenza

Il responsabile del progetto ha sottolineato la scelta di un drone equipaggiato con LiDAR ad alta risoluzione, unità video e di rilevamento del movimento, abbinate a un sistema di navigazione autonomo basato sulla tecnologia SLAM. Questa configurazione ha permesso al drone di operare oltre la linea di vista (BVLOS) e al di fuori del raggio di comunicazione in ambienti privi di segnale GPS.

La pianificazione completa dei rischi includeva reti di recupero, traiettorie di volo attentamente pianificate per evitare ostacoli e la disattivazione del GNSS per prevenire interferenze da linee elettriche durante l'avvicinamento. Il team ha utilizzato punti di controllo precisi e software proprietario per creare nuvole di punti, modelli 3D e video di volo per una valutazione strutturale approfondita.

Ispezioni in ambienti privi di segnale GNSS

La tecnologia dei droni sta diventando sempre più diffusa nell'ingegneria civile per le ispezioni in aree con segnale satellitare limitato. I droni sono utili per ispezionare gallerie, pozzi di ventilazione, condotte e canali sotterranei. Le ispezioni periodiche sono essenziali, ma spesso risultano costose e dispendiose in termini di tempo con i metodi tradizionali. Inoltre, le ispezioni visive potrebbero non rilevare potenziali difetti. I droni dotati di telecamere ottiche ad alta sensibilità offrono soluzioni ideali per le valutazioni preliminari, riducendo costi, tempi e rischi per ispettori e tecnici.

Un team di sviluppo ha creato sistemi per la localizzazione e la navigazione di precisione in ambienti privi di segnale GNSS. Questa tecnologia innovativa è progettata per acquisire immagini di alta qualità in ambienti complessi come le gallerie, con eccezionale accuratezza ed efficienza.

Il sistema è stato testato in condizioni reali durante la chiusura temporanea della galleria stradale più lunga della Repubblica Ceca. Ha dimostrato con successo la capacità di acquisire immagini dettagliate in condizioni difficili come scarsa illuminazione e polvere.

Dotati di tecnologia avanzata, questi droni possono anche ispezionare gli stretti tunnel ausiliari utilizzati per lo sfogo delle emissioni. L'ambiente tossico rappresenta un rischio per le squadre di manutenzione. I droni autonomi velocizzano le ispezioni durante le operazioni in galleria, riducendo l'esposizione umana ai fumi nocivi e rivoluzionando le pratiche di manutenzione.

I droni autonomi sono progettati per garantire transizioni fluide tra ambienti con e senza segnale GNSS durante le ispezioni dei ponti.

La tecnologia dei droni sta acquisendo sempre maggiore importanza nell'ingegneria civile per l'ispezione delle infrastrutture in aree con segnale GNSS completo, limitato o assente. I droni svolgono un ruolo fondamentale nell'ispezione di ponti, viadotti e altre strutture che presentano rischi per l'intervento manuale.

Le ispezioni periodiche sono necessarie, ma i metodi tradizionali sono inefficienti, costosi e richiedono molto tempo. La tecnologia integrata dei droni facilita la raccolta e l'analisi dei dati in tempo reale, consentendo agli ingegneri di prendere decisioni informate rapidamente. Immagini e video ad alta risoluzione supportano valutazioni dettagliate che possono essere riviste per garantire che nessun difetto venga trascurato. I droni migliorano la sicurezza e l'efficienza, navigando in ambienti complessi dove le attrezzature convenzionali potrebbero avere difficoltà.