Pier Calderan - Droni DIY Il Manuale Per Hobbisti e Maker (2015)

7/18/2019 Pier Calderan - Droni DIY Il Manuale Per Hobbisti e Maker (2015)

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DRONI DIYIL MANUALE PER HOBBISTI E MAKER

Pier Calderan



© Apogeo - IF - Idee editoriali Feltrinelli s.r.l.Socio Unico Giangiacomo Feltrinelli Editore s.r.l.

ISBN edizione cartacea: 9788850333455

IF - Idee editoriali Feltrinelli srl, gli autori e qualunque persona o società coinvolta nellascrittura, nell’editing o nella produzione (chiamati collettivamente “Realizzatori”) diquesto libro (“l’Opera”) non offrono alcuna garanzia sui risultati ottenuti da quest’Opera.Non viene fornita garanzia di qualsivoglia genere, espressa o implicita, in relazioneall’Opera e al suo contenuto. L’Opera viene commercializzata COSÌ COM’È e SENZA

GARANZIA. In nessun caso i Realizzatori saranno ritenuti responsabili per danni,compresi perdite di profitti, risparmi perduti o altri danni accidentali o consequenzialiderivanti dall’Opera o dal suo contenuto.

Il presente file può essere usato esclusivamente per finalità di carattere personale. Tutti icontenuti sono protetti dalla Legge sul diritto d’autore.

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L’edizione cartacea è in vendita nelle migliori librerie.

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A Patrick Djivas, un pilota vero e soprattutto un amico che mi ha insegnato a

“volare”.



Introduzione



Dedicato a tutti gli amanti del voloFin dalla notte dei tempi l’uomo ha sempre cercato di staccarsi da terra per vedere

il mondo dall’alto, a volo d’uccello. La conquista del cielo è stata compiuta

gradualmente con aquiloni, mongolfiere, aeromobili, via via fino alla conquista dello

spazio con razzi, satelliti e altri veicoli.

Fra i tanti oggetti usati per il volo, un posto di rilievo viene occupato oggi dai

droni. Il termine drone è applicato a tutte le cose che volano e che non hanno unessere umano a bordo e purtroppo è diventato tristemente popolare a causa dell’uso

prettamente militare che si fa dei droni.

Dopo una breve introduzione storica dedicata ai droni in generale, questo libro si

occuperà essenzialmente di multicotteri, ovvero di elicotteri dotati di più rotori. Se un

multicottero può essere considerato un drone, non tutti i droni sono multicotteri,

pertanto, verrà usato il termine drone anche se non concettualmente corretto. A essere

precisi, dovremmo parlare di UAV, cioè di Unmanned Aerial Vehicle, tradotto initaliano come APR, cioè Aeromobile a Pilotaggio Remoto oppure SAPR, Sistemi

Aeromobili a Pilotaggio Remoto, come specificato dall’ENAC, il nostro Ente

Nazionale per l’Aviazione Civile. Ma la parola che va di moda oggi è “drone” e se

questo libro si intitolasse “SAPR DIY”, probabilmente ben pochi appassionati

avrebbero capito l’argomento trattato!

Allo scopo di rendere più facile la comprensione di tutto quel che riguarda il

mondo dei droni, questo libro è stato suddiviso nei seguenti capitoli.

Capitolo 1, Da dove iniziare – Il capitolo dedica uno spazio alla storia del drone ed

elenca vari tipi di drone con uno sguardo alle moltissime offerte del mercato.

Capitolo 2, Come vola un drone – In questo capitolo viene spiegato il

funzionamento di un multicottero dal punto di vista aerodinamico, con un accenno a

qualche legge fisica.

Capitolo 3, Componenti di un drone – Si entra nel vivo con l’esplorazione di tutti icomponenti meccanici ed elettronici di un drone, dal telaio ai motori, dalle schede di

controllo ai sistemi di ripresa video e di navigazione autonoma.



Capitolo 4, Drone fai-da-te – Il capitolo è dedicato all’assemblaggio fai-da-te di un

drone attraverso la scelta personalizzata dei singoli componenti.

Capitolo 5, Missione di volo – Viene spiegata la calibrazione del drone prima del

volo e come impostare una missione di volo tramite un software molto popolare.

Capitolo 6, MultiWii e Arduino – Questo capitolo è dedicato agli hacker, ai veri

appassionati di elettronica e programmazione fai da te. Viene spiegato come costruire

da zero una centralina di volo con MultiWii e Arduino.

Capitolo 7, Imparare a volare – Come si vola? Questo capitolo spiega come

iniziare a fare pratica da soli con il proprio drone e trarne il massimo profitto.

Vengono elencate anche le scuole certificate ENAC per l’ottenimento

dell’autorizzazione al pilotaggio di droni.

Capitolo 8, La videoripresa aerea – È l’attività che può spingere all’acquisto di undrone. In questo capitolo vengono illustrate alcune tecniche di ripresa e come

montare un filmato con commento musicale e titoli.

Capitolo 9, Normativa ENAC – Il capitolo è dedicato alla normativa in vigore per

sapere tutto quello che serve del regolamento ENAC, per la propria incolumità e per

quella degli altri.

Appendice A, Glossario – A completamento del libro, un utile glossario dei

termini.

Buona lettura!

NOTA

I materiali allegati al libro sono disponibili presso il sito dell’autore: www.pierduino.com/droni_diy.

Da qui si possono scaricare liberamente le risorse gratuite e i diagrammi a colori del libro.

http://www.pierduino.com/droni_diy



Capitolo 1



Da dove iniziare

Breve storia del droneIl termine “drone” ha assunto in inglese vari significati in vari periodi storici: da

“rimbombo” a “fuco” (il maschio dell’ape), da “bordone” (il suono continuo delle

cornamuse scozzesi) a una specie cyborg dell’universo fantascientifico di Star Trek

(chi non ricorda lo stupendo drone Borg, Sette di Nove?).

Da circa un centinaio d’anni, il concetto di drone è abbinato a un veicolo aereo

senza pilota ovvero, un UAV (Unmanned Aerial Vehicle) o, in italiano, APR(Aeromobile a Pilotaggio Remoto).

Probabilmente, il nome dato a questi oggetti volanti senza pilota viene associato al

“ronzio” prodotto durante il volo, che assomiglia a quello di un fuco, oppure al fatto

che i droni somigliano a insetti cibernetici.

È strano notare come oggi il termine sia associato solo al volo. In realtà lo stesso

termine può venire usato anche per mezzi di terra e di acqua (si veda il paragrafo

“Tipi di drone” in questo capitolo).

I primi UAVSembra che il primo uso documentato di un veicolo aereo da guerra senza

equipaggio risalga al 1849, quando gli austriaci attaccarono Venezia con palloni

senza pilota carichi di esplosivo. Probabilmente ci saranno stati altri casi simili non

documentati, ma questo rimane il primo esempio storico di guerra a pilotaggioremoto.

Un concetto più vicino all’immaginario collettivo di UAV moderno si può far

risalire al periodo della Prima guerra mondiale (1915-1918).

Sopwith AT

In Inghilterra, il professor A.M. Low, stava lavorando in quegli anni al concetto di

radar e partecipò allo sviluppo di velivoli senza pilota controllati in remoto con

l’aviazione britannica. Il concetto era quello di sviluppare un piccolo aereo dotato di

esplosivi da teleguidare su un bersaglio designato. La Sopwith, azienda orientata alla



produzione bellica fondata da Thomas Sopwith, diede vita nel 1916 a un aereo dotato

di un motore bicilindrico da 35 CV con un’autonomia di due ore, apertura alare di

circa quattro metri. Si chiamava Sopwith AT ( Aerial Target ) e ospitava una radio, le

batterie e, naturalmente, gli esplosivi (Figura 1.1).

La radio era montata in una scatola di legno con un coperchio di vetro, montata su

supporti in gomma. Questa scatola conteneva tutti i relè, il ricevitore e un filtro anti-interferenze. È interessante notare che il Sopwith AT era dotato di tutti i controlli

servo e pare che fosse funzionante, ma non volò mai, perché fu successivamente

danneggiato nell’hangar e lì abbandonato.

Figura 1.1 Il Sopwith AT del 1916.

Hewitt-Sperry Automatic Airplane

La possibilità di utilizzare la radio per il controllo aereo spinse molti inventori allesperimentazioni più bizzarre. Fu Elmer Sperry, già noto per la sua azienda Sperry

Gyroscope Company, operante in ambiente navale, che volle applicare un



radiocomando a un aereo, in collaborazione con Peter Hewitt, un ingegnere

americano, divenuto famoso per la sua lampada a vapori di mercurio.

Durante la Prima guerra mondiale, nel 1917, vide la luce lo Hewitt-Sperry

Automatic Airplane, chiamato flying bomb, la bomba volante (Figura 1.2). Fu un

progetto sviluppato sul concetto di siluro aereo, in grado di trasportare e lanciare

esplosivi contro l’obiettivo. Molti lo considerano il precursore dei moderni missiliCruise. Il pilotaggio automatico fu progettato, ma il sistema di controllo radio non fu

mai pienamente sviluppato e, alla fine, non fu mai utilizzato sullo Hewitt-Sperry

Automatic Airplane.

Figura 1.2 Hewitt-Sperry Automatic Airplane, la bomba volante.

LarynxDopo la Prima guerra mondiale, la storia racconta di un drone a pilotaggio remoto

chiamato Larynx, da “ Long Range Gun con motore Lynx” (Figura 2.3). Un aereo

britannico senza pilota usato come arma anti-nave.



Figura 1.3 Il drone Larynx del 1927.

Si trattava di un piccolo monoplano alimentato da un motore da 200 CV con una

velocità massima di circa 320 km/h e una radio di bordo sviluppata sui principi delprofessor A.M. Low. Fu testato con esiti positivi tra il 1927 e il 1929 dalla Royal

Navy britannica, ma mai utilizzato in guerra.

OQ-2 Radioplane

Negli anni Trenta, l’attore britannico Reginald Denny, si interessò alla

fabbricazione di aeromodelli radiocomandati e ottenne un contratto con l’esercito

americano per la fabbricazione in serie di droni radiocomandati, chiamati OQ-2Radioplane (Figura 1.4). Durante la Seconda guerra mondiale furono fabbricati

quindicimila droni per l’esercito americano ed esiste una foto che ritrae addirittura

una giovanissima Marylin Monroe mentre ne assembla uno in una fabbrica

(http://en.wikipedia.org/wiki/Radioplane_OQ-2). All’epoca si chiamava ancora Norma Jeane

Dougherty e venne ripresa da un fotografo attratto forse dal suo “potenziale…

fisico”.

Aerosiluranti senza pilota

La marina statunitense iniziò a sperimentare aerosiluranti radiocomandati tra il

1930 e il 1937. Fu nel 1942 che venne sviluppato il TDN-1 (Figura 1.5), pensato

come un Unmanned Combat Air Vehicle dalla Naval Aircraft Factory della Marina

degli Stati Uniti durante la Seconda guerra mondiale.

Sviluppato e testato durante il 1942 e il 1943, il progetto si è rivelato un discreto

successo, ma lo sviluppo di droni migliori relegò il TDN-1 a compiti di seconda

linea, e nessuno venne utilizzato in servizio.

http://en.wikipedia.org/wiki/Radioplane_OQ-2



Ci fermiamo qui con la storia dei droni da combattimento, anche perché la storia

recente sottolinea come i veicoli aerei senza pilota siano considerati perfetti per scopi

bellici e vengano usati quotidianamente in aree di guerra.

Figura 1.4 Un esemplare di OQ-2 Radioplane.

Figura 1.5 L’aereosilurante TDN-1.

Il primo quadricottero



Ci fu qualcuno che si dedicò al volo aereo in ambito civile per pura curiosità

scientifica. Nell’estate del 1907 si alzò da terra il Gyroplane No. 1, costruito da Louis

e Jacques Breguet in collaborazione con il professor Charles Richet. Non fu proprio

un gran volo, perché l’altezza raggiunta fu di soli 60 centimetri, ma diede il via alla

sperimentazione e alla costruzione del successivo Gyroplane No. 2 (Figura 1.6), che

nel 1908 raggiunse addirittura un metro e mezzo di altezza. Alimentato da un motoreRenault da 55 cavalli, il sistema faceva girare quattro coppie di eliche a quattro pale.

Era dotato anche di un’ala fissa supplementare per un maggior sostentamento.

Insomma un incrocio fra un elicottero e un aeroplano. Non si può annoverare come

esempio di sistema di volo a pilotaggio remoto, ma l’idea delle quattro eliche diede

spunto alle odierne macchine volanti.

Figura 1.6 Il Gyroplane No. 2.

The Flying Octopus

Il veicolo aereo di George de Bothezat venne soprannominato The Flying Octopus,

ovvero la piovra volante; era un quadrirotore sperimentale costruito agli inizi del

1920 su commissione dell’esercito statunitense. Era dotato di quattro motori con

eliche a sei pale, ritenuto però molto difficile da pilotare. Dopo qualche volo di provaad altezze irrisorie, l’esercito annullò il programma nel 1924 e il velivolo venne

demolito.



Figura 1.7 Il quadricottero The Flying Octopus di George de Bothezat.



Tipi di droneIl denominatore comune di tutti i droni è il pilotaggio remoto. I droni sono

normalmente dotati di telecamera e sensori controllati a distanza da un radiocomando

e da un sistema di registrazione o di streaming video Wi-Fi. I droni possono essere

distinti nelle seguenti categorie.

Ad ala fissa: il drone ad ala fissa è un aeromobile a uno o più motori che per il

suo sostentamento in aria sfrutta l’aerodinamica di una o più ali fisse. Un

esempio è raffigurato in Figura 1.8a (Fly Fast di FlyTop) e uno in Figura 1.8b

(F-330 di UMS Aero Group). Possono essere annoverati in questa categoria

anche i normali aeromodelli radiocomandati.

Ad ala rotante: il drone ad ala rotante è un elicottero a uno o più rotori collegati

a eliche a due o più pale, che con la loro rotazione creano la cosiddetta “alarotante”. Un esempio è raffigurato in Figura 1.8c (Koaxx X240 di Swiss UAV) e

uno in Figura 1.8d (Neo 600 V2 di Century Helicopter Products). Possono

essere annoverati in questa categoria anche i normali elicotteri radiocomandati.

Terrestri: il drone di terra è un mezzo dotato di ruote o cingoli che può

muoversi anche su terreni accidentati e in zone pericolose. Spesso sono chiamati

rover. Un esempio è raffigurato in Figura 1.8e (Rover 2.0 di Brookstone) e uno

in Figura 1.8f (Corobot di Coroware).Acquatico: il drone acquatico è un mezzo che può navigare sulla superficie

dell’acqua oppure immergersi a mo’ di sommergibile. Un esempio è raffigurato

in Figura 1.8g (Hydroview di Aquabotix).

Anfibio: il drone anfibio è un mezzo che può essere impiegato sia sulla terra sia

in acqua, come, per esempio, un hovercraft (Figura 1.8h).

Ibrido: è una categoria unica nel suo genere. Fra le numerose commistioni

possibili, citiamo il drone terra-aria prodotto da Parrot, in grado di volare, ma

anche di correre a terra e arrampicarsi sui muri o sul soffitto. È un quadricottero

dotato di due grosse ruote laterali (Figura 1.8i). Il drone ibrido sviluppato da

Matthew Spenko e Arash Kalantari all’istituto di robotica dell’Illinois (IIT

Robotics) si chiama HyTAK, Hybrid Terrestrial Aerial Robot : normalmente

vola, ma riesce anche a correre per terra, resistendo a qualsiasi urto o caduta

(Figura 1.8j). Esiste anche un drone ibrido che al posto delle ruote ha delle

eliche che lo fanno volare ma anche correre per terra su qualsiasi superficie. Il

progetto è di Witold Mielniczek dell’università di Southampton. Per vederlo infunzione ci sono molti filmati su YouTube come, per esempio:

https://www.youtube.com/watch?v=weDwQXbJhKw.

https://www.youtube.com/watch?v=weDwQXbJhKw



NOTA

Questo libro tratterà solo i droni multirotore ad ala rotante, chiamati anche multicotteri.

Figura 1.8 (a) Il drone ad ala fissa Fly Fast (http://www.flytop.it). (b) Il drone ad ala fissa F-330

(http://umsgroup.aero). (c) Il drone ad ala rotante Koaxx X240 (http://www.swiss-uav.com). (d) Il drone

ad ala rotante Neo 600 V2 (http://www.centuryheli.com. (e) Il drone di terra Rover 2.0

(http://www.brookstone.com). (f) Il drone di terra Corobot (http://www.corobot.net). (g) Il droneacquatico Hydroview (http://www.aquabotix.com). (h) Un drone tipo hovercraft

(http://www.raidentech.com). (i) Il drone ibrido Rolling Spider (http://www.parrot.com). (j) Il drone ibrido

HyTAK (http://www.iit.edu/news/iittoday/?p=9904). (k) Il drone ibrido di Witold Mielniczek

(http://www.southampton.ac.uk).

http://www.southampton.ac.uk/

http://www.iit.edu/news/iittoday/?p=9904

http://www.parrot.com/

http://www.raidentech.com/

http://www.aquabotix.com/

http://www.corobot.net/

http://www.brookstone.com/

http://www.centuryheli.com/

http://www.swiss-uav.com/

http://umsgroup.aero/

http://www.flytop.it/



I giorni nostriCome abbiamo visto fin qui, la storia elenca successi e insuccessi. Oggi, grazie a

tanta tecnologia, possiamo disporre di macchine volanti a pilotaggio remoto

praticamente perfette e destinate ai più svariati usi. Ecco un elenco non esaustivo di

alcuni impieghi dei droni, messi in ordine alfabetico e non di importanza.

Aerofotografia.

Agricoltura.

Archeologia.

Congestione del traffico.

Controllo ferroviario.

Controllo linee elettriche.

Controllo petrolifero.Edilizia.

Emergenze e pronto soccorso.

Film e documentari amatoriali.

Gare sportive.

Gioco.

Guardia costiera.

Guardia forestale.Ispezione aree inaccessibili.

Ispezione zone disastrate.

Mappatura di infrastrutture.

Meteorologia.

Modellazione del terreno 3D.

Monitoraggio sportivo.

Pattugliamento aereo (civile e militare).

Produzioni cinematografiche.

Produzioni televisive.

Ricerca e soccorso alpino e marittimo.

Spionaggio.

Topografia.

Trasporto aereo.

Video sorveglianza in generale.

Possiamo aggiungere anche “controllo invasioni aliene” e la lista ci sembra

completa. Scherzi a parte, il timore è quello di vedere i nostri cieli invasi da



telecamere volanti, come se non bastassero già quelle a terra, onnipresenti a ogni

angolo di strada e che ci sorvegliano in ogni momento della nostra vita.

Il mercato sta letteralmente esplodendo di proposte commerciali a tutti i livelli e

non è difficile trovare il drone adatto agli scopi.

Speriamo solo che la moda dei droni non porti all’abuso di questi meravigliosi

veicoli aerei da parte di malintenzionati o di persone con “zero scrupoli”. Come al

solito, la parte più difficile da mettere in atto è il controllo da parte degli organi di

tutela.

Fortunatamente ci hanno pensato i vari enti internazionali, compreso il nostro Ente

Nazionale per l’Aviazione Civile (ENAC), a legiferare in materia di sicurezza

pubblica e a imporre forti limitazioni per evitare un possibile e poco auspicabile far

west (si veda il Capitolo 9 – Normativa ENAC ).

Detto questo, diamo un’occhiata a qualche proposta commerciale, consapevoli del

fatto che i prodotti qui elencati fanno parte di un mercato in rapidissima evoluzione,

per cui non sarà possibile dare più di tante informazioni aggiornate.



Cosa offre il mercatoI droni multirotore disponibili oggi in commercio, nella maggioranza dei casi, sono

quadricotteri o esacotteri destinati al mercato ludico e hobbistico, mentre gli

ottocotteri o droni con configurazioni particolari sono destinati al mercato

professionale. Si veda il Capitolo 2 per i dettagli sulle configurazioni dei multicotteri.Il prezzo di un multicottero è legato a diversi fattori. Ecco un elenco di quelli più

significativi.

RTF o kit: Ready To Fly (pronto al volo) o in kit di montaggio.

Struttura del telaio: configurazione, materiale costruttivo e dimensioni del

telaio.

Motori: dimensioni e qualità dei motori.Eliche: dimensioni, materiale costruttivo e tipo di eliche.

Centralina di volo: caratteristiche principali della centralina di volo.

Sensori: quantità e tipo di sensori incorporati.

GPS: qualità del modulo per il volo automatico.

Radiocomando: portata RX/TX, canali, telemetria e caratteristiche speciali.

Video: qualità della telecamera e del sistema di trasmissione video.

Payload: carico utile trasportabile.

Batteria: tipo e durata della batteria.Accessori: gimbal, predisposizione per upgrade.

NOTA

Per i dettagli tecnici sui singoli elementi di un drone si invita alla lettura del Capitolo 3 –

Componenti di un drone.

La destinazione d’uso del multicottero dipende da quanto si è propensi a spendere.

In altre parole, un drone giocattolo costerà qualche decina di euro; se invece il drone

viene impiegato per applicazioni professionali si possono dover spendere svariate

migliaia di euro.

Nelle proposte commerciali che seguono non vengono indicati i prezzi al dettaglio.

Basterà visitare i siti dei produttori o dei negozi online per avere questo dato.

In base alle caratteristiche principali di ogni prodotto è comunque possibile avere

un orientamento di massima. Nelle caratteristiche principali viene riportato il dato

“RTF” ( Ready To Fly) quando il drone viene venduto pronto al volo o “Kit” quando ildrone è disponibile in kit di montaggio.



Viene inoltre indicato il livello che, in base all’utilizzo, determina il prezzo

approssimativo del drone.

Giocattolo: indica un drone piccolo, economico con funzionalità limitate. Fascia

di prezzo da 50 ai 300 euro.

Livello hobbistico: indica un drone con caratteristiche avanzate soprattutto per

riprese video di qualità. Fascia di prezzo da 300 fino a 3000 euro.

Livello professionale: drone per operazioni specializzate. Fascia di prezzo

superiore ai 3000 euro.

Parrot BebopIl successore della fortunata linea AR.Drone dell’azienda francese Parrot, si

chiama Bebop. Si tratta di un quadricottero di dimensioni simili all’AR.Drone, ma

totalmente rinnovato per quanto riguarda l’estetica e soprattutto il controllo video. Lo

speciale radiocomando Skycontroller consente di inserire nel dock un tablet per lo

streaming video da una telecamera con visione fisheye a 180 gradi (Figura 1.9).

Caratteristiche principali

Tipo: quadricottero RTF.

Livello: hobbistico.Telecamera: fisheye da 14 MP con visione a 180 gradi.

Registrazione video: Full HD 1080p.

Radiocomando: Skycontroller.

Dock per tablet e smartphone (fino a 10,6 pollici).

Streaming video live su smartphone e tablet.

Compatibile con occhiali FPV (Sony FPV, Zeiss Cinemizer e altri).

Sistema avanzato di stabilizzazione video a 3 assi.GPS: integrato per il ritorno automatico al punto di decollo e pianificazione del

volo.

Portata: fino a 2 km grazie al WiFi Extender.

Applicazione di pilotaggio gratuita FreeFlight 3 per iOS e Android.

Eliche: a tre pale.

Peso: 4400 g.

Dimensioni: 40,9 × 39,1 × 29 cm.

Batteria: 1× LiPo (inclusa).

Interfaccia di rete: WiFi.

Porta USB.



Sito ufficiale: http://www.parrot.com.

Figura 1.9 Il drone Parrot Bebop con il suo Skycontroller.

DJI Phantom 2 Vision+Il Phantom 2 Vision+ di DJI è un quadricottero con videocamera incorporata e

remote controller a 5,8 GHz. Il radiocomando è dotato anche di un attacco regolabileper il docking di uno smartphone per lo streaming video (Figura 1.10).



Livello: hobbistico.

Stabilizzazione del gimbal su 3 assi.

Connessione Wi-Fi fino a 700 metri.

Controller con docking per smartphone.Scheda microSD da 4 GB.

Registrazione video: Full HD 1080p 30/60i , 720p 60.

http://www.parrot.com/



Peso: 4200 g.

Dimensioni: 43,2 × 20,6 × 31,8 cm.

Batteria: 1× LiPo 5200 mAh (inclusa).

Memoria rimovibile: MicroSD.

Sito ufficiale: http://www.dji.com.

Figura 1.10 DJI Phantom 2 Vision+.

DJI Flame Wheel ARFLa linea Flame Wheel ARF di DJI propone diversi modelli per hobbisti in diverse

configurazioni e dimensioni di telaio. Il montaggio in kit permette di risparmiare e di

personalizzare il proprio drone in base alle esigenze e soprattutto al budget. I kit

disponibili sono F330, F450 e F550 (Figura 1.11).

Caratteristiche principali F330

Tipo: quadricottero in kit.


http://www.dji.com/



Dimensioni: 330 mm interasse.

Contenuto del kit: 4× ESC, 4× motori (2212), 4× eliche, 1× telaio completo di

PCB per le alimentazioni, 4 piedi di sostegno.


Tipo: quadricottero in kit.Livello: hobbistico.





Tipo: esacottero in kit.Livello: hobbistico.




Al costo del singolo kit vanno aggiunti i costi della centralina di volo e del

radiocomando. Accessori opzionali: modulo GPS, sistema RX/TX per telemetria esistema RX/TX video. DJI mette a disposizione un set completo di accessori.

Ciononostante tutti i componenti si possono scegliere anche di marche diverse (si

veda il Capitolo 3 – Componenti di un drone).


Figura 1.11 La linea di Flame Wheel di DJI in kit di montaggio.

http://www.dji.com/



DJI Spreading WingsLa linea Spreading Wings di DJI è dedicata prettamente all’uso professionale. I

diversi modelli sono basati sul concetto di spreading wings, ovvero di ali che si

dispiegano. La caratteristica di poter ripiegare le ali ne facilita il trasporto. Non solo, i

piedi sono retraibili durante il volo, come i carrelli degli aerei, per lasciare campolibero alle riprese video (Figura 1.12). Sono disponibili i modelli S1000, S1000+,

S900, S800 EVO.

Caratteristiche comuni a tutti i modelli

Grande capacità di carico.

Robustezza e stabilità.

Grande portabilità grazie ai bracci pieghevoli.

Ampia gamma di angolazioni di ripresa.

Carrello di atterraggio retrattile.

Compatibilità con gimbal Zenmuse.

Vibrazioni ridotte.

Motori sovradimensionati.

Telaio in carbonio.

Eliche ripieghevoli.

Caratteristiche principali S800

Tipo: esacottero RTF.

Livello: professionale.



Tipo: esacottero RTF.

Livello: professionale.



Tipo: ottocottero RTF.

Livello: professionale.Dimensioni: 1045 mm interasse.



Al costo del drone brano vanno aggiunti gli accessori per le riprese video o foto. Si

possono trasportare anche grosse macchine reflex.


Figura 1.12 DJI Spreading Wings. In alto i piedi retraibili. In basso, i bracci retratti in posizione di

trasporto.

Walkera Scout X4Questo di Walkera è un drone pronto al volo dotato di trasmettitore video a 5,8

GHz, Ground Control Station e radiocomando (Figura 1.13). I piedi retraibili

aumentano il campo di ripresa video. Ideale per l’hobbista esigente, disposto a

investire qualcosa in più per riprese video di qualità.


Tipo: quadricottero RTF.Livello: hobbistico.

Streaming video su radiocomando.

http://www.dji.com/



Radiocomando: Devo F12E.

Dimensioni: 33,5 × 33,5 × 27,5 cm.

Peso: 1770 g (inclusa la batteria).

Payload: 2.270 g.

Motori brushless: WK-WS-34-002.

ESC: WST 16Ah.Sistema di controllo multiasse: FCS-X4.

Batteria: LiPo 22,2 V 5400 mAh.

Datalink Bluetooth 2,4 GHz.

Gimbal stabilizzato su 3 assi, compatibile GoPro 3/4 e Ilook camera.

Ground Control Station per missioni di volo GPS.

Funzione Follow me inclusa.

Sito ufficiale: http://walkera.com/en.

Figura 1.13 Il drone Walkera Scout X4 con il radiocomando Devo F12E.

Walkera Voyager 3Il Voyager 3 di Walkera è basato su un telaio H4 in carbonio che sostiene

un’elegante fusoliera in plastica, contenente l’elettronica di bordo (Figura 1.14). Con

una telecamera 4K montata su un gimbal rotativo a 360 gradi, il drone permette unalarga visuale e la trasmissione di video Ultra HD sulla frequenza di 5,8 GHz,

direttamente al radiocomando Devo F12E. Ideale per riprese di qualità professionale.

http://walkera.com/en






Streaming video Ultra HD sul radiocomando.

Gimbal con rotazione a 360 gradi.

Radiocomando: Devo F12E.

Telecamera: 4K 20 FPS.


Durata di volo: 25 minuti.

Dimensioni: 33,5 × 33,5 × 27,5 cm.

Ground Control Station per missioni di volo GPS.

Funzione Follow me inclusa.


Figura 1.14 Il drone Walkera Voyager 3 con il radiocomando Devo F12E.

Walkera QR W100S




Si tratta di un drone giocattolo di Walkera dotato di una piccola videocamera HD

che trasmette in Wi-Fi il video direttamente su iPhone/iPad o Android (Figura 1.15).

È possibile utilizzare contemporaneamente il radiocomando per pilotare il drone

tramite la radio e lo smartphone per visualizzare il video tramite l’app WK-Remote di

Walkera.



Livello: giocattolo.

Telecamera HD incorporata.

App WK-Remote per Android, iPhone/iPad.

Radiocomando: Devo 4.


Lunghezza: 13,3 cm.

Larghezza: 12 cm.

Motore principale: HS-8520.

Peso: 76 g (batteria inclusa).

Cavetto USB per la ricarica.


Figura 1.15 Il drone giocattolo Walkera QR W100S con il suo radiocomando.

Hubsan X4 H107C

Questo drone giocattolo di Hubsan pesa solo 40 g e misura 7 centimetri diinterasse. È dotato di radiocomando a 2,4 GHz a 4 canali e telecamera video integrata

(Figura 1.16).







Dimensioni: 7 cm interasse.

Peso: 40 g.

Frequenza: 2,4 GHz.

Batteria: 3,7 V 380 mAh.

Tempo di volo: circa 7 minuti.

Tempo di ricarica: 40 minuti.

Trasmettitore: 2,4 GHz a 4 canali (incluso).

Fotocamera: 0,3 MP.

Registrazione video: inclusa.

Scheda di memoria: micro SDHC (esclusa).Sistema di controllo di volo a 6 assi con sensibilità del giroscopio regolabile.

Funzione flip 4 vie (sinistra, destra, avanti, indietro).

Cavo di ricarica USB.

Sito ufficiale: http://www.hubsan.com.

Figura 1.16 Il drone giocattolo Hubsan X4 H107C con il suo radiocomando.

Micro Drone 2.0Un drone giocattolo made in UK ultraleggero, perfetto per il principiante che vuole

divertirsi con acrobazie aeree (Figura 1.17). Opzionale la telecamera per registrazioni

video.

http://www.hubsan.com/






CPU auto-stabilizzante.

Telecamera per registrazioni video HD (non inclusa).

Gyro 6 assi e controllo accelerometro.

Volo fino a 50 metri.

Funzione flip 360 gradi.

Porta USB di ricarica (anche da iPad).

Viene fornito con 4 eliche di ricambio.

Radiocomando: 2,4 GHz.

Tempo di volo: 6-8 minuti.

Batteria: LiPo 3,7 V 300 mAh.Tempo di ricarica: 25 minuti per una carica all’80% e 40 minuti per una carica

completa.

Dimensioni: 8,5 cm interasse.

Peso: 34 g.

Sito ufficiale: http://www.micro-drone.co.uk.

Figura 1.17 Il drone giocattolo Micro Drone 2.0 con il radiocomando e accessori.

Syma X5C

http://www.micro-drone.co.uk/



Il Syma X5C è un drone giocattolo con un ottimo rapporto prezzo/prestazioni,

dotato di un radiocomando 2,4 GHz e di una telecamera per registrare video HD

(Figura 1.18).


Tipo: quadricottero RTF.Livello: giocattolo.

Radiocomando: 2,4 GHz a 4 canali.

Giroscopio: 6 assi.

Telecamera: 2 MP.

Tempo di ripresa video: circa 30 minuti.

Foto: 800 immagini circa.

Memoria: card SD 2G.

Dimensioni: 14 cm interasse.


Tempo di ricarica: 90 minuti circa.

Ricarica via USB.

Tempo di volo: 7 minuti circa.

Funzione flip 360 gradi.

Distanza del radiocontrollo: circa 50 metri.

Dimensioni: 31 × 31 × 8 cm.Peso: 916 g.

Sito ufficiale: http://www.symatoys.com.

Figura 1.18 Il drone giocattolo Syma X5C con il suo radiocomando.

http://www.symatoys.com/



Micro HKPilot Mega Il kit Micro HKPilot Mega è un sistema hardware open-source completo che può

esser integrato in qualsiasi drone autocostruito (Figura 1.19). Il kit pesa in totale solo

24 g e tutti i componenti possono stare in uno spazio di soli 35 × 35 × 30 mm. Il kit

Micro HKPilot è basato sul progetto open-source Ardupilot (APM) di 3D Robotics.Il kit comprende i seguenti elementi.

Scheda Micro Mega HKPilot 2.7.2.

Modulo GPS Ublox NEO-6M (con bussola integrata di precisione).

Telemetria radio 433 MHz con antenna su PCB.

Modulo a terra per la ricezione dati.

Modulo BEC 4s 60A.

OSD per il feedback FPV.

Set di cavi per plug-and-play.

Progetto basato su open-source APM di 3D Robotics.

Arduino e APM compatibile.

Giroscopio a 3 assi.

Accelerometro.

Magnetometro.

Barometro.Processore Atmel ATmega2560.

Processore ATMEGA32U-2 per l’interfaccia USB seriale (FTDI).

Supporto per bussola esterna (incluso).

Sito ufficiale: http://www.hobbyking.com.

http://www.hobbyking.com/



Figura 1.19 Il kit open-source Micro HKPilot Mega distribuito da HobbyKing.

3D Robotics Iris+

Iris+ di 3D Robotics è un drone RTF per amanti di foto e video, basato sul famosoprogetto open-source APM, creato e diffuso dalla stessa 3D Robotics (Figura 1.20).

Si può volare manualmente utilizzando il controller o utilizzare la modalità avanzata

3PV Follow Me che trasforma il drone in un perfetto inseguitore. Il software open-

source per tablet facilita la pianificazione del volo automatico.




Tempo di volo: 16 minuti circa.


Peso: 1282 g.

GPS uBlox con magnetometro integrato.

Payload: 400 g.

Radiocomando 433 MHz o 915 MHZ.

Supporto gimbal opzionale per GoPro HERO4.Telemetria su schermo.

Motori: AC 2830, 850 kV.



Eliche auto serranti.

Batteria: LiPo 11,1 V 3500 mAh (opzionale).

Adattatore USB per tablet Android.

Sul sito è possibile personalizzare il drone con l’aggiunta di vari accessori come

gimbal, telecamera GoPro, valigetta, batteria, eliche e altro ancora. Al costo totale va

aggiunto quello di un radiocomando PPM compatibile come, per esempio un Taranis

di FrSky.

Sito ufficiale: http://www.3drobotics.com.

Figura 1.20 Il drone 3D Robotics Iris+.

Mikrokopter EASY Okto XL2 4SL’azienda tedesca Mikrokopter propone una serie di multicotteri professionali in

kit di montaggio con vari set di accessori e dispositivi per un drone personalizzato. Il

modello EASY Okto XL2 4S è un ottocottero professionale, ma sono disponibili

anche configurazioni base per esacotteri e per quadricotteri. I kit vengono

pubblicizzati di facile montaggio (senza saldature), giacché i motori sono già montatisui bracci del telaio e le strisce di LED sono preassemblate. Opzionalmente può

http://www.3drobotics.com/



essere montato un gimbal per sostenere una grossa reflex DSLR, come, per esempio,

una Canon 5D MarkII.

Contenuto del kit EASY Okto XL2 4S

1× FlightCtrl ME premontato.

Okto Combi BL-Ctrl V3.1× MKUSB.

1× telaio Okto XL con tubi colorati (1× rosso, 7× nero).

4× Hilander-26.

1× coperchio nero (può essere verniciato dall’interno).

1× coperchio trasparente (può essere verniciato dall’interno).

2× LiPo 5000 mAh 4s (versione FLAT) con cavo Y per l’utilizzo in parallelo.

4× coppie di eliche strong CFK1245/38.

8× coppie di eliche EPP1245.

8× motori brushless MK3638.

1× cavo di collegamento per il ricevitore.

1× supporto LiPo già assemblato.

Striscia LED flessibile per l’illuminazione preassemblata.

Al kit vanno aggiunti un trasmettitore e un ricevitore (tipo HoTT o Jeti), un gimbal

e i dispositivi video.Sito ufficiale: http://www.mikrokopter.de.

Italdron E1100 8HSEL’azienda italiana Italdron, orientata alla produzione di droni professionali,

propone il modello E1100 8HSE, un ottocottero ottimizzato per applicazioni dove

sono richiesti payload elevati, grande autonomia e stabilità di volo. Importante ilbollino di approvazione ENAC. Per mezzo di un preciso gimbal a movimento

indipendente su 3 assi, può trasportare numerosi modelli di cineprese e sensori per la

fotogrammetria. Inoltre, dispone di elettronica ridondante e paracadute balistico ad

attivazione automatica.


Tipo: quadricottero RTF.Livello: professionale.

8× motori brushless.

http://www.mikrokopter.de/



8× eliche in carbonio.

Telaio in carbonio ripiegabile per una facile trasportabilità.

Figura 1.21 Il drone Mikrokopter MK EASY Okto XL2 4S e i component base del kit di montaggio.

Autopilota ridondante.Movimento gimbal su tre assi a 360 gradi.

Trasmittente datalink per il controllo del drone in modalità manuale o assistita.

Pocket Control Station per la gestione del volo autonomo.

Payload: 3000 g.

Dimensioni: 110 × 110 × 29 cm.

Altezza massima: 150 metri (limitata elettronicamente).

Distanza massima: 1,5 km.Autonomia di volo: 8-15 minuti.

Paracadute di emergenza.



L’azienda inoltre offre i seguenti servizi legati all’utilizzo del drone.

Drone collaudato e fornito di tutti gli accessori per il controllo e la gestione del

pilota e del secondo operatore.

Assistenza diretta Italdron con sostituzione/riparazione rapida entro 10 giorni

lavorativi.

Implementazioni tecniche, manualistica e consulenza per validazione d’impiego

secondo scenari previsti da ENAC.

Ampia gamma di accessori con possibilità di personalizzazione secondo

specifiche richieste.

Corsi di formazione teorici e pratici per l’operatore.

Sito ufficiale: http://www.italdron.com.

Figura 1.22 Il drone dell’azienda italiana Italdron E1100 8HSE, approvato ENAC.

http://www.italdron.com/



Capitolo 2



Come vola un drone

Allo scopo di uniformare il linguaggio usato in questo libro, il termine drone verràusato solo per indicare un velivolo a pilotaggio remoto dotato di più rotori, ovvero un

drone multirotore, altrimenti chiamato multicottero. Verranno esclusi dalla trattazione

i droni ad ala fissa o altri tipi di droni terrestri o acquatici.



L’elicotteroUn drone multirotore o multicottero può essere paragonato a un elicottero dotato di

più eliche. Il principio fisico che sostiene in aria un elicottero vale anche per i droni.

Quindi, per spiegare come vola un drone, dobbiamo capire prima come vola un

elicottero.L’elicottero è dotato di un motore che muove un rotore collegato a due o più pale,

le quali vanno a formare la cosiddetta ala rotante. La rotazione delle pale produce la

forza di coppia, una forza contraria al moto del rotore, che tende a ruotare la fusoliera

del velivolo nella direzione opposta, per effetto della legge di conservazione del

“momento angolare”.

IL MOMENTO ANGOLARE

Se mettiamo in rotazione una ruota, il sistema tende a mantenere la rotazione per effetto di una

forza vettoriale chiamata momento angolare. Nella figura sottostante (a) è visibile un sistema

rotante di una particella m con velocità v a distanza r dal centro.

Si definisce momento angolare L il prodotto fra il moto del raggio della ruota r, la velocità di

rotazione v e la massa del punto m:

L = rmv

dove

r = moto del raggio della ruota (misurato in m/s)

v = velocità di rotazione (misurata in m/s)

m = massa (misurata in kg)

Pertanto, nel Sistema Internazionale il momento angolare si misura in kg * m 2/s, cioè in

chilogrammi per metri quadrati al secondo.

La legge di conservazione del momento angolare afferma che il momento angolare L di un sistema

di corpi si conserva nel tempo se è nullo il momento totale delle forze esterne che agiscono su di

esso.

In altre parole, applicando una forza-peso al centro di rotazione del sistema, si annulla il momento

della forza-peso e viene così mantenuto (conservato) il momento angolare.

Una classica prova pratica della legge di conservazione del momento angolare è facilmente

ottenibile facendo ruotare una ruota tenendola per il perno e stando seduti su una poltrona girevole.

Il momento angolare della ruota provocherà una rotazione della poltrona che manterrà il suo moto

contrario fintantoché girerà la ruota.



Coppia e anticoppia Per ovviare al problema legato alla coppia del motore, l’elicottero monta un

piccolo rotore di coda che produce una spinta opposta alla forza di coppia, detta forza

“anticoppia”. In questo modo, il rotore di coda permette di mantenere la fusoliera in

posizione stabile, evitando che ruoti su se stessa (Figura 2.1).

Figura 2.1 Il funzionamento di un elicottero. Il rotore posteriore produce un forza che contrasta la coppia

generata dall’elica del rotore principale.



Il multicotteroOgni elica di un multicottero agisce come un’ala rotante di un elicottero, pertanto

se tutte le eliche (ali rotanti) di un multicottero girassero nello stesso verso, il

multicottero girerebbe su stesso per effetto della conservazione del momento

angolare (si veda il riquadro precedente).A prescindere dal numero di motori, per potersi muovere o galleggiare in un punto

fisso in aria, il drone deve essere composto da almeno tre motori in grado di produrre

la cosiddetta coppia di reazione, ovvero una forza prodotta dalla rotazione in senso

orario e antiorario di motori contrapposti, come illustrato in Figura 2.2, in cui

vengono illustrati un tricottero e un quadricottero.

Figura 2.2 Il movimento contrapposto delle eliche di un drone a tre motori (a) e a quattro motori (b).

Osservando la Figura 2.2a si vedono i due motori frontali controrotanti 1 e 2.

Questi bilanciano l’effetto della coppia in modo parziale perché serve un terzo

motore che faccia le veci del rotore di coda di un elicottero.

Osservando la Figura 2.2b le due coppie di motori controrotanti sono sullediagonali. In questo modo si ha un bilanciamento totale della coppia prodotta dai

motori 1-3 e 2-4.

Nel tricottero è il motore di coda che decide la direzione, mentre nel quadricottero

sono sempre due coppie di motori a decidere la direzione.

La tecnica costruttiva del tricottero ha dato origine a varie tipologie di esacotteri

(droni a sei rotori), mentre quella del quadricottero ha ispirato la generazione diottocotteri (droni a otto rotori).



Configurazione del droneEsistono molteplici configurazioni di un drone multirotore. L’elemento base per

sostenere i motori e le eliche si chiama telaio e, di solito, viene progettato per una

propulsione da tre fino a sedici motori, ma si può andare anche oltre. In Figura 2.3

sono illustrati i telai con le configurazioni più diffuse.Le configurazioni indicate con una I (la lettera “i” maiuscola) corrispondono alle

configurazioni X o Y invertite (inverted). In pratica cambia solo la posizione del

Nord (contrassegnato con una N), il cosiddetto “naso” del drone. La struttura

invertita del telaio può essere utile per il posizionamento di una telecamera che ha le

eliche poste al di fuori del campo visivo.

Figura 2.3 Le configurazioni di droni più diffuse.

Una variante molto diffusa delle configurazioni X4 e I4 è la configurazione H4,

ovvero con i motori disposti simmetricamente rispetto al corpo per formare unaspecie di lettera “H”. Spesso i bracci che formano la “H” sono piegati di qualche

grado.



Le configurazioni a sei o otto motori (e oltre) servono a dare più stabilità al drone e

offrono un maggiore carico utile. Inoltre offrono anche maggior sicurezza per effetto

della ridondanza. È vero che più motori significa più peso e maggior fabbisogno di

batterie, ma in caso di un motore in panne, si possono utilizzare i rimanenti motori

per portare a terra il drone in sicurezza. Cosa impossibile con un drone in

configurazione X4, I4 o H4, il quale si schianterebbe inesorabilmente al suolo.Le configurazioni X6, Y6 sono degli esacotteri standard, ovvero un’evoluzione

della versioni Y3, mentre le configurazioni invertite si chiamano I6 e IY6. Benché il

telaio abbia tre bracci, essi montano sei motori contrapposti, ovvero tre motori sopra

e tre motori posti a 180 gradi, con rotazione in senso opposto.

Non è rara la versione H6, evoluzione della versione H4, con tre motori su un lato

e tre motori sull’altro.

Le configurazioni I8, V8 sono degli ottocotteri standard, mentre la configurazione

X8 ha quattro bracci con quattro coppie di motori contrapposti. Le configurazioni con

motori contrapposti a 180 gradi ottengono maggiore spinta dalla rotazione normale

delle eliche superiori e dalla rotazione in senso opposto delle eliche inferiori. I droni

con queste configurazioni sono progettati per un maggiore carico utile e una

maggiore stabilità.

Esistono infine configurazioni a 12 e 16 e anche più motori, ma sono perlopiù

esperimenti di qualche appassionato.



Controllo dell’elevazioneIn un multicottero l’elevazione è molto simile a quella di un elicottero tradizionale.

Un semplice aumento contemporaneo della velocità di tutti i motori spinge più aria

verso il basso. In gergo aeronautico si dice “dare più gas”. Con la pressione dell’aria

verso il basso, il multicottero si alza quando il volume d’aria che fluisce sotto leeliche ha maggiore spinta rispetto al peso del multicottero, vincendo la forza di

gravità.

Una volta effettuato il decollo, il multicottero può mantenere la propria posizione

in quota bilanciando il peso del multicottero tramite un dosaggio della velocita dei

motori.

Riducendo la velocità di rotazione delle eliche (togliendo gas), il multicottero può

abbassarsi sotto l’azione del suo stesso peso.



Controllo del beccheggioProprio come un elicottero tradizionale, per muovere un multicottero in avanti (o

indietro) basta inclinare in avanti il naso – o muso – (o inclinare indietro la coda).

Per produrre un avanzamento, bisogna aumentare la velocità dei motori posteriori

e diminuire quella dei motori anteriori. Così il naso si abbassa e la coda si solleva. Inquesto modo, la direzione del flusso d’aria non va solo verso il basso, ma anche sul

retro del multicottero.

Siccome ogni azione ha una reazione uguale e contraria, spingendo sulla parte

posteriore, il multicottero si muoverà in avanti. Questa manovra si chiama

beccheggio in avanti (Figura 2.4a).

Viceversa, se si aumenta la velocità dei motori anteriori e si diminuisce quella deimotori posteriori si avrà l’effetto opposto e quindi il multicottero si muoverà

all’indietro. Questa manovra si chiama beccheggio indietro (Figura 2.4b).

Figura 2.4 Controllo del beccheggio in avanti (a) e del beccheggio indietro (b). I motori a velocità

maggiore sono indicati con un fondo scuro.



Controllo del rollioIn modo simile al beccheggio, per virare di lato, ovvero a destra o a sinistra, viene

aumentata la velocità dei motori laterali e ridotta la velocità di quelli sul lato opposto.

Dando più gas ai motori di destra e togliendo gas a ai motori di sinistra, il

multicottero si inclinerà a sinistra. Questa manovra si chiama rollio a sinistra (Figura2.5a).

Viceversa, dando più gas ai motori di sinistra e togliendo gas ai motori di destra, il

multicottero si inclinerà a destra. Questa manovra si chiama rollio a destra (Figura

2.5b).

Figura 2.5 Controllo del rollio a sinistra (a) e del rollio a destra (b). I motori a velocità maggiore sono

indicati con un fondo scuro.



Controllo dell’imbardata Il movimento di rotazione sull’asse verticale prende il nome di imbardata. In

pratica, mentre il multicottero è fermo in aria su un punto fisso, l’imbardata consente

di muovere il naso in un’altra direzione. Per ottenere una rotazione a destra o a

sinistra, bisogna aumentare la velocità dei motori contrapposti. Per esempio, in unquadricottero bisogna dare più gas ai motori 1 e 3 e togliere gas ai motori 2 e 4 per

ruotare il naso verso destra. Per un imbardata a sinistra, bisogna dare più gas ai

motori 2 e 4 e togliere gas ai motori 1 e 3.

Figura 2.6 Controllo dell’imbardata a destra (a) e dell’imbardata a sinistra (b). I motori a velocità

maggiore sono indicati con un fondo scuro.

NOTA

Per la spiegazione di tutte le manovre da eseguire con il radiocomando di un drone si veda il

Capitolo 7 – Imparare a volare.



Capitolo 3



Componenti di un drone

In questo capitolo vengono descritti tutti i component di un drone. Data l’enormequantità di marchi e di prodotti in commercio, verranno citati solo alcuni prodotti,

allo scopo di facilitare la costruzione di un drone fai-da-te o per completare un drone

ARF ( Almost Ready to Fly). Tuttavia, anche per il possessore di un drone RTF

( Ready To Fly), potrebbe rivelarsi utile leggere le caratteristiche e le funzionalità di

ogni singolo componente, allo scopo di aggiungere accessori opzionali o di effettuare

un upgrade del sistema.



TelaioIl telaio, frame in inglese, è la struttura portante del drone. Come abbiamo visto nel

capitolo precedente, esistono molte configurazioni possibili. La scelta della

configurazione e delle dimensioni del telaio dipende essenzialmente dallo scopo: si

può scegliere un drone per giocare o per gareggiare o per la videoripresa amatoriale oper quella professionale. In base all’utilizzo si possono scegliere telai piccolissimi

oppure giganteschi. Ovviamente, più è grande il telaio, più aumentano i costi per i

motori, le eliche e l’elettronica di bordo.

Ecco un riepilogo delle configurazioni tipiche di un telaio (Figura 3.1):

Y3: tricottero su telaio a tre bracci;

X4, H4, I4: quadricottero su telaio a quattro bracci;Y6, IY6: esacottero su telaio a tre bracci con motori controrotanti;

X6, H6, I6: esacottero su telaio a sei bracci;

I8, V8: ottocottero su telaio a otto bracci;

X8: ottocottero su telaio a quattro bracci con motori controrotanti.



Figura 3.1 Configurazioni tipiche di un telaio.

Alle estremità dei bracci vanno avvitati i motori brushless, solitamente con quattro

viti ciascuno. I bracci sono fissati saldamente a una piastra centrale, su cui andranno

messi i vari dispositivi elettronici di bordo, come la centralina di volo, il GPS, la

batteria e altri accessori. Soprattutto nei droni RTF, la piastra centrale viene ricoperta

con una calotta in plastica a formare una specie di carlinga o fusoliera. Spesso i

designer si sbizzarriscono a disegnare forme accattivanti come, per esempio, il miniquadricottero Ares Ethos QX130 (Figura 3.2a) e lo Sky Rider Drone disegnato da

Pininfarina per De Agostini, che distribuisce in edicola l’elegante drone in scatola di

montaggio (Figura 3.2b).



Figura 3.2 (a) Il quadricottero Ares Ethos (http://ares-rc.com). (b) Il quadricottero Sky Rider Drone di

De Agostini, design Pininfarina (http://www.model-space.com/it).

Oltre alla configurazione del telaio, bisogna scegliere anche la dimensione. Disolito, la dimensione del telaio viene espressa in mm di interasse, ovvero la misura

dagli assi dei motori più distanti. Per esempio, 250 mm, 350 mm, 450 mm, 550 mm,

800 mm e così via. In base alle dimensioni, cambiano anche i materiali costruttivi. Se

un telaio per un piccolo quadricottero può essere fatto di plastica, un telaio per un

grosso ottocottero deve essere obbligatoriamente fatto in fibra di carbonio e giunti in

alluminio. La fibra di carbonio e l’alluminio sono i materiali maggiormente usati per

i grossi esacotteri e ottocotteri. Quando i telai sono molto grandi esistono soluzioni

pieghevoli “a ombrello” per facilitarne il trasporto, come illustrato in Figura 3.3.

http://www.model-space.com/it

http://ares-rc.com/



Figura 3.3 Un telaio pieghevole a ombrello di un esacottero.

Se i bracci sono lunghi, devono essere molto resistenti e allo stesso tempo anche

molto leggeri. Quando si sceglie il telaio bisogna calcolare il carico utile, ovvero il

peso di un gimbal e di una videocamera o di una grossa reflex digitale. I bracci non

devono piegarsi o vibrare in volo, specie durante le riprese video.

Per i quadricotteri o esacotteri fino a 600 mm interasse si possono sceglieremateriali in plastica. Oltre alla vasta scelta di telai in plastica pronti all’uso, se si

possiede una stampante 3D o un amico che ce l’abbia, si può stampare il telaio in

ABS. Ci sono molti file in formato STL pronti per la stampa 3D scaricabili

gratuitamente da siti come Thingiverse (http://www.thingiverse.com) o Youmagine

(https://www.youmagine.com).

Figura 3.4 Un telaio H4 stampato in 3D con accanto il quadricottero montato (a). Un telaio X4 stampatoin 3D con il quadricottero montato (b). Il kit con telaio in poliammide di Diatone #17 (c).

https://www.youmagine.com/

http://www.thingiverse.com/



Nella Figura 3.4a e 3.4b sono illustrati i telai H4 e X4 stampati in ABS e i

quadricotteri montati e finiti. In alternativa, se non si possiede una stampante 3D, si

possono trovare i telai già stampati presso Movo (http://www.movo.it).

Esistono anche telai per piccoli quadricotteri in nylon poliammide, come quello

offerto nel kit di Diatone #17 (Figura 3.4c). Un kit economico, ma molto interessante

per chi inizia, in vendita presso Banggood (http://www.banggood.com).

http://www.banggood.com/



MotoriTutto è importante nella scelta dei componenti di un drone, ma niente è più

importante dei motori. Inutile dire che la qualità è proporzionale al prezzo, ma una

scelta oculata può far risparmiare se si scelgono motori dimensionati al peso e alle

finalità del drone.Innanzitutto, i motori di un drone devono essere brushless, cioè senza spazzole, a

meno che non si tratti di un mini drone di pochi centimetri che può volare anche con

mini motori DC a spazzole.

Il motore a spazzole è dotato di contatti striscianti sul rotore che è posto all’interno

di uno statore fisso, formato da un magnete con polarizzazione Nord e un magnete

con polarizzazione Sud (Figura 3.5a). Applicando una corrente continua al rotore e

quindi ai due avvolgimenti, si formeranno due campi magnetici di segno opposto aicampi magnetici fissi. Per effetto dell’attrazione e della repulsione degli avvolgimenti

da questi poli magnetici, il rotore crea un moto rotatorio.

Figura 3.5 Lo schema di un motore a spazzole (a). Lo schema di un motore brushless, senza spazzole(b). Lo spaccato di un motore brushless (c).



Il motore brushless, invece, ha il rotore formato da magneti permanenti e lo statore

a campo magnetico rotante. Contrariamente al motore a spazzole non ha contatti

elettrici striscianti sull’albero motore (Figura 3.5b). Applicando una corrente continua

agli avvolgimenti dello statore, vengono generati campi magnetici di segno opposto

ai campi magnetici fissi quindi, sempre per effetto dell’attrazione e della repulsione

degli avvolgimenti dai magneti fissi, lo statore crea un moto rotatorio.I motori brushless sono trifase e non è possibile alimentarli con una normale linea

in tensione continua, come per i normali motori DC. Per la commutazione della

tensione da mandare agli avvolgimenti dello statore ci si deve affidare a un circuito

elettronico apposito che si chiama ESC ( Electronic Speed Control), cioè controllo

elettronico della velocità o semplicemente “variatore”, come ormai viene chiamato

nel settore (si veda il prossimo paragrafo).

Oltre ad avere caratteristiche di robustezza, affidabilità e potenza commisurate alledimensioni del drone, il motore brushless deve produrre molta coppia motrice.

In fisica, la coppia motrice è il momento meccanico applicato dal motore a una

trasmissione. In altre parole, la coppia varia in base al regime di rotazione del motore

e ovviamente dipende dal tipo di motore. Nel caso dei motori brushless, la possibilità

di produrre pochi giri con la stessa potenza di quando è applicata a pieno regime, si

traduce in efficienza, che è ciò che serve sia a basso sia ad alto regime di giri.

Ci sono essenzialmente due tipi di motori brushless, chiamati in inglese outrunner

e inrunner. I primi hanno la cassa esterna con la corona di magneti che gira

solidalmente all’albero motore. I secondi hanno la cassa con la corona di magneti che

sta ferma e fa girare l’albero motore all’interno, come i tradizionali motori DC.

Per i droni sono preferibili gli outrunner (ormai sono tutti così) perché offrono più

coppia motrice.

La Figura 3.6a mostra lo schema degli avvolgimenti di un motore brushlessoutrunner. Come si può vedere, la tensione viene applicata ai tre avvolgimenti

disposti in modo alternato. Applicando la tensione in un verso o nell’altro, il motore

può girare in senso orario o antiorario.



Figura 3.6 Schema degli avvolgimenti di un motore brushless outrunner (a). Un motore brushless di tipo

pancake (b). Due motori brushless con riportato il senso di rotazione (c).

In Figura 3.6b è illustrato un motore brushless di tipo pancake, cioè a basso

profilo, mentre in Figura 3.6c sono visibili due motori brushless con riportato il senso

di rotazione. Si noti il simbolo <<< e la filettatura destrorsa per la rotazione in senso

orario e il simbolo >>> e la filettatura sinistrorsa per quella in senso antiorario.

I costruttori di motori brushless riportano un parametro importante ai fini

dell’efficienza, il cosiddetto kv, ovvero giri per volt. Il parametro indica quanti giri al

minuto fa il motore per un volt, senza elica. Per esempio un motore da 920 kv,

alimentato con una batteria LiPo a tre celle, cioè a 11,1 V, farà 10.212 giri (920 ×

11,1). Un motore da 700 kv, alimentato con la stessa batteria LiPo, ne farà 7.770 (700

× 11,1).

Per la connessione agli ESC i motori brushless per multicotteri sono dotati di tre

fili con mini-connettori a banana maschio. I fili non sono necessariamente colorati e

spesso sono tutti e tre di colore nero. In questo caso, per l’esatta rotazione del motore

bisogna procedere per tentativi. Se il motore gira al contrario, basterà cambiare il

collegamento di due fili qualsiasi all’ESC.



ESCPer controllare la velocità di ogni motore brushless è necessario un circuito ESC,

Electronic Speed Control, chiamato anche variatore.

Si tratta di un circuito elettronico che ha lo scopo di variare la velocità di un

motore elettrico, di controllare la sua direzione e anche di agire come un frenodinamico. Gli ESC sono utilizzati in tutti i modelli radiocomandati alimentati in

continua e possono essere unità a se stanti o incorporate nel ricevitore stesso, come

nel caso dei droni giocattolo.

Ogni ESC riceve la tensione di alimentazione dalla batteria del drone e la

distribuisce elettronicamente sulla linea trifase del motore brushless. Oltre ai due fili

per l’alimentazione dalla batteria, l’ESC è dotato di un connettore a tre fili di colore

marrone (negativo), rosso (positivo) e arancio (controllo) che va collegato allacentralina di volo. L’ESC riceve il segnale di controllo dalla centralina di volo, che a

sua volta è collegata al bus del segnale RX del ricevitore a bordo. Agendo sulla leva

Throttle (gas) del radiocomando si può quindi controllare la velocità dei motori

collegati agli ESC. Con gli altri movimenti delle leve dei due joystick si potranno

gestire le altre manovre (Yaw, Pitch e Roll), aumentando e diminuendo

proporzionalmente la velocità dei motori.

Un fattore importante per la scelta di un ESC è la corrente assorbita, che vadimensionata a seconda dell’assorbimento del motore collegato. Per esempio si

possono installare ESC da 10 ampere per piccoli quadricotteri e da 50 ampere e oltre

per grossi ottocotteri. Meglio scegliere un ESC con amperaggio maggiore rispetto

all’assorbimento del motore.

Una cosa importante che l’ESC non deve assolutamente avere è il circuito LiPo

Saver che toglie la tensione al motore quando la batteria è scarica. È una funzione

che salva la batteria quando questa va sotto il limite minimo di 3 V (sotto-scarica),per cui sarebbe una funzione utile per i normali aeromodelli ad ala fissa che possono

planare anche a motore spento, ma non per i droni, che si schianterebbero

inesorabilmente al suolo.

Per non disporre di questa funzione dannosa bisogna accertarsi che l’ESC abbia

caricato il firmware SimonK, ideato da Simon Kirby e disponibile come open-source

nel repository GitHub al seguente indirizzo: https://github.com/sim-/tgy. Il codice

assembly è per ESC basati su processori Atmel ATmega. Nel caso si dovessero

“flashare” gli ESC con il firmware SimonK, ci sono varie risorse online che possono

essere d’aiuto.

https://github.com/sim-/tgy



Di solito è la centralina di volo che avverte quando la batteria è scarica, ma se la

centralina fosse sprovvista di tale funzione, è sempre possibile collegare un

dispositivo LiPo Saver esterno con LED ad alta luminosità, che avverte ma NON

taglia la tensione di alimentazione. Ci sono anche circuiti LiPo Saver programmabili

per evitare la sotto-scarica della batteria e lo sbilanciamento delle celle che riducono

gradualmente la tensione senza tagliare improvvisamente.Gli ESC sono collegati direttamente alla batteria e di solito sono dotati di un

circuito che si chiama BEC, Battery Eliminator Circuit , ovvero un circuito che

preleva la tensione necessaria e pertanto evita l’uso di una seconda batteria per

alimentare la centralina di volo e gli altri dispositivi a 5 V.

In Figura 3.7a è illustrato lo schema di collegamento di quattro ESC dotati di BEC

alla centralina di volo. Si noti che vengono eliminati i fili di alimentazione di tre BEC

alla centralina.

In alternativa, si possono usare ESC senza BEC, chiamati Opto, ovvero dotati di

optoisolatore, per cui il segnale viene trasmesso dalla centralina agli ESC attraverso

un fotodiodo. Per l’alimentazione dell’elettronica di bordo a 5 V, si può usare un

comodo regolatore di tensione da collegare in parallelo all’alimentazione della

batteria (Figura 3.7b).

In Figura 3.7c è illustrato un ESC singolo DJI E300 optoisolato e in Figura 3.7c un

ESC quadruplo Hobbywing dotato di BEC.

Figura 3.7 Un ESC singolo DJI E300 da 15 A optoisolato (a). Un ESC quadruplo Hobbywing dotato di

BEC (b).



ElicheDato che non è questo il luogo giusto per un trattato di aerodinamica, ci limiteremo

a dare qualche indicazione di massima per la scelta e l’uso delle eliche di un

multicottero.

Ci sono due cose da conoscere di un’elica: il diametro e il passo, entrambeespresse in pollici.

Il diametro è la misura del diametro del cerchio immaginario che l’elica disegna

con la rotazione.

Il passo è l’incidenza del profilo alare, cioè la sua inclinazione rispetto al suo

perno.

In modo simile a una vite, il passo di un’elica definisce quanta aria viene“avvitata”. Per fare un esempio, un’elica con un passo di 5 pollici avvita a ogni giro

una colonna d’aria di 5 pollici (circa 13 centimetri). Un’elica con passo di 3,8 pollici

avvita a ogni giro una colonna d’aria di 3,8 pollici (circa 9,5 centimetri). Da questo

semplice esempio si intuisce che l’elica con un passo piccolo produce meno forza di

avvitamento e quindi è più adatta per voli lenti.

In Figura 3.8 è visibile lo schema di avvitamento di un’elica come illustrato nel

sito HobbyKing. L’asse X rappresenta il diametro e l’asse Y il passo.

Questo sito fornisce la pagina Propeller Finder per la ricerca dell’elica sulla base

del diametro:

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/rc_propeller_configuration_page.asp .

Figura 3.8 Schema di avvitamento di un’elica.

Di solito si usano eliche a due pale, ma non sono rari i droni con eliche a tre pale.

Con tre pale si possono usare eliche di diametro inferiore, quindi si può guadagnare

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/rc_propeller_configuration_page.asp



in spazio, ma si perde in efficienza. Siccome il drone si trova spesso in hovering,

essendo tre pale più ravvicinate trovano aria più “disturbata” rispetto a due pale, In

pratica, questo si traduce in minor stabilità e maggiori vibrazioni del drone in

hovering. Se invece si usa il drone per gareggiare o per acrobazie, le tre pale sono da

preferire.

Un altro aspetto da non trascurare è il materiale costruttivo. Esistono pale in fibradi carbonio, plastica, nylon e legno.

Normalmente si usano eliche in plastica o nylon, più economiche. Quelle in fibra

di carbonio sono molto resistenti e leggere, ma il loro costo le confina a un uso per

grossi multicotteri. Alcuni tipi di eliche in fibra di carbonio sono addirittura rivettate

vicino al perno, per poter essere piegate e migliorarne la trasportabilità.

Il legno è un materiale fragile, ma, proprio per questo, in caso di urto può salvare

l’albero motore. Al contrario, un’elica in fibra di carbonio, data la sua robustezza e

rigidità, potrebbe piegarlo o danneggiarlo.

Che diametro e passo scegliere? Dipende dal peso del drone e del carico utile. Per

un carico medio (drone e payload dai 2 ai 4 kg al decollo) si possono montare eliche

da 10 a 13 pollici, mentre per un carico pesante (drone e payload oltre i 4 kg al

decollo) si possono montare eliche da 15 pollici. I passi normalmente usati sono 4,5 o

5,5 pollici, ma si possono usare eliche con passo 3,8 per voli lenti. Ovviamente, va

poi calcolato il numero di motori per riuscire a sollevare il tutto.

In Figura 3.9 sono visibili alcuni tipi di eliche di diverse dimensioni, passo e

materiali.



Figura 3.9 Alcuni tipi di eliche di diverse dimensioni, passo e materiali.

ATTENZIONE

Le eliche in fibra di carbonio danneggiate o crepate vanno sostituite, non riparate. Se un

frammento di elica dovesse essere sparato ad alta velocità, potrebbe ferire qualcuno.

Bilanciamento dell’elica Anche se appena uscita dalla fabbrica, un’elica potrebbe essere sbilanciata, cioè

con una pala più pesante dell’altra. Le eliche in fibra di carbonio sono bilanciate in

fabbrica e non dovrebbero presentare difetti. Un’elica sbilanciata produce vibrazioni,

quindi vale la pena di usare un bilanciatore, disponibile in commercio. Ce ne sono di

vari tipi e fogge, magnetici o a bilanciere (Figura 3.10). Volendo lo si potrebbe anchecostruire. Per usare il bilanciatore basta mettere l’elica sul perno e farla girare. Se una

pala tende a fermarsi sempre in basso significa che è più pesante. Si può appesantire

la pala più leggera pennellandola leggermente con un po’ di vernice trasparente

vicino al perno e via via verso l’estremità, se fosse necessario.



Batteria Per i droni bisogna usare esclusivamente batterie o, meglio, accumulatori al litio-

polimero, amichevolmente chiamate LiPo. Dal punto di vista chimico una batteria

LiPo è formata da un sale di litio contenuto in un polimero solido, il poliacrilonitrile.

Rispetto ad altri tipi, le LiPo sono più efficienti e mantengono la carica per untempo superiore anche quando non vengono utilizzate. Le LiPo non hanno il

cosiddetto effetto memoria, tipico delle batterie NiCD e NiMH, e possono venire

ricaricate da 500 a 1000 volte (almeno così dichiarano i costruttori).

Figura 3.10 Un bilanciatore di eliche della du-bro (http://dubro.com).

La tensione nominale di una cella LiPo è di 3,7 V e può variare da 2,7 V a 4,23 V.Ma attenzione, devono essere protette dalla sovraccarica e dalla sotto-scarica, ovvero

non devono scendere sotto i 3 V e non superare i 4,23 V. Per questo motivo è

necessario usare un caricabatterie apposito.

Le celle di una LiPo possono essere messe facilmente in serie o in parallelo, per

cui si possono ottenere tensioni multiple di 3,7 V in serie o la somma della corrente,

se messe in parallelo. Il numero di celle messe in serie viene indicato con la sigla xS,

dove x è un numero che può variare da 2 a 10. Ecco alcuni esempi di tensioni di cellein serie:

2S: 3,7 V × 2 = 7,4 V;

http://dubro.com/



3S: 3,7 V × 3 = 11,1 V;

4S: 3,7 V × 4 = 14,8 V;

5S: 3,7 V × 5 = 18,5 V;

6S: 3,7 V × 6 = 22,2 V;

7S: 3,7 V × 7 = 25,9 V;

8S: 3,7 V × 8 = 29,6 V;9S: 3,7 V × 9 = 33,3 V;

10S: 3,7 V × 10 = 37 V.

Di solito, per carichi piccoli si usano LiPo a una cella o 2S (mini droni fino a 250

mm), per carichi medi si usano LiPo 3S o 4S (quadricotteri fino a 650 mm), per

carichi pesanti si usano LiPo 5S e 6S (multicotteri da 700 fino a 1000 mm).

La corrente viene indicata in mAh, cioè milliampere/ora, mentre la capacità di

scarica viene indicata con la lettera C. In pratica, la lettera C indica la massima

intensità di corrente che la batteria è in grado di erogare in sicurezza.

Per fare un esempio, una batteria da 4000 mAh 20C è in grado di erogare 80 A,

ovvero 4000 mAh × 20 C = 80000 mAh, quindi 80 A. In altre parole, la batteria

fornisce 20 volte la sua capacità. La corrente viene suddivisa per il tempo di utilizzo

della batteria, per cui, a parità di ampere, più è alto il valore di C più corrente

possiamo assorbire dalla batteria.

Oltre alla capacità di scarica, un altro parametro importante da considerare è la

capacità di carica, sempre espressa con la lettera C, ovvero la quantità di corrente con

cui caricare la batteria senza rovinarla. Per esempio, una batteria dichiarata con

massimo tasso di carica 2C, significa che può venire caricata al suo amperaggio

nominale moltiplicato × 2.

Ecco un esempio di dati che si possono trovare presso un produttore o un negozio

di batterie LiPo.

Configurazione (S): 3.

Capacità (mAh): 2200.

Scarica (C): 30.

Peso (g): 190.

Massimo tasso di carica (C): 2.

Lunghezza (mm): 108.

Altezza (mm): 36.Larghezza (mm): 26.

Tipo di presa per il bilanciamento: JST-XH.



Tipo di presa per il collegamento: XT60.

In base a questi dati, sappiamo che la batteria ha tre celle, quindi 11,1 V, una

capacità di erogare 2200 milliampere per un’ora a 30 C, cioè alla massima potenza

per 2 minuti, e può essere ricaricata a 2 C, cioè a 4,4 ampere.

Inoltre, il produttore solitamente elenca le caratteristiche fisiche come peso edimensioni e il tipo di connettore, per il collegamento al drone, di solito XT60 o

Deans, e il tipo di connettore per il bilanciamento delle celle (si veda il prossimo

paragrafo).

La Figura 3.11a illustra tre tipi di batterie LiPo 3S e 4S normalmente usate per

carichi medi, mentre in Figura 3.11b sono visibili due LiPo da 10000 mAh 6S per

carichi pesanti.

Figura 3.11 Tre tipi di LiPo per carichi medi (a). due tipi di LiPo per carichi pesanti (b).

Alcune norme di sicurezza sull’uso delle LiPoNon lasciare la batteria in carica oltre il tempo necessario. Di solito il

caricabatterie avverte quando la carica è terminata.

Non usare la batteria se è deformata, “gonfia”.

Non usare la batteria se la carica impiega troppo tempo. Probabilmente la

batteria è danneggiata.Non usare la batteria se diventa eccessivamente calda.

Non lasciare scaricare la batteria sotto i 3 V.



Non disassemblare la batteria.

Non lasciare la batteria in luoghi troppo caldi o sotto il sole.

Non gettare la batteria sul fuoco o in acqua.

Non mettere in corto i terminali della batteria.

CaricabatterieSe per tutti gli accumulatori ricaricabili è necessario un caricabatterie dedicato, per

le LiPo è obbligatorio disporre di un caricabatterie dotato di funzioni di

bilanciamento e di scarica (Figura 3.12). Oltre al connettore tipo XT60 o Deans per il

collegamento alla linea di alimentazione del drone, le LiPo sono dotate anche di un

connettore JST-XH per il bilanciamento delle celle. Questo connettore va inserito nel

caricabatterie durante la carica per poter bilanciare le celle. In base al numero dicelle, il connettore è più o meno largo. Di solito si trovano caricabatterie con prese

fino a 6 o 8 celle sul lato oppure con un cavo dotato di prese volanti.

Figura 3.12 Un caricabatterie dotato di funzioni di bilanciamento e di scarica.

Dal menu del caricabatterie si deve impostare la tensione nominale della batteria,

ovvero il numero di celle, la corrente in mAh e il valore di C dichiarato dal

produttore. Se non si conosce il valore di carica, bisogna ricaricare a 1C, cioè alla

corrente nominale della batteria. Se il caricabatterie è dotato di monitoraggio delbilanciamento delle celle, si potranno vedere sul display i valori di tensione di ogni



singola cella. Si noterà che la carica di ogni cella tenderà ad arrivare a 4,21 V, cioè la

tensione massima.

Se si lascia scaricare eccessivamente una LiPo, si rischia che la tensione di una o

più celle scenda sotto i 3 V. Il caricabatterie non sarà più in grado di caricare o

bilanciare le celle e la batteria diventerà inutilizzabile.

Per uno stoccaggio sicuro delle LiPo, si consiglia di scaricare le batterie con la

funzione discharge del caricabatterie fino alla tensione di sicurezza di 3,7 V.

A ogni motore, il suo ESC, la sua elica e la sua batteria

Eseguire tutti i calcoli necessari per trovare il giusto connubio fra telaio, motori,

ESC, eliche e batteria potrebbe diventare molto difficile. Fortunatamente esiste unsito che risolve tutti i problemi di calcolo per i multicotteristi (Figura 3.13). Si

chiama eCalc e la pagina di Multicopter Calculator è raggiungibile all’indirizzo:

http://www.ecalc.ch/xcoptercalc.php.

Il sito offre tutte le funzioni di calcolo in versione demo gratuita, ma alcuni dati

non sono disponibili. Per ottenere l’accesso completo a tutti i dati basta pagare una

quota di 0,99 dollari. Ne vale la pena.

http://www.ecalc.ch/xcoptercalc.php



Figura 3.13 La pagina Multicopter Calculator del sito eCalc.



Centralina di voloIn inglese è Flight Control, abbreviato in FC. In italiano la centralina di volo può

essere chiamata scheda di controllo, scheda di volo, sistema autopilota e via dicendo.

A parte il nome che può assumere, la centralina di volo è la responsabile diretta di

tutte le operazioni di volo. In pratica è una motherboard che ospita unmicroprocessore collegato a una serie di sensori, attraverso i quali può impartire

comandi ai motori e agli accessori opzionali. Sostanzialmente le centraline di volo si

differenziano per il numero di sensori incorporati.

I sensori che normalmente sono presenti in una centralina di volo sono: giroscopio,

accelerometro, barometro e magnetometro. È possibile comunque montare una

scheda senza sensori e aggiungerli in seguito. Spesso la centralina di volo è completa

di accessori e GPS in un pacchetto per un sistema di volo full optional.Fra le più diffuse centraline di volo o sistemi di volo completi disponibili in

commercio, citiamo qui di seguito alcuni marchi e modelli.

DJI Naza Un sistema completo DJI Naza-M V2 comprende le seguenti caratteristiche fornite

dal produttore (Figura 3.14).

Nove tipi di multi-rotori supportati.

Funzione Ground Station gratuita.

Software Assistant per smartphone.

PMU indipendente con estensione funzione.

Modalità Failsafe avanzata.

Due livelli di protezione per bassa tensione.

Algoritmo di stabilizzazione Attitude avanzato e migliorato.Varie modalità di Flight Control/Intelligent Switching.

Nuovo Assistant Software & Firmware Online Update.

Modulo GPS disponibile/mantenimento accurato della posizione.

iOSD mini supportato.

Controllo intelligente di orientamento.

Arma e disarma i motori.

PPM, S-BUS e normale ricevitore supportati.Modulo LED independente.

Funzione di stabilizzazione gimbal incorporata.



Regolazione del guadagno remoto.

Il firmware è closed source e non può essere modificato se non da aggiornamenti

del proprietario. Sito ufficiale: http://www.dji.com.

Figura 3.14 Il sistema di volo completo DJI Naza-M V2.

PixhawkÈ un sistema di volo avanzato che fa parte del progetto open hardware PX4 e

prodotto da 3D Robotics (Figura 3.15). È dotato di processore avanzato e tecnologia

di sensori ST Microelectronics. Il sistema operativo real-time è NuttX, che offre alte

prestazioni e affidabilità per il controllo di qualsiasi drone. È disponibile in kit di

montaggio.

Contenuto del kit

Centralina di volo Pixhawk.Buzzer.

Pulsante Interruttore di sicurezza.

Modulo di alimentazione. 3DR con connettori XT60 e cavo con connettore a 6

pin.

Cavo extra a 6 pin per collegare un modulo 3DR GPS + bussola.

Cavo micro USB.

SD card con adattatore.Biadesivo gommoso per il montaggio.

Cavo per servo a 3 fili.

http://www.dji.com/



Modulo splitter I2C con cavo.


Processore ARM Cortex M4 a 32 bit con sistema operativo NuttX.

14 uscite PWM/servo.

Opzioni di connettività per periferiche aggiuntive (UART, I2C, CAN).Sistema integrato di backup per il recupero in volo e comando manuale con

processore dedicato e alimentazione autonoma.

Ingressi di alimentazione ridondanti e Failover automatico.

Pulsante esterno di sicurezza per l’attivazione facile del motore.

Indicatore LED multicolore.

Altoparlante piezo multi-tono ad alta potenza acustica.

Scheda micro SD.Encoder PPM per ricevitori RC che non forniscono l’uscita PPM (opzionale).

Telemetria con raggio di 1,5 km a due vie (opzionale).

GPS u-blox con bussola (opzionale per il volo autonomo).

Sensori: giroscopio, accelerometro, magnetometro, barometro.

Interfacce: 5× UART (porte seriali), 2× CAN.

Ingresso e uscita compatibile con Futaba S.BUS.

Figura 3.15 Il sistema di volo Pixhawk.



VR BrainVirtual robotix è una ditta italiana che produce accessori e centraline di volo di

qualità riconosciuta a livello mondiale.

VR Brain è un sistema autopilota versatile per droni, basato su una scheda

multifunzione e software open-source di derivazione Arducopter (Figura 3.16). Fra ivari prodotti citiamo VR Brain micro 5.1 di cui elenchiamo le caratteristiche

principali del produttore.

Microcontrollore ARM CortexM4F 168 Mhz con DSP e accelerazione di calcolo

in virgola mobile.

1024 KiB di memoria flash, 192 KiB di RAM.

Accelerometro, giroscopio MEMS e barometro.Otto ingressi RC standard PPM , PPMSUM , SBUS.

Otto uscite RC a 490 Hz.

Micro SD card.

Bus I2C per connessione a magnetometro esterno.

Tre porte seriali: una per il GPS, una per SBUS e una per la telemetria.

Tre switch digitali (ULN2003) per due LED e un Buzzer.

Supporto JTAG per il debug in realtime.

Ingresso per il controllo della tensione.IDE e strumenti di sviluppo: Arduino IDE, Arm GCC Toolchain.

Per questa piattaforma sono disponibili molte librerie sviluppate dalle comunità

Virtualrobotix e Diydrones. Il software base è una versione a 32 bit dei progetti

Arducopter e TauLab.

Sito ufficiale: http://virtualrobotix.it.

http://virtualrobotix.it/



Figura 3.16 La centralina di volo VR Brain Micro 5.1.



IMULa sigla sta per Inertial Measurement Unit . Tradotto come unità di misura

inerziale, è un sistema elettronico basato su sensori inerziali, come accelerometri e

giroscopi. Su un drone, per esempio, permette di controllare e correggere le tre

accelerazioni angolari di beccheggio, rollio e imbardata. I dati provenienti dai sensoridevono essere combinati in un software per determinare il reale comportamento

dell’aeromobile. Una tecnica per fare questo è il filtro di Kalman. Il filtro prende il

nome da Rudolf E. Kalman, un ingegnere e matematico statunitense. L’algoritmo di

filtraggio Kalman valuta lo stato di un sistema dinamico a partire da misure soggette

a rumore, ovvero a variazioni casuali. Nel software di controllo di una scheda IMU,

l’algoritmo può correggere i dati errati provenienti dai sensori.

Giroscopio, accelerometro, barometro emagnetometro

In un sistema IMU sono presenti almeno alcuni di questi sensori: giroscopio,

accelerometro, barometro e magnetometro.

Il giroscopio, incorporato o aggiunto come sensore esterno alla centralina di volo,

consente il controllo sui tre assi del drone. In pratica, mentre il drone vola, ilgiroscopio comunica la posizione su ognuno dei tre assi, per cui la centralina

corregge automaticamente la velocità dei motori per effettuare le manovre di volo. La

tecnologia usata nei giroscopi elettronici si chiama MEMS (Micro Electro-

Mechanical Systems). La dimensione dei tre sensori del giroscopio all’interno del

circuito MEMS è tra 1 a 100 micrometri (Figura 3.17a). Quando il giroscopio viene

ruotato, una microscopica massa risonante viene spostata in base alle variazioni di

velocità angolare. Questo movimento viene convertito in segnali elettrici letti da un

microcontrollore (centralina di volo). Come in tutti i giroscopi meccanici, anche il

giroscopio elettronico accumula il tipico errore di precessione dovuto alla forza di

gravità, che agisce sulla rotazione di un corpo in rotazione. L’esempio tipico di

giroscopio e dell’errore di precessione è dato dalla trottola. Quando si fa girare

velocemente una trottola, all’inizio la trottola tende a rimanere con il perno in

posizione verticale, per effetto della legge di conservazione del momento angolare.

Poi, man mano che gli attriti ne rallentano la corsa, si vedrà oscillare il perno della

trottola che descriverà una circonferenza sempre più ampia, fino a che la forza digravità vincerà sulla forza del momento angolare e la farà cadere (Figura 3.17b).



Figura 3.17 Il giroscopio MEMS (a). L’errore di precessione di una trottola (b).

Per evitare un accumulo eccessivo di errori di precessione del giroscopio è

necessario abbinare un altro strumento che possa aiutare a correggere questi dati:

l’accelerometro.

L’accelerometro è un dispositivo che, in combinazione con il giroscopio, fornisce i

dati di accelerazione alla centralina sui tre assi. In pratica, reagisce alla velocità di

accelerazione nelle tre direzioni e permette di mantenere la manovra effettuata in

volo o di correggere dati errati provenienti da agenti esterni come il vento o

cambiamenti di pressione atmosferica.

Questi dati accelerometrici e giroscopici non bastano alla centralina per mantenere

una quota costante, per cui è necessario un altro strumento che fornisca i dati di

pressione atmosferica, ovvero il barometro. Il barometro rileva le variazioni di

pressione dell’aria, per cui la centralina può correggere autonomamente la velocità di

rotazione dei motori.

Oltre a tutti questi dati, la centralina di volo deve sapere esattamente il punto in cuisi trova. Per questo motivo viene in aiuto la bussola o il magnetometro. In questo

modo, il drone avrà sempre il naso puntato a Nord grazie al magnetismo terrestre.

Grazie alla bussola, la centralina di volo potrà orientarsi, ma non potrà ancora sapere

esattamente le coordinate terrestri del punto in cui si trova il drone. Ecco quindi che

nasce l’esigenza di un accessorio opzionale, ma necessario: il modulo GPS.



GPSI sensori a bordo della centralina visti fin qui sono di aiuto alla navigazione

manuale, ma per la navigazione automatica o guidata serve obbligatoriamente un

modulo GPS (Global Positioning System), traducibile in italiano come sistema di

posizionamento globale. Il modulo GPS è un dispositivo elettronico basato sullarilevazione di satelliti in orbita geostazionaria e l’elaborazione dei dati inviati a terra,

tramite un software chiamato GCS (Ground Control Station).

Un modulo GPS, di solito è collegato esternamente alla centralina di volo, perché

ha bisogno di un’antenna che rilevi la presenza dei satelliti e, di solito, è abbastanza

ingombrante (Figura 3.18).

Il sistema GPS si basa sulla triangolazione trigonometrica, per cui basterebbero, in

teoria, tre satelliti per fare il punto a terra. Per una migliore precisione serve unquarto satellite per rilevare il tempo. I satelliti sono dotati di orologi atomici di

precisione assoluta, per cui il modulo GPS a terra sincronizza il proprio orologio

interno alla perfezione. Ma siccome serve conoscere anche il dato di altitudine, cioè

l’altezza alla quale si trova il drone, è necessario anche un quinto satellite.

Normalmente si imposta il software GCS come Mission Planner sulla ricezione

minima di 6 satelliti (si veda il Capitolo 5 – Missione di volo). Insomma, più satelliti

si ricevono e più precisa può essere la navigazione automatica o guidata. Pernavigazione guidata si intende, per esempio, la modalità di volo Loiter, che sfrutta

tutti i sensori di bordo e il GPS per aiutare al massimo il principiante.



Figura 3.18 Un modulo GPS con antenna.



Sistema di controllo radioIl sistema di controllo radio di un drone dipende essenzialmente dal tipo di drone.

Per un drone giocattolo o per piccoli quadricotteri radiocomandi, di solito, il sistema

di controllo radio è proprietario e non può essere né programmato né aggiornato. In

Figura 3.19a si può vedere un tipico radiocomando proprietario per il controllo di unpiccolo quadricottero.

Figura 3.19 Il radiocomando proprietario per il drone Ethos (a). Il radiocomando Hitec (b). Il

radiocomando Spektrum (c). Il radiocomando Futaba (d). Il radiocomando Taranis (e).

Altri radiocomandi a livello hobbistico sono più o meno sofisticati e possono

disporre anche di un display LCD, per il menu di configurazione, e di una porta USB,

per l’aggiornamento del firmware.

Essendo ormai tutti i radiocomandi funzionanti sulla frequenza standard dei 2,4

GHz, le differenze sostanziali riguardano soprattutto il numero di canali disponibili.Si va da un minimo di 4 canali per le normali manovre di volo con i due joystick, fino



a 8 o 16 canali e oltre, per poter cambiare la modalità di volo (Loiter, Stabilize, Alt

Hold e così via) e gestire i motori del gimbal e altri servo.

Ogni radiocomando va collegato con il suo ricevitore a bordo del drone che di

solito viene dato in bundle. Il segnale del ricevitore va collegato bus RX della

centralina, che impartirà i comandi ai motori, imposterà le modalità di volo e così via.

Solo a titolo informativo citiamo alcuni radiocomandi:

Hitec (Figura 3.19b);

Spektrum (Figura 3.19c);

Futaba (Figura 3.19d);

FrSky Taranis (Figura 3.19e).

Sul telecomando FrSky Taranis torneremo con maggiori dettagli nel Capitolo 4 – Drone fai-da-te.



Telemetria La telemetria è un sistema di trasmissione/ricezione dati dal drone al software

GCS. In base alla lettura dei sensori e del GPS, i dati di telemetria sono elaborati

dalla centralina, che li manda al modem TX collegato a bordo del drone. Il modem

RX a terra viene collegato a un computer o a uno smartphone con installato unsoftware GCS, per esempio, Mission Planner. Nel caso di missione controllata dal

software GCS, la situazione si inverte, per cui si avrà il modem di terra che manda le

coordinate al modem a bordo per effettuare la missione di volo automatico.

Si possono usare due moduli RX/TX di qualsiasi marca e modello, purché siano

compatibili con lo standard di comunicazione MAVLink usato da Mission Planner (si

veda il Capitolo 5 – Missione di volo). Per trasmettere i dati di telemetria basta

collegare un modem TX alla centralina di volo, mentre per ricevere i dati bastacollegare un modem RX USB al computer o allo smartphone. Si possono usare anche

dei normalissimi modem Xbee della Digi (http://www.digi.com).

In mancanza di un computer o di uno smartphone con un software GCS, si può

optare per un ricevitore di telemetria con visualizzazione dei dati telemetrici su

display, come il modulo FLD-02 di FrSky compatibile con il modem FrSky DFT,

DJT o DHT (Figura 3.20).

Figura 3.20 Il display di telemetria FLD-02 di FrSky (a). Il modem FrSky DFT (b).

http://www.digi.com/



GimbalÈ stato tradotto come giunto cardanico, ma il termine in inglese è diventato ormai

familiare. Il gimbal è un accessorio opzionale, ma indispensabile per chi voglia

dedicarsi alla videoripresa. Il suo supporto è collegato al telaio tramite sospensioni

ammortizzate, per cui non trasmette vibrazioni alla videocamera o alla reflex. Aseconda del modello, si comporta come un giroscopio meccanico a due o tre assi. La

scheda di controllo controlla i due/tre motori degli assi in modo autonomo o

radiocomandato da terra, permettendo di effettuare riprese stabili e in totale

indipendenza dal volo del drone.

Fra i controller più diffusi ricordiamo AlexMOS, con firmware proprietario e

Martinez con firmware open-source compatibile con Arduino.

In modalità automatica, il gimbal rimane fisso sull’obiettivo da riprendere,annullando le manovre del drone. I motori che pilotano il gimbal sono anch’essi di

tipo brushless e ovviamente sono costruiti con materiali più leggeri. In Figura 3.21

sono illustrati alcuni gimbal a due e tre assi.



Figura 3.21 Gimbal Walkera G-2D (a). Gimbal DIY CNC per DJI Phantom X525 Gopro Hero3 (b).

Gimbal DJI Zenmuse Z15.



Videocamera Se l’intenzione è quella di dedicarsi alla videoripresa o alla fotografia aerea, è

necessario dotare il proprio drone di un gimbal. Per i dettagli si veda il Capitolo 8 –

La videoripresa aerea.

A parte le costosissime fotocamere DSLR che possono essere montate sualtrettanto costosissimi gimbal e multicotteri dal costo inaccessibile, crediamo che la

scelta per l’hobbista esigente o per il videoamatore che voglia ingegnarsi a pilotare

un quadricottero o al massimo un piccolo esacottero, sia abbastanza univoca: GoPro.

GoPro

GoPro è un marchio di videocamere indossabili, progettate per chi fa sport. Didimensioni e peso ridotti, resistenti all’acqua e agli urti, con l’esplosione del mercato

dei droni, si sono imposte come scelta quasi obbligata come action-cam per il volo.

Ci sono vari modelli di videocamere GoPro, anche costosi, ma per l’uso hobbistico

sono disponibili alcuni modelli alla portata di tutti.

Un modello che va per la maggiore è la GoPro HERO3, di cui si trovano molti

gimbal compatibili.

GoPro HERO3

Le caratteristiche principali di questa videocamera fornite dal produttore sono le

seguenti.

Qualità video professionale a 1080p 30 fps / 960p 48 fps / 720p 60 fps e altre.

Acquisizione foto a 5MP con 3 scatti al secondo.

Wi-Fi integrato per il controllo a distanza tramite Wi-Fi Remote o GoPro Apptramite smartphone (inclusa funzione video live streaming).

Custodia impermeabile fino a 40 m.

Lenti in vetro asferiche a ƒ/2.8 6.

Ultra grandangolare con distorsione ridotta.

Foto: 5 MP, 3 foto al secondo.

Time-lapse: scatto ogni 0.5, 1, 2, 5, 10, 30, 60 secondi.

Batteria ricaricabile agli ioni di litio 1050 mAh tramite USB.Audio: Mono, 48 kHz, compressione AAC.

MicroSD fino a 64 GB di capacità supportata.



Cavo Micro HDMI.

Cavo video composito A/V.

Sito ufficiale: http://www.gopro.com.

Figura 3.22 La videocamera GoPro HERO3.

Mobius ActionCam Pro 16GLa ActionCam Pro 16G permette una registrazione video HD a 1080p su card SD

da 16 GB inclusa. Viene venduta con kit di accessori adatti a tutti gli usi e per un

facile montaggio ovunque. Le caratteristiche principali di questa mini videocamera

fornite dal produttore sono le seguenti.

Qualità video HD 1080p (lente standard).

Micro SD 16 GB.Supporto di montaggio.

Adattatore di montaggio (filetto 1/4-20).

Coperchio di sicurezza.

Cavo USB.

Caricabatteria per auto.

Striscia di velcro.

Copriobiettivo.Disco di montaggio magnetico (dietro è adesivo).

Barra di montaggio a V.

http://www.gopro.com/



Montaggio magnete.

2× viti di montaggio.

4 fascette in plastica.

Sito ufficiale: https://www.mobius-actioncam.com.

Figura 3.23 La mini videocamera Mobius ActionCam Pro 16G.

https://www.mobius-actioncam.com/



AccessoriUna delle attività desiderabili per chi vola con un drone è l’immersione in volo o

FPV ( First Person View). Grazie alla diffusione di occhiali video, comunemente

chiamati goggles, è possibile pilotare il proprio drone come se si stesse a bordo.

Un altro accessorio utile è il monitor video per monitorare a terra quello che lavideocamera vede dall’alto. Non è proprio come un volo FPV, ma è comunque

affascinante.

Per aggiungere un sistema video al drone si consiglia di usare unità RX/TX video a

5,8 GHz, per non interferire con le frequenze radio a 2,4 GHz. Per restare nei limite

di legge la potenza di trasmissione non deve superare i 25 mW.

Goggles FPVFra i moltissimi marchi che producono goggles, citiamo Flysight e Quanum FPV,

dedicati esclusivamente al volo FPV.

Flysight Spexman HD

Questi goggles sono particolarmente adatti al volo FPV, perché sono dotati di una

funzione “terza persona” che permette di atterrare senza dover togliere gli occhiali

(Figura 3.24a).

Ecco un elenco delle caratteristiche principali fornite dal produttore.

Telecamera frontale per doppia prospettiva FPV e terza persona con funzione

PIP ( Picture In Picture).

Ricevitore 5,8 GHz a 32 canali con funzione diversity.

Entrata HDMI 1.3.Regolazione della distanza pupillare da 59,5 a 69,5 mm.

Possibilità di inserire lenti per la correzione delle diottrie.

Supporto per batterie da 2S a 6S con controllo della carica della batteria sul

display.

Filtro per la riduzione dei disturbi nei trasmettitori analogici.

Display: FOV ( Field Of View, campo visivo) 30 gradi.

Risoluzione: 854 × 480 (WVGA).Ricevitore wireless frequenza 5,8 GHz.

Sistema TV: NTSC/PAL.



Interfaccia: AV In video, HDMI In.

Fotocamera frontale: FOV 100 gradi.

Risoluzione: 640 × 480 (VGA).

Sito ufficiale: www.flysight.com.

Quanum FPV

Se si va in cerca di una soluzione super economica per entrare nel mondo FPV, il

bundle Quanum FPV è quello che fa al caso nostro (Figura 3.24b).

Non elegantissimo, ma funzionale, il monitor da 4,3 pollici può essere indossato

come una maschera da sub più che come occhiali. Sicuramente i raggi solari non

entrano.

Il sistema è dotato di un trasmettitore 200 mW video analogico e di una fotocamera

CCD a 480 linee. È tutto plug & play e basta aggiungere una batteria per la stazione

di terra e installare la telecamera sul drone per iniziare l’avventura con meno di 100

dollari di spesa.

Caratteristiche principali fornite dal distributore:

Ampio monitor 4,3” con grande FOV.

Maschera personalizzabile per adattarsi a tutti i tipi di facce.Non si annebbia come gli occhiali tradizionali.

Connessione Plug-n-Fly. Nessuna saldatura necessaria.

Antenna circolare polarizzata in dotazione (LHCP).

32 canali: copertura bande A, B, E e F.

Due pulsanti per la banda e la commutazione del canale con display a LED su

VRX.

Uscite video e audio indipendenti.Video TX leggero, ideale per l’utilizzo con piccoli droni.

Frequenza del trasmettitore: 5645-5945 MHz con 200 mW di potenza.

Distanza di trasmissione: maggiore di 1500 metri (all’aperto).

Fotocamera Sony 480TVL CCD FPV.

Il sito di vendita è: http://www.hobbyking.com.


http://www.flysight.com/



Figura 3.24 I goggle Flysight Spexman HD (a). Il sistema economico Quanum FPV (b).



Monitor videoPer i monitor ci sono varie soluzioni, comprese quelle che si adattano direttamente

sul radiocomando. Una fra tutte è il monitor SeeTec, di cui possiamo vedere le

caratteristiche principali qui del modello FPV-700DW (Figura 3.25).

Risoluzione: 1024 × 600.

Rapporto: 16:9.

Luminosità: 500 cd/m2.

Contrasto: 700:1.

Segnale di ingresso: video, audio, RF, HDMI (opzionale).

Segnale di uscita: video.

Registrazione su card SD continua senza interruzioni.

Risoluzione di registrazione: 720 × 576, 640 × 480, 320 × 240 (maggiorerisoluzione = file più grande).

Registrazione ciclica.

Funzione foto.

Funzione Motion Detection: registra solo quando rileva il movimento.

Annotazioni vocali durante la registrazione video.

Il monitor va collegato a un sistema TX video montato sul drone.

Sito ufficiale: www.seetec.com.

http://www.seetec.com/



Figura 3.25 Il monitor Seetec FPV-700DW.



RingraziamentiSi ringrazia la ditta Movo - Modellisti dal 1932 (http://www.movo.it) nella persona di

Carlo Cobianchi, grande esperto di droni, per la sua consulenza tecnica e per averci

consentito di fotografare presso il suo laboratorio e punto vendita molti prodotti

pubblicati in questo capitolo.

http://www.movo.it/



Capitolo 4



Drone fai-da-te

È certamente difficile dare indicazioni univoche per la costruzione di un drone, percui questo capitolo è dedicato alla costruzione di un modello specifico di drone a

quattro motori, detto anche quadricottero. Ci è sembrato utile spiegare a fondo la

costruzione di un quadricottero, perché è la configurazione più popolare fra le

centinaia di possibili varianti.

Seguendo l’assemblaggio pezzo per pezzo di questo semplice quadricottero, si

potrà capire quanto sia importante eseguire tutte le operazioni in un certo ordine e

quanto facile o difficile sia il suo assemblaggio a seconda del proprio livello dipreparazione. È sicuramente un’ottima base di partenza per poter passare a modelli

decisamente più complessi, che sono stati volutamente scartati in partenza per non

scoraggiare il principiante.

Tutti i termini usati qui dovrebbero ormai essere familiari. In caso contrario, si

invita alla (ri)lettura del Capitolo 3 – Componenti di un drone.



Drone pronto al volo o in kit?Fra le innumerevoli proposte nel mercato dei droni c’è solo l’imbarazzo della

scelta. Ci sono droni RTF ( Ready To Fly) ovvero “pronti al volo”, in fasce di prezzo

che vanno da poche decine di euro fino a svariate migliaia di euro, ovvero da droni

giocattolo fino a quelli a livello hobbistico, con prezzi che si aggirano intorno ai milleeuro. Si possono spendere cifre anche oltre i duemila, tremila euro (e più) per i droni

professionali. Escludendo a priori quest’ultima fascia e rimanendo nel settore

hobbistico, esistono varie possibilità di risparmio se si decide di acquistare il drone in

kit di montaggio. Già, ma quale kit?

In linea con la filosofia di questo libro, che vuole essere una guida sui droni ma

anche una guida per il fai-da-te, escludiamo a priori la soluzione di un drone pronto a

volare. Chi desidera una soluzione RTF può fare riferimento alla sezione “Cosa offreil mercato” del Capitolo 1 per avere qualche indicazione su cosa scegliere. Internet e i

motori di ricerca faranno il resto.

Scelta libera dei componentiL’alternativa alle soluzioni RTF o in kit di montaggio è la scelta libera dei

componenti. Grazie a decine di siti che vendono componenti singoli di qualsiasi tipo

e per ogni esigenza, è possibile assemblare il proprio drone risparmiando moltissimo,

laddove si conoscano le caratteristiche fondamentali del drone che si intende

assemblare.

Volendo, si potrebbe fare tutto da zero, mettendo insieme quattro tubi di plastica o

di alluminio e quattro motori recuperati da qualche surplus. È chiaro che, in questo

caso, bisogna essere veri “smanettoni” e più che esperti di elettronica. Nonostante si

possa avere molta esperienza nel campo del fai-da-te, è comunque difficilissimo e

potrebbe diventare anche pericoloso assemblare pezzi di recupero. C’è chi si diverte a

filmare e pubblicare su YouTube lo schianto del proprio drone raffazzonato alla bell’e

meglio contro il primo albero o un edificio nelle vicinanze (nell’ipotesi più felice).

Ma oggi la sicurezza di un oggetto volante è regolamentata da leggi severe e costruire

un drone senza rispettare certi parametri di sicurezza potrebbe diventare un grosso

problema, per se stessi e per gli altri.

Chi vuole assemblare un velivolo sicuro deve necessariamente conoscere a fondo

tutte le caratteristiche di ogni singolo componente e cercare di ottenere la massima

sicurezza in volo. Il consiglio di chi scrive è quello di affidarsi a qualche produttore o

assemblatore di droni molto esperto, ed evitare di improvvisare.



Scelta del kit di montaggioNella scelta del kit di montaggio ci si può sbizzarrire fra le moltissime proposte del

mercato. Spesso, però, si può cadere in una scelta errata o troppo costosa o non

perfettamente in linea con l’obiettivo finale.

Con un acquisto incauto su Internet può capitare di ricevere un kit difficile damontare, con scarse istruzioni e/o manualistica, oppure con un manuale scritto in un

inglese approssimativo. Risultato: non si riesce a montare il proprio drone o, nella

migliore delle ipotesi, non si riesce a farlo volare. L’assistenza tecnica magari è a

Hong Kong e chi ci potrebbe aiutare non è disponibile o non capisce il problema.

Fine della storia: soldi e tempo buttati. In Rete esistono molti siti che aiutano a far da

soli, ma, come al solito, bisogna improvvisare soluzioni che spesso sono inutili.

Specialmente per chi inizia, è meglio affidarsi a siti italiani che propongono kit dimontaggio con configurazioni standard personalizzabili e che assicurano l’assistenza.



Realizzare il proprio drone onlineSoprattutto quando il budget è limitato, la configurazione personalizzabile del

proprio drone consente di risparmiare molto nella scelta dei singoli componenti.

Fra i pochi siti che propongono un configuratore online abbiamo scelto quello di

Quantic Innovations by C&D Elettronica, raggiungibile al seguente indirizzo:https://www.cedelettronica.com/Data/DroneSelector/drone.html .

Il sito è molto ricco di offerte, sia per droni pronti all’uso sia per la scelta di un kit

fai-da-te. Non solo: il sito offre un’assistenza prevendita e postvendita. Se non si è in

grado di montare o di configurare il proprio drone acquistato in kit, è sempre

possibile richiederne l’assemblaggio e la messa a punto.

Un altro fattore importantissimo riguarda la preconfigurazione di alcunicomponenti quali il radiocomando, la centralina di volo, la telemetria e altri accessori

a corredo, che vengono forniti appositamente per facilitare il montaggio elettronico.

Ultimo, ma non meno importante, il manuale di istruzioni in italiano con tutte le

indicazioni utili per un montaggio indolore. Ancora problemi? L’assistenza diretta è

garantita.

Ecco in breve, cosa si legge nella home page del sito.

Droni pronti al volo completi e adatti all’uso ludico e hobbistico. Quasi tutti i

droni sono dotati di una telecamera a bordo e sono disponibili in un’ampia fascia

di prezzi per ogni esigenza.

Tramite un portale interattivo è possibile creare la propria configurazione, allo

scopo di realizzare il proprio drone professionale, corredandolo di ogni optional

in base alle necessità. Il sistema calcola in tempo reale il costo, il peso e

l’autonomia di volo del velivolo che si intende costruire.

Catalogo completo con una vasta gamma di componenti per droni multirotori esvariati optional a corredo per effettuare un upgrade del proprio drone.

Attraverso collaborazioni con aziende qualificate, sono disponibili anche i

seguenti servizi:

1) ottenimento della patente;

2) autocertificazione del mezzo;

3) assicurazione;

4) leasing;5) realizzazione di video panoramici a 360 gradi ottimizzati per smartphone e

tablet.

https://www.cedelettronica.com/Data/DroneSelector/drone.html



Una volta entrati nella pagina di configurazione del portale, si possono scegliere i

modelli di partenza e i componenti aggiuntivi per la realizzazione del proprio drone.

In una finestra laterale è possibile vedere il totale della spesa, il peso totale del drone

e l’autonomia di volo. Per le scelte errate di peso appare l’indicazione in rosso.

Mentre si scorre il mouse sopra le varie voci, vengono comodamente evidenziate in

una finestra a comparsa le caratteristiche principali dei vari componenti.Al termine della configurazione, si può mandare un’email in modo automatico con

la “lista della spesa”. In breve tempo si riceve una risposta dal sito, dopo il controllo

della configurazione scelta. Può capitare, per esempio, che il drone non sia in grado

di sollevare il peso del gimbal scelto. Se non vengono evidenziati errori, si viene

contattati nuovamente per procedere all’ordine e all’acquisto.

Per sperimentare questo sistema di configurazione guidata, abbiamo scelto il

modello entry level Hariel, basato sul kit F450 ARF prodotto da DJI, illustrato inFigura 4.1.



Figura 4.1 Il modello Hariel scelto tramite il configuratore online.

A detta del produttore, il modello prescelto è un quadricottero da 450 mm

interasse, molto robusto e dedicato a chi vuole iniziare un’esperienza di volo senza

problemi e senza costi eccessivi.

Il quadricottero da 450 mm offre un buon rapporto di stabilità e reattività, per cui è

ideale per chi ama le riprese sportive o effettuare voli acrobatici. Inoltre, è moltofacile da manovrare e sopporta bene anche il vento sostenuto. Il carico utile, ovvero il

peso trasportabile oltre a se stesso, è di circa 500 g.

L’autonomia prevista è di 18 minuti circa, ma questa dipenderà molto dalla

dimensione della batteria scelta. Se si decide di aggiungere anche un gimbal e una

telecamera si dovrà scegliere la batteria più adatta, cercando di rimanere entro i limiti

del carico utile.

Il kit di questo modello di quadricottero comprende i seguenti componenti.

4× componenti del telaio in plastica.

2× piastre in rame per il sostegno del telaio e il cablaggio elettrico.

4× ESC DJI E300.

4× motori DJI 2212/920KV.

4× eliche DJI da 9” autoserranti.

4× supporti in plastica (per rialzare il drone da terra).Viti e cavetteria.

Gli altri componenti scelti con il configuratore online sono i seguenti.

Centralina di volo VR Micro Brain.

Radiocomando Taranis (con messaggi parlati in italiano).

Ground Control Station antenne 2,4 GHz per telemetria.

Modulo GPS con antenna.Caricabatterie Jamara X-PEAK 80.

Per limitare il costo totale e soprattutto rimanere sotto il migliaio di euro di budget,

non abbiamo aggiunto il gimbal e la telecamera con relativo sistema di streaming e

monitoraggio video. Gli accessori per il video, oltre a incidere molto sul costo, si

possono sempre aggiungere in seguito, una volta acquisita una buona pratica di volo.

Ricordiamo che per le riprese video è necessario disporre di un operatore, per cui

sarebbe superfluo, nella fase di apprendistato, dotare il proprio drone degli accessori

per le riprese video.



Una volta accettato e pagato l’ordine online, non resta che attendere la consegna

del kit. Quando arriva il materiale, ha inizio l’avventura!



Assemblaggio del droneLe fasi dell’assemblaggio sono semplici, non richiedono particolari doti tecniche e

non sono necessarie particolari conoscenze di elettronica o di meccanica. Bisogna

solamente disporre di un po’ tempo e di fare tutto con calma. Le fasi del montaggio

possono essere suddivise in questo modo:

saldatura delle alimentazioni ESC e del connettore della batteria;

fissaggio dei bracci alla piastra di sostegno;

montaggio dei motori brushless;

collegamenti alla centralina di volo;

montaggio della radio ricevente;

montaggio del modulo GPS;

montaggio del modulo per la telemetria;calibrazione hardware/software;

montaggio dei piedi;

montaggio delle eliche.

Procediamo con ordine.

Attrezzatura Si consiglia vivamente di disporre tutti i componenti del kit su un tavolo da lavoro,

come illustrato in Figura 4.2. Prima di iniziare è utile munirsi di saldatore o, meglio,

di una buona stazione saldante. Non si preoccupi eccessivamente chi non ha pratica

di saldatura, perché le saldature da eseguire sono poche e riguardano solo i cavi, non

le basette elettroniche.

Altri attrezzi e materiali utili al montaggio:

tronchesino;

pinza;

cacciavite a cricchetto;

inserto con testa a brugola da 3 mm;

cacciaviti a taglio e a croce;

cassettino per le viti;

guaina termo restringente;due mammut per serraggio dei cavi;

fascette in plastica;



nastro biadesivo;

velcro;

multimetro (consigliato).

Figura 4.2 Tutti i componenti del kit di montaggio disposti su un tavolo da lavoro.

Elenco dei componentiOltre ai suddetti attrezzi e materiali, è importante fare il censimento di tutti i

componenti del quadricottero:

4× bracci in plastica del telaio;

4× ESC;

4× motori brushless;

4× eliche;4× supporti in plastica del telaio;

1× centralina di volo;

1× piastra inferiore;

1× piastra superiore;

8× viti M2.5×8 per il fissaggio della piastra inferiore;

16× viti M3×6 per il fissaggio della piastra superiore;

16× viti M3×8 per il fissaggio dei motori brushless;2× modem TX/RX per telemetria;

1× buzzer;



1× connettore batteria;

2× connettori Molex a tre pin;

1× modulo antenna GPS;

1× radiocomando (a terra);

1× modulo RX (a bordo);

1× caricabatteria;1× batteria LiPo;

3× LED di segnalazione (fornitura del kit);

1× espansione connettore ESC (fornitura extra del kit);

3× cavetti pre-cablati di connessione telemetria (fornitura extra del kit);

1× spugnetta in gommapiuma.

TelaioI componenti in plastica relativi al telaio sono illustrati in Figura 4.3. I quattro

bracci (Figura 4.3a) dovranno sostenere i quattro motori brushless.

Figura 4.3 I quattro bracci del telaio (a) e le due piastre di collegamento (b).



Due bracci sono di colore rosso; gli altri due sono di colore bianco. Questo per

facilitare il corretto posizionamento del “naso” del drone. Di solito si usa tenere il

colore rosso sul lato Sud (coda del drone) e il colore bianco sul lato Nord (naso del

drone).

Ricordiamo che nel caso di droni professionali senza colorazione del telaio, ci si

dovrà affidare a qualche altro elemento di distinzione.

Per fissare i quattro bracci bisogna usare le due piastre, una inferiore e una

superiore, illustrate in Figura 4.3b. Si può già incollare una fettuccia di velcro alla

piastra superiore, che servirà a tenere fissa la batteria LiPo.

Per prima cosa è meglio decidere la posizione della centralina di volo (Figura 4.4a)

ponendola al centro della piastra inferiore e fissando i quattro distanziali in plastica

togliendo loro la pellicola adesiva (Figura 4.4b). Dopo il fissaggio dei distanziali in

plastica, in questa fase non è necessario inserire la centralina. Lo si potrà fare in

seguito.

Figura 4.4 La centralina al centro della piastra inferiore (a). Il posizionamento dei quattro distanziali in

plastica (b).

Connettore batteria e alimentazione ESC



Alla piastra inferiore bisognerà saldare le alimentazioni dei quattro ESC e del

connettore della batteria. La piastra inferiore è di rame spesso 3 mm e offre un ottimo

fissaggio sia meccanico sia elettrico. Le piste in rame ricavate direttamente sulla

piastra sopportano elevati assorbimenti di corrente, mentre la parte ricoperta in solder

nero offre un buon isolamento.

Per le operazioni di saldatura degli ESC e del connettore della batteria è necessarioprestagnare abbondantemente le piazzole della piastra inferiore e la parte spelata dei

fili.

Per il connettore della batteria, meglio usare uno di tipo XT60 o Deans (i modelli

più diffusi). Nel riquadro di Figura 4.5 è illustrato un connettore di tipo XT60. Nella

stessa figura è visibile il connettore saldato alla piastra inferiore. Ovviamente il filo

di colore rosso andrà saldato alla piazzola contrassegnata con il simbolo + (positivo)

e il filo di colore nero andrà saldato alla piazzola contrassegnata con il simbolo – (negativo).

Per un buon risultato si consiglia di effettuare la saldatura a 400-420 gradi circa. Se

non si possiede una stazione saldante digitale con la visualizzazione della

temperatura, si consiglia di usare un saldatore di almeno 70-80 watt di potenza.

Figura 4.5 Il connettore della batteria saldato alla piastra inferiore. Il connettore è del tipo XT60 (nel

riquadro).

Allo stesso modo andranno saldati alla piastra inferiore le alimentazioni dei quattro

ESC. Ogni ESC è dotato di un cavo coassiale, ma in altri tipi di ESC è possibile



trovare un filo rosso e uno nero, a seconda del modello di drone che si vuol costruire.

I cavi di alimentazione coassiali possono essere usati per bracci lunghi, in modo da

schermare eventuali interferenze radio. I cavi ESC non schermati possono essere

impiegati per bracci più corti.

Si possono lasciare i cavi coassiali dei quattro ESC della loro lunghezza, ma se

vengono accorciati è necessario prestagnare le estremità spelate in modo da poterlesaldare alle rispettive piazzole della piastra inferiore. La Figura 4.6a illustra i quattro

cavi coassiali saldati alla piastra, con la calza saldata alle piazzole a massa (simbolo -

) e l’anima saldata al positivo (simbolo +). La Figura 4.6b illustra lo schema elettrico

del collegamento.

Anche in questo caso si consiglia di effettuare una saldatura con la stazione

saldante a 400-420 gradi. Al termine della saldatura, assicurarsi che le saldature non

siano “fredde” ovvero non si distacchino tirando il cavo. Controllare anche che leconnessioni alla piastra siano ben eseguite, ovvero che non vi sia alcun corto circuito

fra una massa e un positivo e che tutti i fili collegati a massa e tutti i fili collegati al

positivo siano stati saldati perfettamente. Per fare questo, usare un multimetro come

ohmetro.



Figura 4.6 I quattro cavi coassiali degli ESC saldati alla piastra (a). Gli ESC sono del tipo E300 (nel

riquadro). Schema elettrico di collegamento degli ESC (b).

I connettori di tipo Molex con i fili marrone, rosso, arancio, adibiti al controllo

elettronico degli ESC andranno collegati alla centralina di volo in un secondo

momento e vanno lasciati lunghi.

Al termine della saldatura dei cavi di alimentazione degli ESC e del connettore

della batteria, si possono avvitare i quattro bracci. La piastra superiore andrà fissata ai

bracci solo alla fine del cablaggio elettronico.

Fissaggio dei bracciIniziare a fissare i bracci Sud, di colore rosso, come illustrato in Figura 4.7a. Usare

le otto viti lunghe del kit (M2.5×8) con testa a brugola, facendo passare il cavo dialimentazione e il cavetto di controllo ESC nell’apertura di ogni braccio. Fermare i



cavi con una fascetta in plastica. Gli ESC andranno posizionati meglio in seguito, per

cui non è necessario stringere le fascette in questa fase.

Seguendo la stessa procedura si devono avvitare i restanti bracci. Il risultato finale

dovrebbe essere simile a quello illustrato in Figura 4.7b.

Figura 4.7 Fissaggio di un braccio alla piastra inferiore. I cavi vanno fatti passare al centro e fissati conuna fascetta in plastica (a). I quattro bracci fissati alla piastra inferiore (b).

NOTA

Si consiglia di non serrare molto le viti dei bracci in questa fase, perché dovranno essere svitate

nuovamente per il montaggio dei piedi, al termine della calibrazione. Montare i piedi in questa

fase sarebbe solo di impiccio.

Motori brushlessCome illustrato in Figura 4.8, i quattro motori brushless usati per questo

quadricottero sono di marca DJI modello 2212/920KV, le cui caratteristiche

principali sono le seguenti:



KV (giri per volt) - 920;

assorbimento corrente - 15-25 A;

LiPo consigliata - 3-4 celle;

eliche consigliate - 9” (DJI autoserranti).

ESC consigliato - 35 A max;

peso - 56 g;dimensioni - diametro 28, altezza 24 mm.

Figura 4.8 I quattro motori brushless DJI 2212/920KV. Si notino le frecce sul corpo che indicano il senso

di rotazione.

Facendo riferimento alla Figura 4.9a, è necessario prestare particolare attenzione al

montaggio dei motori brushless. Innanzitutto, bisogna distinguere i due motori con il

verso di rotazione in senso orario (in inglese clockwise, abbreviato in CW) da quelli

con la rotazione in senso antiorario (in inglese counterclockwise, abbreviato in

CCW). Sull’etichetta di ogni motore il senso di rotazione antiorario è evidenziato con

il simbolo <<< e quello orario con il simbolo >>>.

I motori CCW devono essere posizionati sui bracci 1 e 2, mentre i motori CW

devono essere posizionati sui bracci 3 e 4. Per fare questo, usare le 16 viti M3×8,

serrandole a mano con un cacciavite a cricchetto. È vivamente sconsigliato l’uso di

un avvitatore elettrico, perché potrebbe facilmente spanare la sede della testa a

brugola o il filetto del motore.

Fare attenzione al collegamento corretto dei tre fili dei motori ai rispettivi ESC.

Attraverso le aperture del telaio far passare i cavi attraverso le aperture di ogni

braccio e infilare i connettori a banana (maschio) dei motori ai connettori a banana



(femmina) degli ESC, come illustrato in Figura 4.9b. Al termine, fascettare i cavi al

braccio come illustrato in Figura 4.9c.

Siccome i tre fili neri di ogni motore non hanno nessun riferimento, si può

sbagliare facilmente il verso di rotazione dagli ESC. In fase di calibrazione sarà

comunque possibile invertire il senso di rotazione scambiando la posizione di due

cavi qualsiasi che vanno dai motori agli ESC. Per questo motivo, in questa fase siconsiglia di non stringere le fascette attorno ai cavi, ma di lasciarle lasche.

Figura 4.9 Schema di collegamento dei quattro motori brushless (a). Fissaggio dei connettori a banana

agli ESC (b). Fissaggio dei cavi del motore al braccio con le fascette (c).

Eliche

Attenzione! Le eliche non vanno mai montate durante la fase di assemblaggiomeccanico o elettronico. Si potranno montare SOLO dopo aver effettuato la

calibrazione del drone, come spiegato nel Capitolo 5 – Missione di volo.



Centralina di voloLa centralina di volo usata per il nostro quadricottero è una VR Micro Brain 5.1,

prodotta dall’azienda italiana VirtualRobotix (sito ufficiale:

http://www.virtualrobotix.it).

La scheda Micro Brain 5.1 è molto compatta e pesa solo 10 g. La piattaformasoftware è open-source e consente un’ampia gamma di configurazioni per realizzare

autopiloti molto affidabili per quadricotteri, esacotteri, ottocotteri e altri tipi di droni.

Le caratteristiche principali della scheda sono le seguenti:

microcontrollore ARM CortexM4F 168 MHz con DSP;

accelerazione di calcolo in virgola mobile;

1024 KiB di memoria flash;192 KiB di memoria RAM;

accelerometro;

giroscopio MEMS;

barometro;

otto ingressi standard RC (PPM, PPMSUM, SBUS);

otto uscite RC a 490 Hz;

supporto per card SD fino a 64 gigabyte;

bus I2C per connessione a magnetometro esterno;

tre porte seriali - una per il GPS, una per SBUS invertita, una per telemetria;

tre switch digitali (ULN2003);

due prese LED;

una presa buzzer;

un ingresso per il controllo della tensione;

porta JTAG per il debug in realtime;

dimensioni - 3,7 × 3,7 cm;distanza dei fori; 3,2 × 3,2 cm;

peso 10 g;

IDE e strumenti di sviluppo - Arduino IDE, ARM GCC Toolchain;

completamente compatibile con il linguaggio Arduino;

firmware - sono disponibili molte librerie sviluppate dalle comunità

VirtualRobotix e Diy Drones;

il software base è una versione a 32 bit dei progetti Arducopter e TauLab;i firmware attualmente supportati a livello nativo sono APM Copter, APM Plane

e APM Rover e sono scaricabili e installabili direttamente da Mission Planner.

http://www.virtualrobotix.it/



La Figura 4.10 illustra i collegamenti esterni alla centralina di volo VR Micro

Brain 5.1 e i cavi con i connettori in dotazione.

Per approfondimenti, è disponibile anche un mini sito della scheda VR Brain al

seguente indirizzo: http://vrbrain.wordpress.com.

Un videoesempio di configurazione hardware della scheda VR Micro Brain 5.1 èdisponibile al seguente indirizzo: http://www.youtube.com/watch?v=nMFM1cmwb5A%3Cbr%20/%3E .

Figura 4.10 I collegamenti esterni alla centralina di volo VR Micro Brain 5.1 e i cavi con i connettori indotazione.

Pur essendo una scelta minimale, una centralina di volo di questo tipo è completa

di tutto quel che basta per un quadricottero di qualità a un prezzo molto conveniente,

soprattutto per chi inizia. Per un eventuale upgrade hardware si potrà optare in

seguito per il modello VR Brain 5.2 Full, dotato di numerose caratteristiche

professionali.

PROTEGGERE LA CENTRALINA DI VOLO

Il barometro a bordo della centralina di volo deve essere protetto da raffiche di vento e da raggi di

luce diretta. Per evitare comportamenti errati del barometro, con il kit viene fornita una spugnetta in

gommapiuma da ritagliare e inserire sotto la centralina di volo. In questo modo viene attenuata la

sensibilità del barometro. Allo stesso tempo si consiglia di mettere anche un piccolo pezzo di

gommapiuma in corrispondenza del connettore per la telemetria, onde evitare che le vibrazioni

durante il volo provochino il suo distacco.

http://www.youtube.com/watch?v=nMFM1cmwb5A%3Cbr%20/%3E

http://vrbrain.wordpress.com/



Nord e Sud della centralina di volo

Come illustrato dalla freccia di Figura 4.11a, la centralina di volo va orientata a

Nord seguendo l’indicazione della serigrafia della scheda stessa. Questa operazione

determinerà il corretto orientamento della bussola.

Connettore espansione ESC 6x1

Usando il connettore espansione ESC 6×1, fornito con il kit, è possibile collegare

molto facilmente la centralina di volo ai quattro ESC.

In Figura 4.11 b è visibile il collegamento fisico del connettore 6×1, mentre in

Figura 4.11c è visibile lo schema di collegamento. Questo semplice circuito

preassemblato da Quantic Innovations consente di risparmiare molti collegamenti

agli ESC, velocizzando e rendendo più sicuro tutto l’assemblaggio.

L’ordine dei collegamenti dalla centralina di volo all’espansione ESC 6×1 è il

seguente, da sinistra a destra:

alimentazione 5 V;

massa (GND);

segnale motore 1;

segnale motore 2;

segnale motore 3;segnale motore 4.



Per una configurazione a sei/otto motori sono disponibili anche i collegamenti per i

motori 5, 6, 7 e 8. Nel caso di un quadricottero, vengono semplicemente ignorati.

Il motore numero 1 è comandato dall’ESC1, il numero 2 dall’ESC2 e così via.

Ogni ESC è dotato di un connettore con tre fili di colore marrone, rosso e arancio:

filo marrone - massa (GND);filo rosso - alimentazione 5 V;

filo arancione - segnale.

Ogni connettore va inserito verticalmente nell’espansione ESC come illustrato in

Figura 4.11d, posizionando il filo marrone verso il basso.

Collegare i quattro connettori ESC in ordine a partire dal pin denominato “motor1”

e procedendo verso destra. Nel caso si utilizzassero droni a sei o otto motori sonodisponibili i rimanenti contatti.



Figura 4.11 La centralina posizionata con il riferimento a Nord (a). Connettore di espansione ESC 6x1

(b). Schema di collegamento all’espansione ESC (c). Collegamento pratico degli ESC alla scheda

espansione (d).

Scheda ricevente FrSky X8R

Per il controllo radio del quadricottero è stata scelta la scheda ricevente FrSky X8R(Figura 4.12a), prodotta da FrSky (sito ufficiale: http://www.frsky-rc.com). La scheda

viene data in bundle con telecomando FrSky Taranis X9D (si veda più avanti).

Le caratteristiche della scheda ricevente principali sono le seguenti:

canali radio - 8;

modulazione - ACCST (Advanced Continuous Channel Shifting Technology);

banda operativa - 2,4 GHz;dimensioni - 45×26×9 mm;

alimentazione - da 4 a 10 V;

peso - 16 g;

telemetria - predisposta;

portata - 1,5 km;

compatibile con i radiocomandi Taranis e moduli DFT, DJT, DHT;

firmware aggiornabile;

corrente assorbita - 100 mA a 5 V.

Come illustrato dalle frecce di Figura 4.12b, è necessario configurare la scheda

ricevente FrSky X8R cortocircuitando, per mezzo dei due jumper in dotazione, i pin

1-2 e 3-4. Per il collegamento alla centralina di volo basta inserire il cavo del segnale

e dell’alimentazione della scheda ricevente al connettore della centralina di volo,

come indicato dalla freccia di Figura 4.12c.

Con riferimento alla precedente Figura 4.10, collegare per mezzo del cavo a 3 poliin dotazione, la scheda ricevente alla centralina di volo. Il segnale positivo va

collegato a +5 V, il negativo a GND e il segnale al pin denominato S-bus.

Una volta effettuati i collegamenti fra scheda ricevente e centralina di volo, è

possibile alloggiare la scheda ricevente sulla piastra inferiore, come illustrato in

Figura 4.12d, fissandola con del nastro biadesivo.

Le antenne della scheda ricevente devono essere disposte ortogonalmente, l’una

rispetto all’altra. La Figura 4.12e mostra un possibile posizionamento delle due

antenne. Un’antenna può essere fissata a un braccio con del nastro biadesivo, mentre

l’altra può essere infilata con una leggera pressione in un’apertura del braccio stesso.

http://www.frsky-rc.com/



Figura 4.12 La scheda ricevente FrSky X8R (a). La configurazione con i due jumper e la connessione al

segnale e all’alimentazione (b). Collegamento fisico alla centralina di volo (c). Posizionamento sulla

piastra inferiore (d). Posizionamento delle antenne a un braccio (e).

Modulo GPSLa Figura 4.13a mostra il modulo GPS fornito con il kit. Questo va semplicemente

collegato alla centralina di volo tramite i due connettori in dotazione, con riferimento

alla precedente Figura 4.10. L’alberino dell’antenna va avvitato in qualsiasi punto

della piastra inferiore tramite il dado sottostante. Assicurarsi che l’antenna sia in

posizione verticale e che la freccia stampata sul modulo sia rivolta verso il Nord del

drone.

I due connettori vanno inseriti alla centralina di volo, rispettivamente alla presa

GPS sul fronte della centralina di volo e Compass sul retro della centralina di volo

(riferimento Figura 4.10).



Sul modulo GPS sono installate due segnalazioni luminose, una di alimentazione e

una che indica l’avvenuta connessione con almeno un satellite.

Figura 4.13 Il modulo GPS in dotazione.

Telemetria Il cosiddetto Ground Control Station è formato da due moduli RX/TX e da un

software per il controllo della telemetria. Un modulo TX va montato a bordo del

drone, mentre un modulo RX a terra va collegato a un computer che elabori i dati

tramite un software di gestione.

Con la telemetria è possibile ricevere informazioni remote dal drone in volo come

la sua posizione, la carica della batteria, l’altezza, la velocità, la modalità di volo emolto altro ancora.

I moduli radio per la telemetria possono essere in versione a 433 MHz (Europa) o a

915 MHz (USA). In alternativa, si possono usare due modem Xbee, basati sul

protocollo wireless 802.15.4 sulla frequenza dei 2,4 GHz.

La Figura 4.14a illustra i modem usati per il nostro quadricottero. Il modulo TX va

fissato sulla piastra inferiore con del biadesivo e collegato al connettore Telemetry sul

retro della centralina di volo, con riferimento alla Figura 4.14b. Questo connettore,come già detto, andrà pressato dalla gommapiuma precedentemente messa sotto la

centralina di volo, per evitare che si sfili durante il volo.



La piedinatura del connettore Telemetry è la seguente.

1. 3V3: tensione di alimentazione del modem a 3,3 V.

2. RX: piedino di ricezione dati.

3. GND: massa.

4. TX: piedino di trasmissione dati.

5. CTS: da non collegare.

6. NC: non connesso.

Collegare il connettore del modem TX che va bordo del quadricottero ai primi

quattro pin del connettore Telemetry della centralina di volo (Figura 4.14c).

Il modulo RX andrà invece collegato a una porta USB del computer o del tablet, su

cui verranno visualizzati i dati telemetrici tramite il software Mission Planner o

DroidPlanner o altri software simili. Si veda il Capitolo 5 – Missione di volo per idettagli su Mission Planner e l’installazione del modem RX al computer.



Figura 4.14 I modem per telemetria (a). Schema di collegamento del modem TX alla centralina di volo

(b).

Illuminazione, buzzer e regolatore di tensioneGli accessori necessari al volo sono l’impianto di illuminazione, il buzzer e il

regolatore di tensione, tutti forniti nel kit.

In Figura 4.15a sono visibili le strisce di LED RGB ad alta luminosità che servono

all’illuminazione del drone durante le fasi di decollo, volo e atterraggio e per il GPS.

È importantissimo disporre di questi elementi visivi per poter gestire al meglio le

varie fasi di volo.

In Figura 4.15b è visibile il buzzer che serve a comunicare acusticamente le varie

operazioni prima e dopo la calibrazione, l’accensione corretta dell’alimentazione edeventuali problemi durante il volo.

Il regolatore di tensione illustrato in Figura 4.15c è un utile dispositivo che

permette indifferentemente l’uso di batterie a 3, 4 o più celle. Questo circuito di

regolazione della tensione permette di alimentare sempre a 5 V la centralina di volo e

i dispositivi a essa collegati (ESC, GPS, telemetria, LED e altro).

L’alimentazione a tutti questi dispositivi è comune e quindi si consiglia di usare un

paio di mammut, come illustrato in Figura 4.15d.



Figura 4.15 L’impianto di illuminazione a LED (a), il buzzer (b) e il regolatore di tensione (c).

Collegamento ai mammut (d). Schema di collegamento alla centralina di volo dei vari elementi (e).

In un mammut vanno collegati i fili delle alimentazioni a 5 V in comune al buzzer,alle strisce di LED e al regolatore di tensione, mentre nell’altro mammut vanno

collegati i fili delle masse del regolatore di tensione e della striscia di LED bianchi

(così rimangono sempre accesi una volta alimentati). Quindi, basta connettere i

rimanenti fili ai piedini del connettore della centralina di volo: LED 1, LED 2 e

Buzzer. Per il collegamento alla centralina, seguire lo schema di Figura 4.15e che fa

riferimento alla piedinatura della centralina di Figura 4.10. L’uscita del regolatore di

tensione va collegata ai piedini 5V e GND del connettore della centralina di volo.

LED di segnalazione

Il montaggio fisico dei LED di segnalazione è semplice. Si possono mettere

ovunque sul quadricottero, rispettando però le regole seguenti.

LED 1 rosso: sinistra (Sud).

LED 2 verde: destra (Sud).

LED 3 bianco: accensione e naso del drone (Nord).



La soluzione più semplice è quella di fascettare i LED rossi e verdi sul lato esterno

dei bracci rossi come illustrato in Figura 4.16a. Il LED bianco va invece montato

davanti (Figura 4.16b), in mezzo ai due bracci bianchi per indicare il naso del

quadricottero. Ricordarsi di fascettare ai bracci anche i cavi che alimentano i LED.

Ricordiamo che il LED bianco resterà sempre acceso durante l’accensione

dell’alimentazione e durante il volo (non viene controllato dalla centralina), mentre iLED rossi e verdi avranno comportamenti diversi a seconda delle fasi operative,

come si vedrà in seguito.

Figura 4.16 I led di segnalazione rossi e verdi (a). Il led di segnalazione bianco (b).

Buzzer di segnalazione

Il buzzer (in italiano, cicalino) è un dispositivo importantissimo nell’economia del

drone. Tramite vari tipi di segnalazioni acustiche il buzzer comunica lo stato

operativo del drone e, in caso di potenza limitata (per esempio, batteria scarica), può

salvare il drone dalla catastrofe. Il buzzer può essere collocato ovunque. La Figura

4.17 illustra un possibile posizionamento a bordo. Anche il buzzer viene controllato

dal software di gestione della centralina di volo.



Figura 4.17 Il buzzer a bordo del quadricottero.

Regolatore di tensione

Il regolatore di tensione è un dispositivo importante e, come già detto, grazie a un

circuito di regolazione della tensione è possibile alimentare a 5 V la centralina di volo

e tutti i dispositivi a essa collegati con qualsiasi tipo di batteria. Si può mettere

ovunque sul drone, fissato o infilato da qualche parte.Il collegamento è semplice: due fili vanno collegati alla linea di tensione di

alimentazione di ingresso (in pratica, al connettore della batteria) e due fili alla linea

di alimentazione di uscita, ovvero alla centralina di volo.

PiediA questo punto il quadricottero è quasi terminato. Si potrebbero montare i piedi,

ma in questa fase sarebbero solo d’impiccio e si consiglia di montarli solo dopo aver

effettuato la calibrazione del drone, come spiegato nel Capitolo 5 – Missione di volo.

Batteria LiPoPer informazioni dettagliate e le avvertenze sull’uso delle batterie LiPo si veda il

Capitolo 3 – Componenti di un drone.

La batteria LiPo è la “centrale elettrica” del drone. Dalle sue caratteristiche

dipendono molto le funzionalità del drone e la durata del volo. Quella usata per dare

energia ai quattro motori del nostro quadricottero è una FullPower 4S (Figura 4.18a).



Le sue caratteristiche principali sono le seguenti.

Celle: 4 × 3,7 V;

Tensione: 14,8 V;

Corrente: 5000 mAh;

Dimensioni: 49×143×32 mm:

Peso: 513 g;

Cavetto per il bilanciamento: JST-XH;

Spina: XT60;

Scarica continua: 30C (150 ampere) ;

Scarica picco: 45C (225 ampere) ;

Corrente di carica: 1-3C.

La batteria può venire posizionata indifferentemente sopra o sotto il drone.L’importante è che sia fissata bene con del velcro alla base e una cinghietta di

sicurezza, come illustrato in Figura 4.18b.

Una batteria di questo tipo pesa molto e arriva a coprire l’intero carico utile del

quadricottero. Per un uso con una telecamera bisognerà optare per una batteria più

leggera e meno potente.

Dopo aver verificato la carica della batteria, per alimentare i motori e i vari circuiti

a bordo è sufficiente collegare il connettore XT60 della batteria al connettoreprecedentemente saldato alla piastra inferiore. Non sono previsti interruttori di

accensione o spegnimento.

All’accensione, se tutto è collegato perfettamente si vedranno lampeggiare i LED e

si sentirà emettere un fastidioso bip-bip dal buzzer, segno che non è stata effettuata

nessuna calibrazione. A questo punto, prima di procedere alla calibrazione, spiegata

nel Capitolo 5, si può tranquillamente spegnere tutto e mettere in carica la batteria.



Figura 4.18 La batteria LiPo prodotta da FullPower (a). Fissaggio della batteria sopra il quadricottero

(b).

Il caricabatterie è un accessorio insostituibile. Meglio scegliere un buon modello

dotato anche di funzioni di scarica e di bilanciamento. Quello scelto per la nostra

batteria è un Jamara X-PEAK 80 (Figura 4.19a).

Le sue caratteristiche principali sono le seguenti:

adattatore Dual Power AC/DC 230 V e 12 V;

bilanciatore al Litio incorporato;

bilanciamento individuale;

adatto per vari tipi di pacco batterie al Litio;

modo di programmazione per vari tipi di pacco batterie;sicurezza di carica;

funzionalità Overload;

controllo Input;

limite di capacità;

controllo della temperatura con disinnesto automatico;

limite di temperatura;

limite tempo di carica;

monitoraggio della ricarica;

supporta Litio, NiMh, NiCD e PB;

corrente di carica max. 80 W, 0,1 ~ 6,0 A;



corrente di scarica max. 10 W, 0,1 ~ 1,0 A;

corrente bilanciatore 300 mAh/Celle;

corrente per batterie Pb 2 V ~ 20 V;

cavo di carica BEC, JR, LiPo, candele, presa, coccodrilli.

Per usare questo caricabatterie in modo corretto, adottare la seguente procedura:

inserire il cavo di alimentazione in una presa di corrente 230 V;

leggendo le indicazioni sul display, impostare il tipo di batteria, usando i tasti

BATTERY/TYPE STOP, DEC, INC e START/ENTER;

impostare la procedura di carica, per esempio, LiPo CHARGE;

impostare il numero di celle, per esempio, 14,8V 4S;

impostare la corrente di carica, per esempio, 5,0 A;

collegare la batteria LiPo con il connettore Deans o l’adattatore XT60;nel caso si voglia effettuare anche il bilanciamento (consigliato), collegare la

spina di bilanciamento della batteria, rispettando la corretta polarità, con

l’entrata di bilanciamento per 3 o 4 celle (Figura 4.19b);

avviare la procedura di carica.

Per avviare la procedura di carica, tenere premuto il tasto START/ENTER per

almeno due secondi. Una volta avviata la carica si può vedere anche il bilanciamento

delle celle in una seconda videata, premendo il tasto INC. Un segnale acusticoavverte quando la batteria è carica, mentre sul display appare la scritta lampeggiante

FULL.

È disponibile anche una funzione FAST CHG per una ricarica veloce, che però non

carica efficacemente la batteria, per cui è meglio non abusarne per non rovinare la

batteria.

Con la funzione DISCHARGE è possibile scaricare la batteria per individuare la

capacità rimanente dopo l’uso.

Se la batteria non viene usata per un lungo periodo, è consigliabile eseguire la

funzione STORAGE, in modo che le celle abbiano la tensione ottimale di 3,7 V

prima di essere messe a riposo. Per tutte le funzioni è possibile modificare i parametri

tramite un menu utente e salvare i parametri in memoria.



Figura 4.19 Il caricabatterie Jamara X-PEAK 80 (a). Il collegamento della presa di bilanciamento delle

celle della batteria (b).

RadiocomandoBenché si potesse risparmiare sul radiocomando, la scelta è ricaduta sul modello

Taranis X9D, prodotto da FrSky. Questo radiocomando professionale è ideale per

l’utilizzo con la scheda ricevente X8R, che viene data in bundle e può essere

impiegato anche per il controllo di droni professionali.

Le sue caratteristiche principali sono le seguenti.

Allarmi RSSI (in caso di problemi di ricezione prima che diventino un incidenteaereo).

16 canali (più uno quando combinato con un modulo esterno).

64 mixer, 9 modalità di volo.

16 curve personalizzate con 3-17 punti ciascuna, 32 interruttori logici.

Auto-test dell’antenna trasmittente.

60 memorie di modelli (espandibili tramite scheda SD).

Uscite audio del parlato.Slot USB e schede SD con memoria illimitata e aggiornamenti del firmware,

modifiche audio.



Sistema a lungo raggio in grado di fornire fino a tre volte la gamma dei sistemi

attuali.

Software open-source.

Super bassa latenza per una risposta ultra-rapida (9 ms).

Registrazione dei dati in tempo reale.

Blocco del ricevitore.Processore: STM32 ARM Cortex M3 60 MHz.

Batteria 2000 mAh.

Scheda ricevitore X8R in bundle.

Vibration Haptic Command.

Tensione di funzionamento: 6-15 V (2S, 3S LiPo).

Corrente di funzionamento: 260 mA massima.

Temperatura di funzionamento: -10 gradi ~ 60 gradi C.

LCD retroilluminato: 212×64 pixel monocromatico.

Tracolla.

In Figura 4.20a è visibile il radiocomando reale e in Figura 4.20b la disposizione

dei comandi con alcune sigle di riferimento e simboli usati per la calibrazione del

nostro drone.

Figura 4.20 Il telecomando Taranis X9D (a). Disposizione e sigle dei comandi (b).



Il radiocomando che abbiamo ricevuto assieme al kit viene fornito già configurato

secondo le funzionalità standard di Quantic Innovations by C&D Elettronica.

Facendo riferimento alla Figura 4.20b, sono state assegnate alle leve dei due joystick

le seguenti funzioni.

J1 – THROTTLE (gas): spostando la leva in avanti o indietro, viene aumentato

o diminuito il gas, ovvero i giri dei motori, contemporaneamente.

J2 – YAW (imbardata): spostando la leva a destra o a sinistra si ottiene

rispettivamente un’imbardata a destra o a sinistra del drone.

J3 – PITCH (beccheggio): spostando la leva in avanti, il drone avanzerà in

riferimento al suo naso; viceversa indietreggerà.

J4 – ROLL (rollio): spostando la leva a destra, il drone virerà in direzione del

suo lato destro e viceversa.

Ai due interruttori contrassegnati come SE e SF in Figura 4.20b sono state

assegnate le seguenti funzioni. In base alle posizioni combinate delle due levette si

potranno impostare diverse modalità di volo.

SE, interruttore a due posizioni, con la levetta appositamente colorata in verde

per distinguerla meglio: selezione della modalità di volo.

SF, interruttore a tre posizioni, con la levetta appositamente colorata in rosso per

distinguerla meglio: selezione della modalità di volo.

Joystick e Trim del radiocomando

I due Joystick sono stati impostati per il pilotaggio in MODE 2 e, come spiegato

nel prossimo capitolo, sarà necessario calibrarli in modo che la centralina di volo

possa agire in modo corretto.

Tramite i trimmer a slitta posti ai lati e sotto i due joystick è possibile effettuareuna regolazione fine (Trim) del controllo aereo.

Se dopo il decollo il drone tende a ruotare sull’asse verticale verso sinistra,

spostate il trimmer sotto la leva dell’imbardata verso destra.

Se il drone dopo il decollo tende a ruotare verso destra, spostare il trimmer sotto

la leva dell’imbardata verso sinistra.

Se dopo il decollo il drone tende a sollevarsi, spostate il trimmer sotto la leva del

gas verso il basso.

Se il drone dopo il decollo tende a scendere, spostare il trimmer sotto la leva del

gas verso l’alto.



Se il drone dopo il decollo, si sposta autonomamente in avanti, spostare il

trimmer vicino la leva del beccheggio verso il basso.

Se il drone dopo il decollo, si sposta autonomamente indietro, spostare il

trimmer vicino la leva del beccheggio verso l’alto.

Se il drone dopo il decollo, si sposta autonomamente a sinistra, spostare il

trimmer vicino la leva del rollio verso destra.Se il drone dopo il decollo, si sposta autonomamente a destra, spostare il

trimmer vicino la leva del rollio verso sinistra.

Modalità di volo

Il radiocomando permette di impostare diverse modalità di volo tramite i canali

aggiuntivi del radiocomando. Le funzioni legate alle modalità di volo sono state

assegnate ai due interruttori denominati SF e SE posti in alto a sinistra, facendo

riferimento alla precedente Figura 4.20b.

Modalità di volo STABILIZE

Questa modalità viene attivata dagli interruttori denominati SF e SE. Con questa

modalità il drone fa uso del giroscopio e dell’accelerometro per fare in modo che,

quando la leva del ROLL/PITCH del radiocomando si trova al centro, il drone si

livelli in orizzontale. In pratica, è la modalità “autolivellante”.

Fra le modalità di volo disponibili, è la più complicata, in quanto non viene fornito

alcun aiuto nel controllo della posizione e dell’altezza.

Per volare in questa modalità bisogna posizionare le due leve in questo modo:

SF (leva rossa) verso l’alto;

SE (leva verde) in una qualsiasi delle tre posizioni possibili.

Modalità di volo LOITER

In questa modalità il drone rimane fermo sul punto utilizzando il GPS e

controllando l’altezza automaticamente. È la modalità consigliata ai principianti.


SF (leva rossa) verso il basso;SE (leva verde) verso l’alto.



Modalità di volo ALT HOLD

Questa modalità mantiene l’altezza in modo automatico facendo uso del barometro

e utilizza il modo autolivellante come nella modalità STABILIZE.


SF (leva rossa) verso il basso;SE (leva verde) in mezzo.

Modalità di volo LAND

In questa modalità il drone effettua l’atterraggio automatico.


SF (leva rossa) verso il basso;

SE (leva verde) verso il basso.

Altre modalità di voloPer altre modalità di volo automatico ci si deve affidare ai piani di volo ( Flight

Plan) e alle impostazioni di sicurezza ( Failsafe) da effettuare con il software MissionPlanner che viene descritto nel Capitolo 5 – Missione di volo.

Modalità di volo RTL

In questa modalità il drone effettua un RTL, ovvero Return To Launch, in italiano

“ritorno al punto di lancio”. Dopo essersi portato a un’altezza predefinita di 50 m,

modificabile dalla schermata Tuning Setting di Mission Planner, il drone torna

automaticamente nel punto del decollo.

Per volare in questa modalità bisogna posizionare il pomello sinistro tutto verso

l’alto, facendo riferimento alla precedente Figura 4.20b.

Visualizzazione dei satelliti trovati

Per poter volare con il GPS è necessario osservare alcune indicazioni. La posizione

di partenza è il punto da cui il drone decolla, ovvero il punto in cui il sistema è stato

inizializzato e dove tutti i processi di controllo automatici sono stati completati.

Finché il LED verde di segnalazione, posto sul braccio Sud a destra, lampeggia, il

GPS non ha ancora trovato satelliti sufficienti per la navigazione satellitare. Per



impostazione predefinita i satelliti devono essere come minimo 6. Per i dettagli si

veda il Capitolo 5 – Missione di volo.

Ringraziamenti

Si ringrazia la Quantic Innovations by C&D Elettronica per la grande qualità delservizio prevendita e per la consulenza tecnica durante l’assemblaggio del nostro

quadricottero. Sito ufficiale di progettazione: http://quanticinnovations.it.

Sito di vendita: http://www.cedelettronica.com.

http://www.cedelettronica.com/

http://quanticinnovations.it/



Capitolo 5



Missione di volo

Per la calibrazione del drone che abbiamo assemblato nel Capitolo 4, è stato usatoil software Mission Planner, un software open-source compatibile con tutte le

centraline dotate di firmware APM:Plane, APM:Copter o APM:Rover.

Mission Planner, sviluppato da Michael Oborne, è il software più diffuso

nell’ambiente dei droni, diventando una delle applicazioni GCS più supportate dalla

comunità open-source. Il protocollo di comunicazione adottato dalla linea di software

APM è MAVLink ( Micro Air Vehicle Link ).

Chiunque abbia voglia di montare un drone simile a quello assemblato nel capitoloprecedente o possiede già un drone dotato di una centralina di volo compatibile con il

firmware APM sarà in grado di effettuare la calibrazione e impostare la missione di

volo con Mission Planner. Il software è compatibile solo con Windows e si può

scaricare liberamente al seguente indirizzo: http://ardupilot.com. La versione di

riferimento nel momento in cui scriviamo è la 1.3.19 e l’interfaccia usata è

ArduCopter 3.2 rc10.

Per l’uso di un’applicazione GCS su altre piattaforme (Windows, OS X, Linux) siveda il riquadro a pagina seguente.

ATTENZIONE

Non installare le eliche sui motori del drone prima di aver terminato le varie operazioni di

calibrazione e verifica.

MAVLINK

MAVLink o Micro Air Vehicle Link è un protocollo di comunicazione progettato esclusivamente per

droni. È un progetto open-source rilasciato all’inizio del 2009 da Lorenz Meier sotto licenza LGPL.

Il protocollo MAVLink impacchetta i dati strutturati in C e li invia su canali seriali alla stazione di

controllo a terra (GCS). È stato ampiamente testato sulle piattaforme PX4, PIXHAWK, APM e

Parrot AR Drone. Viene impiegato come spina dorsale per la comunicazione MCU/IMU da vari

software GCS.

Le caratteristiche principali dell’interfaccia MAVLink sono:

mappe aeree 2D e 3D (supporto Google Earth) con drag-and-drop dei waypoint;

manipolazione durante il volo dei waypoint e dei parametri di bordo (in EEPROM);

plotting dei dati dei sensori e telemetria in tempo reale;registrazione e logging dei dati dei sensori;

supporto per comunicazioni UDP, seriale (modem radio) e reti mesh;

supporto per molti autopiloti (pxIMU, ArduPilotMega, SLUGS, MatrixPilot, UAVDevBoard e

altri);

http://ardupilot.com/



Primo avvioLa centralina di volo VR Micro Brain 5.1 montata nel nostro drone ha già

precaricato il firmare Ardupilot e quindi è già in grado di comunicare con i sensori

della scheda con MAVLink attraverso Mission Planner.

Bisogna solo scaricare e installare i driver di lettura della porta seriale dal seguenteindirizzo: http://www.nonplace.tv/vrbrain/drivers/VRBRIAN_Drivers.zip .

Una volta scompattato il file compresso, lanciare il file eseguibile DPInstx86.exe o

DPInstx64.exe a seconda della versione Windows.

In caso di problemi di installazione del driver VR, installare il driver Silicon Labs

CP201x disponibile al seguente indirizzo:

https://www.silabs.com/products/mcu/Pages/USBtoUARTBridgeVCPDrivers.aspx .Dopo aver installato il driver, collegare il modem di telemetria a una presa USB

(Figura 5.1a). Il driver installato non è altro che un convertitore di dati seriali da USB

a UART, ovvero la porta seriale del modem. Come risultato, si otterrà in Windows

una porta seriale COM virtuale che andrà selezionata come porta di comunicazione

con il modem (Figura 5.1b).

Figura 5.1 Il modem di telemetria da collegare a una porta USB del computer (a). Il driver da USB a

UART installa una porta virtuale COM (b).

Dopo aver installato e avviato Mission Planner, si aprirà la videata principale,

simile a quella di Figura 5.2. La videata che apparirà sarà “poco simile” alla figuraper il semplice motivo che abbiamo voluto eseguire lo screenshot con la posizione

reale del nostro drone che, nonostante fosse poggiato su una sedia all’interno di

https://www.silabs.com/products/mcu/Pages/USBtoUARTBridgeVCPDrivers.aspx

http://www.nonplace.tv/vrbrain/drivers/VRBRIAN_Drivers.zip



un’abitazione, ha comunque comunicato la posizione corretta a Mission Planner,

collegandosi a qualche satellite con il modulo GPS. I dati di telemetria sono stati

perfettamente trasmessi dal drone al modem USB, tanto che il dato di altitudine

indicato nell’interfaccia è di 4,30 metri, che corrisponde esattamente al piano rialzato

dell’abitazione in cui si trova il drone.

Tutto questo per dire che si possono ottenere risultati molto affidabili con l’ausiliodi sensori e GPS di qualità come quelli usati per il nostro drone.

Nella videata principale si possono visualizzare dati telemetrici come: livello della

batteria, modalità di volo, posizione fisica del drone sul simulatore, altitudine,

velocità, distanza del wayPoint e così via.

Figura 5.2 La videata principale di Mission Planner con l’ubicazione esatta del drone.

NOTA

Mission Planner è parzialmente localizzato in italiano dalla community open-source, per cui

alcune voci nelle videate e nei menu appaiono in italiano, mentre la maggior parte è ancora in

inglese.

Connessione alla porta dati

La prima operazione da fare consiste nel collegare i due modem di telemetria. Perfare questo, basta accendere il drone e collegare il modem ricevente a una porta USB



del computer. Una volta avviato Mission Planner, basterà selezionare una porta COM

dal menu a discesa in alto a destra, come illustrato in Figura 5.3a.

Premendo sul tasto rosso CONNECT, il software tenterà la connessione MAVLink

e, se l’operazione avrà successo, il tasto rosso diventerà verde con la scritta

DISCONNECT (Figura 5.3b).

La porta COM da selezionare può essere impostata in “Auto” oppure manualmente

su “COM XX Silicon Labs CP201x USB to UA”, dove XX è il numero che viene

assegnato dall’installazione del driver alla porta di comunicazione del modem USB.

Il BaudRate dovrebbe essere impostato a 57.600. Nel caso il BaudRate del

trasmettitore a bordo del drone fosse diverso, bisognerà provare un’altra velocità. Se

la connessione con MAVLink ha successo, si vedrà apparire il tasto verde

DISCONNECT.

A connessione avvenuta, il programma inizia lo scaricamento dei parametri del

drone, visibili nella finestra Getting Params, come illustrato in Figura 5.3c.



Figura 5.3 La porta di comunicazione COM (a). Tentativo di connessione (b). Connessione avvenuta e

scaricamento dei parametri del drone (c).



Scelta del tipo di telaioPer iniziare il processo di calibrazione bisogna andare nella sezione INITIAL

SETUP della barra dei menu di Mission Planner e selezionare la voce Mandatory

Hardware (hardware obbligatorio) che apparirà nella barra laterale sinistra. Questa

sezione permette di effettuare la calibrazione dei dispositivi obbligatori, senza i qualiil drone non può volare.

Per prima cosa è meglio controllare il tipo di telaio in uso, anche se dovrebbe già

essere impostato per default.

Nella sezione Mandatory Hardware, selezionare Frame Type. Si aprirà una videata

simile alla Figura 5.4 in cui si possono scegliere varie configurazioni di telaio.

La configurazione caricata di default è 3DR_AEREO_M.param, ma è possibileselezionare e caricare qualsiasi altra configurazione.

Figura 5.4 La videata Frame Type per la scelta del tipo di telaio.



Calibrazione della bussola La prima volta che si usa il drone, è necessario calibrare la bussola (in inglese,

compass). In seguito non sarà più necessario. Solo se si dovesse traslocare il drone a

diversi chilometri di distanza, la bussola dovrà essere ricalibrata. È un’operazione

necessaria e utile soprattutto quando si vola con l’aiuto del GPS.Sotto Mandatory Hardware, selezionare la voce Compass. Apparirà una videata

simile a quella illustrata in Figura 5.5a. Fra le varie opzioni c’è anche il link Esempio

YouTube che apre una pagina con un filmato in inglese (Figura 5.5b) che spiega

molto chiaramente come effettuare la calibrazione della bussola.

Figura 5.5 La sezione Compass con le varie opzioni (a). Il filmato esplicativo su YouTube (b).

Per iniziare la calibrazione della bussola, selezionare il tasto Calibrazione.

Apparirà un messaggio come quello di Figura 5.6a in cui si invita a ruotare

l’autopilota attorno a tutti gli assi con movimenti circolari ( Please click and move the

autopilot around all axises in a circular motion).

Con un clic su OK apparirà la schermata di Figura 5.6b in cui si aggiungono puntisu un sistema di assi tridimensionale man mano che si fa ruotare il drone in tutte le

direzioni possibili. Lo scopo è quello di creare più punti possibili nella mappatura

3D, per dare più riferimenti alla bussola. Per una buona calibrazione della bussola

l’ideale sarebbe creare una sfera completa (Figura 5.6c).



Figura 5.6 Messaggio di avvio per la calibrazione della bussola (a). La finestra con i punti disegnati su

un sistema di assi tridimensionale (b). Sfera di punti ideale per la calibrazione della bussola (c).

Man mano che si procede a ruotare il drone sui tre assi, appare la scritta che indica

quali assi hanno ancora bisogno di punti di riferimento. Per esempio, more data

needed Aim For Yellow-Green significa che “L’asse giallo-verde ha bisogno di dati di

riferimento”, per cui bisogna ruotare il drone sull’asse verticale di 180 gradi emuoverlo creando un cerchio di punti.

Quando i punti sono sufficienti, la finestra si chiuderà da sola oppure, se si pensa

di aver aggiunto abbastanza punti, si può fare clic su DONE. Apparirà un messaggio

riassuntivo con i dati raccolti oppure un messaggio che invita a ripetere la

calibrazione.

Suggerimenti:

non eseguire la calibrazione della bussola in ambienti in cui si trovano forti

campi magnetici;



non indossare o avvicinare oggetti magnetici durante la calibrazione della

bussola;

la calibrazione della bussola è estremamente importante e va eseguita con molta

cura, altrimenti il drone non può volare correttamente;

dopo un incidente con il drone eseguire nuovamente la calibrazione della

bussola.



Calibrazione dell’accelerometroRimanendo sempre nella sezione Mandatory Hardware, selezionare la voce Accel

Calibration. Si tratta della calibrazione dell’accelerometro della centralina di volo. È

un’operazione molto importante, perché consente al drone di capire quando viene

inclinato in una direzione.Nella videata simile a quella di Figura 5.7a il testo in inglese dice Place vehicle

level and press any key mentre il pulsante riporta la scritta Click When Done.

Tradotto in italiano significa “Mettere il drone in posizione piana e premere qualsiasi

tasto” e “Fare clic al termine”.

Se dopo trenta secondi circa non si termina un’operazione di calibrazione

dell’accelerometro oppure non è stato posizionato bene il drone durante le varie fasi,

apparirà il messaggio Calibration FAILED, ovvero la calibrazione è fallita (Figura5.7b). Facendo clic sul pulsante DONE si potrà ricominciare.

Ecco i passi da seguire per la procedura completa.

Posizionare il drone su un tavolo. Assicurarsi che sia perfettamente in piano,

magari usando una bolla.

Con il drone in posizione piana, fare clic sul pulsante Click When Done.

Apparirà il testo Place vehicle on its LEFT side and press any key (Figura 5.7c).Posizionare il drone sul suo lato sinistro e fare clic sul pulsante Click When

Done.

Apparirà il testo Place vehicle on its RIGHT side and press any key (Figura

5.7d). Posizionare il drone sul suo lato destro e fare clic sul pulsante Click When

Done.

Apparirà il testo Place vehicle nose DOWN and press any key (Figura 5.7e).

Posizionare il drone con il naso verso il basso e fare clic sul pulsante Click When Done.

Apparirà il testo Place vehicle nose UP and press any key (Figura 5.7f).

Posizionare il drone con il naso verso l’alto e fare clic sul pulsante Click When

Done.

Apparirà il testo Place vehicle on its BACK and press any key (Figura 5.7g).

Posizionare il drone capovolto (sulla “schiena”) e fare clic sul pulsante Click

When Done.

Apparirà il testo Calibration successful, ovvero calibrazione avvenuta consuccesso (Figura 5.7h), altrimenti, se appare Calibration FAILED, bisogna

ricominciare tutto daccapo.



Figura 5.7 Le fasi della calibrazione dell’accelerometro. Posizionare il drone in piano (a). Messaggio di

calibrazione fallita (b). Posizionare il drone sul lato sinistro (c). Posizionare il drone sul lato destro (d).

Posizionare il drone con il naso all’ingiù (e). Posizionare il drone con il naso all’insù (f). Posizionare il

drone sulla schiena (f). Messaggio di calibrazione avvenuta con successo (h).

Per maggior chiarezza riportiamo in Figura 5.8 anche le foto di alcune posizioni

chiave del drone durante la calibrazione dell’accelerometro.



Figura 5.8 Il drone sul lato destro (a). Il drone sul lato sinistro (a). Il drone con il naso all’insù (c). Il

drone di schiena (d).



Calibrazione del radiocomandoPer la calibrazione dei comandi del radiocomando, sotto la stessa voce Mandatory

Hardware, selezionare la voce Radio Calibration. Apparirà una videata simile alla

Figura 5.9a. Nel nostro caso si tratta del radiocomando Taranis X9D già

preconfigurato. Se il radiocomando non è configurato, si veda il Capitolo 6, paragrafo“OpenTX”.

I cursori visualizzati corrispondono ai seguenti comandi, con riferimento alle sigle

riportate in Figura 5.9b:

leve J1, J2 del primo joystick;

leve J3 e J4 del secondo joystick;

interruttori SE, SF sul lato sinistro;pomello S2 sul lato destro;

pomello sx e pomello dx.

Accendere il radiocomando e assicurarsi che sia collegato alla telemetria (si

dovrebbe sentire il messaggio vocale “Telemetria disponibile”).

Fare clic sul pulsante Calibrazione Radio. Apparirà un messaggio che dice Ensure

your transmitter is on and receiver is powered and connected. Ensure your motor

does not have power/no props. Tradotto in italiano significa “Assicurarsi che il

trasmettitore sia acceso e che il ricevitore sia alimentato e collegato. Assicurarsi che

il motore non sia alimentato/senza eliche”. In pratica, significa che il radiocomando

deve essere acceso, collegato alla telemetria e che non ci siano motori che girano. Le

eliche non devono essere montate.



Figura 5.9 La videata Calibrazione Radio (a). I comandi da impostare (b). Avviso di accendere e

collegare il radiocomando (c). Avviso per iniziare la procedura di calibrazione (d).

Un volta dato l’OK nella finestra del messaggio, apparirà una seconda finestra chedice Click OK and move all RC sticks and switches to their extreme positions, so the

red bars hit the limits. Tradotto, significa “Fare clic su OK e spostare tutte le leve RC

e gli interruttori nelle loro posizioni estreme, in modo che le barre rosse possano

fissare i limiti”. In pratica, bisogna spostare le leve dei due joystick, i due interruttori

SF e SE, il pomello S2 e i pomelli sx e dx, ognuno nelle relative posizioni minime e

massime. Si vedranno apparire delle linee rosse sui cursori che identificano i valori

minimi e i massimi dei comandi, come illustrato in Figura 5.10a.Una volta terminata l’operazione, fare clic sul tasto Click When Done. Apparirà un

messaggio che invita a riportare le leve al centro e il gas al minimo (Figura 5.10b).

Fare clic per continuare. Apparirà anche una finestra con il riepilogo dei valori

minimi e massimi letti dai comandi relativamente ai canali RX/TX (Figura 5.10c).

Nel nostro caso, i canali impostati sono 8.

Chiudendo questa finestra, apparirà la scritta COMPLETED nella videata di

calibrazione. A questo punto, si consiglia di spegnere e riaccendere il drone perrendere attivi i nuovi parametri.



Figura 5.10 La finestra con i dati minimi e massimi di calibrazione (a). Avviso di riportare le leve in

posizione centrale e il gas al minimo (b). Finestra di riepilogo dei dati impostati negli 8 canali (c).

NOTA

Se il radiocomando rimane inattivo per oltre 5 minuti, si sentirà il messaggio vocale ripetere

“Radio inattiva, controllare”. Basta muovere una leva o un pulsante per disattivare il messaggio

oppure spegnere il radiocomando.

Armare e disarmare i motoriUna volta impostato il radiocomando è possibile usarlo per controllare la velocità

dei motori. Prima però è necessario “armare i motori”, ovvero attivare i motori senza

però dare gas. È un’operazione di sicurezza che previene spostamenti incauti della

leva del gas.

Per armare i motori bisogna portare la leva del gas al minimo e verso destra e

mantenere questa posizione per circa tre secondi, come illustrato in Figura 5.11a.Se l’operazione riesce, viene emesso un suono dal buzzer e i LED rossi sul braccio

sinistro smettono di lampeggiare, rimanendo accesi. Per ragioni di sicurezza, se entro

dieci secondi non si dà gas, la centralina di volo disarma automaticamente i motori.

Per disarmare i motori manualmente è necessario spostare la leva del gas al

minimo e verso sinistra e mantenere questa posizione per qualche secondo, come

illustrato in Figura 5.11b. Se l’operazione riesce, viene emesso un suono dal buzzer e

i LED rossi tornano a lampeggiare.NOTA



È necessario sottolineare che in modalità di volo Loiter il drone ha bisogno del GPS, per cui se

non vengono trovati almeno sei satelliti, non sarà possibile armare i motori. Il numero minimo di

sei satelliti è stato impostato nei parametri avanzati di Mission Planner per dare una maggiore

sicurezza al principiante. Nelle modalità per esperti (ALT Hold o Stabilize) sarà sempre possibile

armare i motori.

Figura 5.11 Come armare i motori (a). Come disarmare i motori (b).

ATTENZIONENon installare le eliche sui motori del drone prima di aver terminato le varie verifiche.



Prima del voloBisogna effettuare un ultimo test, per cui non è ancora giunto il momento di

montare le eliche e i piedi. Con il drone in posizione piana su un tavolo, collegare la

batteria e accendere il radiocomando.

Avviare Mission Planner (se non è già aperto) e assicurarsi di avere il modemricevente collegato alla porta USB.

Aprire la porta COM di comunicazione e assicurarsi che la connessione dati

avvenga con successo. Dalla videata principale selezionare la voce FLIGHT DATA

dal menu di Mission Planner. Se le calibrazioni hanno avuto successo, sarà possibile

osservare sul simulatore i movimenti del drone spostandolo con una mano. Si

potranno vedere anche i parametri telemetrici e GPS, se è stato agganciato qualche

satellite (Figura 5.12a).

A questo punto, selezionare dal radiocomando la modalità di volo Loiter

(interruttore SF giù, interruttore SE su), come illustrato in Figura 5.12b.

Figura 5.12 La finestra del simulatore (a). Selezione della modalità Loiter (b).

Verifica dell’accelerometroPrima di tutto è necessario verificare la risposta dell’accelerometro. Armare i

motori e alzare il gas al minimo per far girare i motori lentamente.

Inclinare il drone a 90 gradi sul lato destro e verificare che i motori sul lato sinistro

rallentino o si fermino del tutto. Sarà sufficiente applicare una piccola resistenza con

la punta del dito per fermare la rotazione del rotore superiore. Quelli in basso

dovrebbero invece aumentare la velocità (meglio non toccarli!).



Ripetere l’operazione con il drone in tutte le posizioni e verificare il

comportamento dei motori: quelli in basso aumenteranno i giri, quelli in alto

rallenteranno e/o si fermeranno.



Impostazioni FailSafeSempre nella sezione Mandatory Hardware, selezionare la voce FailSafe. Si tratta

di una finestra in cui impostare i parametri di sicurezza. Prima di aprirsi, appare un

messaggio che avverte Ensure your props are not on the Plane/Quad, cioè

“Assicurarsi che le eliche non siano montate sull’aereo/quadricottero”.Nella videata ci sono due tipi di FailSafe, uno per Radio e uno per Battery,

entrambi disabilitati per default. Per abilitare il FailSafe del software Grand Control

Station, mettere il segno di spunta nella casella GCS FS Enable.

FailSafe Radio

Una volta abilitato e impostato correttamente, il FailSafe Radio si attiverà nelleseguenti situazioni:

il drone va fuori portata radio;

si spegne la radio;

il ricevitore RX perde potenza per qualche motivo;

il filo del segnale del canale viene staccato;

il segnale del canale 3 non viene aggiornato per 2 secondi (situazione rara).

Quando si verifica una delle suddette situazioni, il FailSafe Radio si attiva e verrà

eseguita una delle seguenti azioni impostate nel menu a discesa indicato dalla freccia

di Figura 5.13a.

Enabled always RTL (Return To Launch): il drone ritorna sempre al punto di

lancio.

Enabled Continue with Mission in Auto Mode: il drone continua la missione

in modalità Auto.Enabled always Land (atterraggio): il drone atterra sempre.

Disabled: il FailSafe è disabilitato (sconsigliato).

Al principiante si consiglia di abilitare la funzione RTL o, meglio, la funzione

LAND.

Nel campo FSPWM è possibile impostare un valore di FailSafe per il PWM,

ovvero i giri motore del gas. Il valore standard è di 965 PWM.

FailSafe Battery



Se viene abilitato e impostato correttamente, il FailSafe della batteria si attiverà

quando la tensione della batteria scende sotto la soglia per oltre 10 secondi (valore di

default).

Per abilitare il Failsafe Battery bisogna impostare nel menu a discesa un’azione

come indicato dalla freccia di Figura 5.13b.

RTL (Return To Launch): il drone ritorna al punto di lancio.

LAND (atterraggio): il drone atterra sempre in tutti i casi.

Disabled: il FailSafe è disabilitato (sconsigliato).

Al principiante si consiglia di abilitare la funzione RTL o LAND. Si devono

impostare anche i valori di tensione minima e massima, entro i quali interviene il

FailSafe. In caso di LAND il FailSafe della batteria deve essere di 0,2 volt inferiore

alla tensione nominale. Per esempio, per una batteria 4S da 14,8V, il FailSafe deveessere 14,6V. In caso di RTL il FailSafe della batteria deve essere di 0,4 volt

superiore alla tensione nominale. Per esempio, per una batteria 4S da 14,8V, il

FailSafe deve essere 15,2V. Il parametro Reserved MAH può essere lasciato a 0.



Figura 5.13 La finestra FailSafe Radio (a) e FailSafe Battery (b).



Montaggio dei piediDopo aver effettuato tutte le calibrazioni e le verifiche è giunto il momento di

fissare i piedi del drone. I piedi sarebbero stati di impiccio nei movimenti del drone

durante le calibrazioni della bussola e dell’accelerometro.

Per fissare i piedi è sufficiente capovolgere il drone e svitare le quattro viti di ognibraccio. Posizionare il piede e riavvitare, come illustrato in Figura 5.14. Non c’è

pericolo che qualcosa si sposti, perché i bracci sono fissati dal lato opposto alla

piastra superiore.

Terminato il montaggio dei quattro piedi del quadricottero, è possibile passare al

montaggio delle eliche.

Figura 5.14 Il montaggio del piede sotto a un braccio.



Montaggio delle elichePrima di montare le eliche è necessario effettuare le seguenti verifiche:

senso di rotazione corretto dei motori;

senso di rotazione corretto delle eliche.

Per verificare che i motori girino nel verso giusto, bisogna armare i motori e dare

un po’ di gas. Si deve controllare che ogni motore giri dalla parte indicata dai simboli

<<< e >>> riportati sul corpo di ogni motore.

Se un motore gira al contrario, è sufficiente scambiare due fili qualsiasi dei tre che

vanno collegati all’ESC (Figura 5.15), scollegando gli spinotti a banana sotto i bracci.

Una volta verificato il senso di rotazione dei motori è possibile stringere bene lefascette.

Figura 5.15 Scambiare due fili qualsiasi del motore all’ESC se il motore gira al contrario.



Anche le eliche hanno un senso di rotazione e vanno montate nel verso giusto.

Oltre al pomello al centro di colore grigio chiaro e nero per distinguerle, le eliche

sono diverse anche nel profilo. Le eliche CCW devono essere montate sui motori 1 e

3, mentre le eliche CW vanno montate sui motori 2 e 4, rispettando ovviamente la

filettatura sinistrorsa o destrorsa del perno di ogni motore (Figura 5.16a).

Siccome sono eliche autoserranti, sul corpo riportano il simbolo del lucchetto, percui basta avvitarle un po’ nel senso appropriato senza stringerle troppo. Il motore,

girando, stringerà meccanicamente l’elica al perno del motore (Figura 5.16b).

Figura 5.16 Le quattro eliche autoserranti (a). Un’elica montata su un motore (b).



Il primo volo di prova Con eliche e piedi montati, basta uscire di casa e provare il drone, sperando che

non piova o tiri vento. NON provare il drone in casa, specie se si tratta di un primo

volo di test. Potrebbe succedere l’irreparabile.

Il posto ideale è un prato erboso lontano da caseggiati, alberi, pali della luce e altriostacoli. Posizionare il drone a qualche metro di distanza e accenderlo. Accendere il

radiocomando e selezionare la modalità di volo Loiter. Sarebbe opportuno monitorare

i parametri del drone attraverso i dati di telemetria. Invece di portarsi appresso un

computer portatile, si può optare per un comodo smartphone con un’app GCS come

DroidPlanner (si veda il prossimo paragrafo).

In modalità Loiter (la modalità di volo per principianti) il drone ha bisogno del

GPS per il volo automatico, per cui bisogna attendere che si accendano stabilmente iLED verdi sul braccio posteriore destro.

Quando il GPS ha agganciato almeno sei satelliti e i LED verdi rimangono fissi, si

possono armare i motori. Si dovrebbero accendere stabilmente i LED rossi.

A questo punto, si può dare un po’ di gas molto lentamente, portando verso l’alto la

leva sinistra Throttle. Se i motori girano nel senso corretto, le eliche autosserranti si

stringeranno, altrimenti si distaccheranno dal perno. Per questo motivo meglio stare adistanza di sicurezza.

Se tutto procede bene, si può dare più gas, sempre molto lentamente, fino a che si

vedrà il drone staccarsi da terra. Riportare gradualmente il gas al minimo e atterrare.

Si consiglia vivamente la lettura del Capitolo 7 – Imparare a volare per prendere le

prime lezioni di volo.



DroidPlannerQuando si è all’aperto è utile accedere ai dati di telemetria. Invece di un computer

portatile è meglio propendere per un tablet o uno smartphone. Fra le tante app GCS

disponibili per Android e per Apple abbiamo scelto DroidPlanner di Arthur

Benemann per Android. La schermata principale di DroidPlanner è simile a quella diFigura 5.17a.

DroidPlanner è una stazione di controllo a terra per droni basati su Ardupilot e

MAVLink, molto simile a Mission Planner.

Figura 5.17 La videata principale di DroidPlanner (a). L’adattatore micro-USB a USB femmina tipo A (b).

Il progetto è open-source e il codice sorgente può essere trovato all’indirizzo:

https://github.com/DroidPlanner/droidplanner.Per ulteriori informazioni, si consiglia di visitare il forum DroidPlanner

all’indirizzo: http://ardupilot.com/forum/viewforum.php?f=15.

http://ardupilot.com/forum/viewforum.php?f=15

https://github.com/DroidPlanner/droidplanner



DroidPlanner può essere scaricato direttamente dal sito Google Play.

L’applicazione è rilasciata sotto licenza pubblica GNU v3.

Una volta installata l’app sullo smartphone o tablet Android, sarà sufficiente

collegare il modem USB di telemetria direttamente allo smartphone tramite un

adattatore micro-USB (solitamente presente in tutti gli smartphone) a USB femmina

tipo A (Figura 5.17b).

Unico requisito necessario è quello di aver abilitato sullo smartphone la

funzionalità USB OTG (USB On The Go). Solo così sarà possibile comunicare con il

modem USB di telemetria.



Piano di voloCon Mission Planner è possibile impostare un piano di volo sfruttando il GPS a

bordo del drone.

Selezionando dal menu di Mission Planner la voce FLIGHT PLAN si aprirà una

finestra simile a quella illustrata in Figura 5.18a. Come si può vedere, il luogo sceltoper il piano di volo è un prato molto ampio e privo di ostacoli, lontano da caseggiati,

alberi e strade di comunicazione. Per questo tipo di operazioni non servono le norme

restrittive di cui si parla nel Capitolo 9 – Normativa ENAC e di cui si consiglia

vivamente la lettura.

Per fissare i waypoint (in italiano potrebbero essere tradotti come “tappe”) basta

fare clic con il mouse sulla pianta satellitare trasmessa da Google Earth a Mission

Planner.

Una volta fissati i waypoint è possibile modificare le loro proprietà e/o il

comportamento del drone tramite il menu contestuale che si apre con il tasto destro

del mouse su ogni waypoint (Figura 5.18b).

Le voci del menu (un po’ in italiano, un po’ in inglese) sono le seguenti.

Elimina WP: elimina un waypoint.

Insert WP: inserisce un waypoint.

Insert spline WP: inserisce un waypoint spline.

Loiter: menu con opzioni Per sempre, Tempo, Cerchi.

Salta: menu con Avvia, WP # (salta al waypoint numero #).

RTL: Return To Launch.

Land: atterraggio.

Decollo: decollo.

Set ROI: imposta un punto Region Of Interest (regione di interesse).Cancella missione: cancella la missione.

Disegna poligono: menu con varie opzioni per disegnare un poligono.

Rally points: menu con varie opzioni di Rally Points.

Geo Fence: menu non abilitato.

Auto WP: menu con varie opzioni di waypoint.

Strumenti Map: menu con vari strumenti di misurazione.

File Load/Save: menu con varie opzioni di caricamento e salvataggio dei filewaypoint.

POI: menu per aggiungere, eliminare o modificare Point Of Interest (punti di

interesse).



Tracker Home: menu di tracciamento dati dal GPS.

Modify Alt: modifica l’altitudine del valore impostato.

Enter UTM coord: inserimento coordinate UTM (Universal Transverse of

Mercator) ovvero coordinate bidimensionali di Mercator.

Switch Docking: abilita/disabilita il docking della finestra principale con la

finestra di modifica dei waypoint (Figura 5.18c).

Figura 5.18 La finestra FLIGHT PLAN con alcuni waypoint (a). Il menu contestuale di un waypoint (b).

La finestra di modifica dei waypoint (c).

WaypointLa finestra di editing dei waypoint appare sotto la mappa satellitare e consente di

assegnare vari comandi a ogni punto.

Qui di seguito viene impostato un percorso minimale di waypoint per un breve

piano di volo, con riferimento alla Figura 5.19a.



La posizione iniziale ( Home) è impostata come il luogo in cui il drone viene

armato. Questo significa che se si esegue un RTL ( Return To Launch), il drone

tornerà in quella posizione. Per cui bisogna armare il drone nel punto esatto chiamato

“Home” nel piano di volo.

Ogni voce della finestra di editing dei waypoint ha un menu a tendina per la scelta

dei comandi e caselle in cui modificare il testo (Figura 5.19b).

Altre possibili azioni sono:

cancellare un waypoint con il pulsante X;

spostare i waypoint in su e in giù con i tasti contrassegnati con una freccia in su

e una freccia in giù;

la voce Alt di default è l’altitudine di default quando si entra in nuovi waypoint.

Ha anche un menu a discesa con le opzioni Relative, Absolute e Terrain con cuistabilire l’altitudine relativa, assoluta e terreno;

la casella Verify Height utilizza i dati di topologia di Google Earth per regolare

l’altitudine desiderata per ogni waypoint per riflettere l’altezza del terreno

sottostante. Così, se il waypoint è su una collina, con questa opzione selezionata

verrà sommata l’impostazione “Alt” all’altezza della collina. Questo è un buon

modo per essere sicuri di non sbattere contro le montagne;

il pulsante Aggiungi Sotto permette di aggiungere un waypoint sotto quello

selezionato.

Per ogni waypoint è possibile modificare le seguenti caselle di testo.

Dela Lat Long Alt

Ritardo in secondi (default 0,0,0,0) Latitudine Longitudine Altitudine

Nell’esempio di Figura 5.19b sono stati impostati i seguenti comandi per i

waypoint 1, 2, 3 e 4.

Waypoint 1: TAKEOFF, Altitudine 20 (metri).

Waypoint 2: WAYPOINT, Altitudine 50 (metri).

Waypoint 3: WAYPOINT, Altitudine 30 (metri).

Waypoint 4: LAND.

Con questo semplice piano di volo, il drone decollerà dal punto 1 (Home) e si

porterà a un altezza di 20 metri, poi si dirigerà verso il punto 2 portandosi aun’altezza di 50 metri, quindi si dirigerà verso il punto 3 portandosi a un’altezza di

30 metri e infine atterrerà al punto 4.



Figura 5.19 Un breve piano di volo (a). Il menu a tendina della finestra di editing dei waypoint (b).

Qualche comando per i waypoint

Ecco una breve lista di comandi che si possono impartire ai waypoint.

TAKEOFF

Quando viene impartito il comando TAKEOFF, il drone decolla da quel punto.

WAYPOINT

Quando viene impartito il comando WAYPOINT, il drone si dirige semplicementeverso il punto designato.

LAND

Quando viene impartito il comando LAND, il drone atterra nella posizione

corrente. Non volerà verso una posizione, ma atterrerà nel punto in cui si trova. Se si

vuole atterrare in un determinato waypoint, si deve volare su un WP normale

(designato come WAYPOINT), poi il comando successivo sarà LAND.

CONDITION_DELAY



Il comando è di ritardare l’esecuzione del comando condizionale successivo.

CONDITION_DISTANCE

Il comando impone la priorità sull’altitudine del waypoint successivo. È utile

quando viene usato dopo un comando condizionale di ritardo o di distanza.

RETURN_TO_LAUNCH

Il comando forza il ritorno alla posizione impostata come Home. Se Altitude è

impostata a 0, il drone tornerà verso il punto Home alla quota indicata da Mission

Planner.

Per ulteriori istruzioni su tutti gli altri comandi si consiglia di visitare la pagina

wiki: http://planner.ardupilot.com/wiki/common-planning-a-mission-with-waypoints-and-events .

http://planner.ardupilot.com/wiki/common-planning-a-mission-with-waypoints-and-events/



Capitolo 6



MultiWii e Arduino

Premessa Esistono vari siti che insegnano a costruire un drone sfruttando risorse open-source

e open-hardware. È ovvio che per assemblare un drone seguendo tali spiegazioni, è

necessario avere un minimo di esperienza elettronica e, soprattutto, un forte spirito da

hacker, nel senso buono del termine.

In queste pagine abbiamo voluto descrivere le procedure e i componenti necessari

per la realizzazione di un sistema di volo basato su MultiWii e Arduino o schedecompatibili, due piattaforme open-source e open-hardware fra le più diffuse al

mondo. A fronte di un mercato fiorente di schede compatibili MultiWii, lo scopo di

questo capitolo è quello di spiegare come assemblare una centralina di volo “fatta in

casa” economica ed efficiente. Per quanto riguarda la scelta del telaio, dei motori,

degli ESC e degli altri accessori opzionali, si prega di fare riferimento al Capitolo 3 –

Componenti di un drone.

Se il budget è limitato e non consente l’acquisto di un telaio pronto all’uso, si puòoptare per una soluzione fatta in casa: un telaio di piccole dimensioni stampato in

plastica oppure fatto con profilati di alluminio o altri materiali purché leggeri.



MultiWiiMultiWii è un software open-source inizialmente sviluppato per supportare i

giroscopi e gli accelerometri della Wii, la famosa console per videogiochi, prodotta

dall’azienda giapponese Nintendo, lanciata sul mercato nel 2006 e divenuta una fra le

più diffuse console in ambito ludico.Il firmware MultiWii è disponibile per piattaforma Arduino e il software per la

configurazione è disponibile per Windows a 32/64 bit, OS X, Linux a 32/64 bit e

Processing.

Nel momento in cui scriviamo, l’ultima versione disponibile è la 2.4. Il software

MultiWii è in continuo aggiornamento e mantenuto da Alexinparis. Si può scaricare

liberamente dal repository https://code.google.com/p/multiwii.

Una volta scaricato ed espanso il file zip di una delle versioni disponibili, ci sono

due cartelle, una con il firmware per Arduino e una con i file eseguibili di

configurazione (GUI) per Windows, OS X e Linux. Chi si diletta a programmare può

lavorare direttamente sul file sorgente in Processing presente nella cartella. Il file

MultiWiiConf.pde per Processing necessita della libreria “controlp5”, scaricabile

direttamente da questo indirizzo: https://controlp5.googlecode.com/files/controlP5-

2.0.4.zip.

Tutte le informazioni riguardanti il software MultiWii sono disponibili sul sito

ufficiale: http://www.multiwii.com.

Esiste anche una versione italiana del sito MultiWii, con guide, suggerimenti, link

e la traduzione del sito ufficiale: http://www.multiwii.it.

Per una maggiore compatibilità con nuove schede IMU e sensori standalone, si

consiglia di scaricare l’ultima versione disponibile di MultiWii. Per una maggiore

semplicità di configurazione si consiglia invece di scaricare la versione 2.2,

soprattutto ai meno esperti.

Componenti hardwareNel sito ufficiale o, se si preferisce, nel sito tradotto in italiano, si trovano tutte le

indicazioni per il montaggio della parte elettronica. Per questo montaggio è

necessario disporre di due controller per Wii e di una scheda Arduino Pro Mini.

Vengono suggeriti due controller, ovvero Wii Motion Plus e Wii Nunchuk che si

possono trovare usati per pochi euro sui mercati online. Il Wii Motion Plus utilizza

http://www.multiwii.it/

http://www.multiwii.com/

https://controlp5.googlecode.com/files/controlP5-2.0.4.zip

https://code.google.com/p/multiwii



tre giroscopi, mentre il Wii Nunchuk utilizza tre accelerometri.

Un drone non può essere pilotato senza questi sensori che determinano la

posizione angolare e le accelerazioni sui tre assi, per cui il software MultiWii, grazie

ai sensori ricavati dai due controller per Wii, potrà applicare un algoritmo per rilevare

con precisione l’angolo di beccheggio o di rollio.

Prima di tutto, bisogna smontare i controller Wii Motion Plus e Wii Nunchuk e

recuperare le schede con i sensori montati al loro interno, come illustrato nelle Figure

6.1a e 6.1b.

Figura 6.1 Il controller Wii Motion Plus e la scheda elettronica al suo interno (a). Il controller Wii

Nunchuk e la scheda elettronica al suo interno (b).

Arduino Pro Mini

Una volta recuperate le schede con i sensori dai due controller, queste andranno

collegate a una scheda Arduino Pro Mini saldando solo alcuni fili.

La scheda Arduino Pro Mini è basata sul microcontrollore ATmega368 ed è stata

progettata da Sparkfun (Figura 6.2a). Come molte schede Arduino basate su questo



microcontrollore, dispone di 14 pin digitali di ingresso/uscita, di cui 6 possono essere

uscite PWM, 8 ingressi analogici, un quarzo, un pulsante di reset e i fori per il

montaggio dei pin laterali. Un connettore a 6 pin permette di collegare un cavo FTDI

o una scheda breakout FTDI per fornire l’alimentazione USB e programmare

l’Arduino Pro Mini dal computer. Si può usare una qualsiasi scheda FTDI, come per

esempio quella prodotta da Sparkfun (Figura 6.2b).

Figura 6.2 Arduino Pro Mini (a). La scheda FTDI Basic Breakout 5V (b).

Esistono due versioni di Pro Mini: a 3.3V e 8 MHz di clock e a 5V e 16 MHz diclock. Si consiglia la versione a 5 volt, 16 MHz.

Le dimensioni della scheda sono davvero ridotte al minimo, solo 18 × 33 mm, ed è

questa l’unica ragione per cui è stata scelta per questo progetto. Se non si hanno

problemi di spazio sul drone, tutte le schede Arduino dotate di processore Atmel

ATmega 328 (o simili) possono essere usate in alternativa (si veda in fondo al

capitolo).

Le informazioni dettagliate su Arduino Pro Mini sono disponibili sul sito ufficiale,

http://www.arduino.cc, mentre per l’acquisto si può fare riferimento a Sparkfun al

seguente indirizzo: https://www.sparkfun.com/products/11113.

La scheda FTDI Basic Breakout - 5V è disponibile a questo indirizzo:

https://www.sparkfun.com/products/9716.

Wii Motion Plus e Arduino Pro MiniPer collegare correttamente i fili da Wii Motion Plus ad Arduino Pro Mini, seguire

le indicazioni di Figura 6.3a. Sulla scheda Wii Motion Plus sono visibili i contatti

https://www.sparkfun.com/products/9716


http://www.arduino.cc/



contrassegnati nella figura con le sigle seguenti.

VCC: alimentazione 5 volt.

SCL: linea SCL dell’interfaccia I2C.

nc: non collegato.

nc: non collegato.

SDA: linea SDA dell’interfaccia I2C.

GND: ground (massa).


L’alimentazione VCC va collegata al piedino VCC di Arduino Pro Mini.

La linea SCL va collegata al piedino A5 (senza indicazioni sopra il piedino A3).

La linea SDA va collegata al piedino A4 (senza indicazioni sopra il piedino A2).La massa va collegata a una massa (GND) di Arduino Pro Mini.

Ricordiamo che l’interfaccia I2C ( Inter Integrated Circuit ) consente il

trasferimento di dati seriali fra circuiti integrati ad alta velocità a 400 kbit/s,

utilizzando solamente una linea dati (SDA) e un linea di clock (SCL).

Figura 6.3 Il collegamento Wii Motion Plus ad Arduino Pro Mini (a). Il collegamento fisico dei quattro fili

(b).

L’alimentazione a 5 volt per l’Arduino Pro Mini può venire fornita dalla batteria

del drone tramite un opportuno regolatore di tensione collegato ai piedini GND e

RAW.



Il collegamento fisico dei quattro fili è illustrato in Figura 6.3b.

Si fa notare che nel sito ufficiale viene riportato un collegamento alternativo

dell’alimentazione del controller Wii Motion Plus sul piedino 12 di Arduino Pro

Mini. Questo pin viene “alzato”, cioè alimentato a 5 volt via software, subito dopo la

sequenza di avvio di Arduino perché alcuni controller Wii a volte vanno

inspiegabilmente in blocco.

Wii Motion Plus + Wii Nunchuk

Se si vuole ottenere una funzione di auto-livellamento del drone, si può aggiungere

opzionalmente una scheda recuperata da un controller Wii Nunchuk. Il software

MultiWii riconosce automaticamente la presenza di un Nunchuk eventualmente

connesso.

Sono necessari quattro fili saldati alla scheda Wii Motion Plus come illustrato in

Figura 6.4. Attenzione all’orientamento delle due schede che deve essere rispettato

per non interferire con le funzioni dei giroscopi. I collegamenti sono indicati nella

figura con le sigle seguenti.

VCC: alimentazione 5 volt.

SCL: linea SCL dell’interfaccia I2C.

Ponticello con VCC.nc: non collegato.

SDA: linea SDA dell’interfaccia I2C.


Freccia di orientamento delle due schede.

Si fa notare che è necessario saldare un ponticello con l’alimentazione VCC. Per

maggiore chiarezza nella figura non è indicato il collegamento alla scheda Arduino

Pro Mini descritto prima.



Figura 6.4 Collegamento della scheda Wii Nunchuck alla scheda Wii Motion plus.

Configurazione del droneUna volta collegato Arduino Pro Mini alla scheda Wii Motion Plus e

opzionalmente alla scheda Wii Nunchuck, si ottiene una centralina di volo completa.Non resta che configurare il drone scegliendo una delle configurazione possibili:

bicottero (stile Avatar);

tricottero;

quadricottero X4 o I4 o H4;

esacottero Y6 o IY6;

esacottero X6 o I6 o H6.

Benché il software MultiWii possa gestire anche configurazioni di ottocotteri, se si

utilizza Arduino Pro Mini sarà possibile arrivare al massimo a un esacottero, visto

che sono sei le uscite digitali PWM. Per configurazioni di droni a otto o più motori

bisogna scegliere una scheda Arduino con più porte digitali PWM, per esempio,

Arduino Mega 2560. Questa scheda è molto più grande di Arduino Pro Mini e quindi

può essere alloggiata in un drone di dimensioni adeguate.

Fra le molte opzioni disponibili abbiamo scelto quella più pratica e anche la piùdiffusa, ovvero la configurazione di un quadricottero X4. Per la dimensione del telaio

si potrebbe pensare a un ipotetico 250 o 350 mm di interasse, per contenere la spesa.



Si ricorda che l’installazione della centralina di volo a bordo del drone deve

rispettare l’orientamento del naso del drone, come indicato in Figura 6.5.

Facendo sempre riferimento alla Figura 6.5, i collegamenti sono quelli di una

normale centralina: agli ESC, al ricevitore radio e all’alimentazione.

ATTENZIONE

I quattro motori sono alimentati direttamente dai quattro ESC che sono collegati alla batteria LiPo,

la quale, normalmente, dovrebbe essere a 3-4 celle, ovvero 3S o 4S. Quindi, l’alimentazione dei

motori brushless è a 11,1 volt o a 14,8 volt e sarà necessario collegare un regolatore di tensione

per ottenere 5 volt da mandare alla centralina di volo, al ricevitore radio e ai controller degli ESC

(per esempio un circuito UBEC). Prima di collegare la batteria LiPo alla linea di alimentazione si

consiglia di effettuare tutti gli altri collegamenti.

Figura 6.5 Collegamento della centralina di volo (Arduino Pro Mini + controller Wii) agli ESC, al

ricevitore radio e all’alimentazione.

Controllo ESC



Com’è noto, tutti gli ESC sono dotati di un connettore a tre fili, di cui uno è il

controllo e gli altri due sono di alimentazione (5 volt e massa). I fili di controllo dei

quattro ESC vanno collegati ai pin 3, 9, 10 e 11 di Arduino Pro Mini, ovvero a

quattro porte digitali PWM.

Facendo riferimento alla Figura 6.5, bisogna disporre i quattro motori brushless sul

telaio del quadricottero X4, rispettando il senso di rotazione delle eliche el’orientamento del naso del quadricottero.

Ricevitore radio

Il software MultiWii è compatibile con qualsiasi ricevitore standard dotato di

minimo 4 canali o qualsiasi ricevitore con somma PPM ( Pulse Position Modulation).

Ricordiamo che un sistema RX/TX con codifica PPM (sum PPM ) miscela il segnale

generato dai joystick del radiocomando e dagli eventuali canali supplementari.

I segnali miscelati vengono inviati senza nessuna elaborazione e nessun ritardo.

Per il controllo radio con Arduino Pro Mini è invece previsto un collegamento alle

uscite dirette del ricevitore radio non in somma PPM. Nel caso di un quadricottero è

necessario disporre di un ricevitore con minimo 4 canali, ma se ne consiglia uno a 6-

8 canali.

I collegamenti del ricevitore radio ad Arduino Pro Mini sono i seguenti.

Canale THROTTLE: pin 2.

Canale ROLL: pin 4.

Canale PITCH: pin 5.

Canale YAW: pin 6.

Canale MODE: pin 7.

Se non si aggiunge il supporto per GPS (opzionale), non si potrà impostare unamodalità di volo autonomo o guidato (Loiter), per cui le modalità di volo potranno

essere Acro o Stable (Stabilize). Per la modalità Stable bisogna installare

necessariamente i due controller Wii Motion Plus e Nunchuck.

Lo schema elettrico completo dei collegamenti per un quadricottero con Arduino

Pro Mini più controller Wii Motion Plus e Wii Nunchuck è illustrato in Figura 6.6.

Controllo batteria Per avere un controllo del livello della batteria si può usare opzionalmente il pin

A3, collegato a due resistenze: una resistenza da 33 kΩ in serie alla massa e una da



56 kΩ in serie al positivo della LiPo. Per avere anche una segnalazione acustica o

luminosa in caso di batteria scarica, si può collegare un buzzer o un LED ad alta

luminosità al pin 8 di Arduino Pro Mini.

Figura 6.6 Lo schema elettrico completo dei collegamenti per un quadricottero con Arduino Pro Mini più

controller Wii Motion Plus e Wii Nunchuck.

Gimbal

Per controllare un gimbal a due assi tramite due canali del ricevitore radio, si

possono collegare due servomotori alle uscite A0 e A1 di Arduino Pro Mini, comeillustrato in Figura 6.7. Normalmente i pin contrassegnati con la lettera “A” sono

ingressi analogici, ma si possono impostare come porte digitali di uscita via software.

Per fare questo bisognerà correggere il codice di configurazione del firmware

MultiWii per Arduino, alla riga #define GIMBAL del file confih.h (si veda più avanti).



Figura 6.7 Collegamento di due servomotori ai pin A0 e A1 di Arduino Pro Mini.

Altre configurazioniPer avere un quadro completo di molte altre possibili configurazioni con schede

compatibili con MultiWii e Arduino, si consiglia di consultare la discussione

all’indirizzo: http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1340771 .

Si tratta di un thread molto curato e in continuo aggiornamento del forum di RC

Groups, una grande community di appassionati di modellismo, in cui si possono

trovare decine di diagrammi di collegamento con Arduino Pro Mini, ma anche

Seeeduino e Flyduino. Inoltre, per chi non vuole usare (o cannibalizzare) i controllerWii, sono disponibili i diagrammi per il collegamento con molti altri sensori, fra cui

l’accelerometro a tre assi ADXL345 (Figura 6.8a) prodotto e venduto da Sparkfun,

disponibile all’indirizzo https://www.sparkfun.com/products/9836 e il barometro BMP085

(Figura 6.8b) prodotto da Adafruit e disponibile all’indirizzo

http://www.adafruit.com/products/391.

http://www.adafruit.com/products/391


http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1340771



Figura 6.8 L’accelerometro a tre assi ADXL345 di Sparkfun (a). Il barometro BMP085 di Adafruit (b).

Software di configurazione MultiWiiUna volta terminati i cablaggi e i collegamenti elettrici del quadricottero, bisogna

caricare e configurare il firmware MultiWii per la scheda Arduino Pro Mini.

Il firmware va caricato nella memoria interna della scheda Arduino Pro Mini

tramite l’interfaccia IDE di Arduino e un collegamento USB dal computer alla scheda

FTDI, inserita opportunamente nel connettore a sei pin della scheda Arduino Pro

Mini.

Se non si ha dimestichezza con l’IDE di Arduino, si consiglia la lettura del testo Il

manuale di Arduino, edito da Apogeo.All’apertura del firmware MultiWii appare qualcosa di simile alla Figura 6.9. Il

firmware è composto da molti file, disposti in vari tab. La freccia in figura indica il

tab del file “config.h” che bisogna modificare opportunamente.



Figura 6.9 La videata con il firmware MultiWii 2.2. La freccia indica il tab del file config.h.

La prima cosa da fare è togliere il commento alla riga corrispondente al tipo di

multicottero usato, nella sezione The type of multicopter. Nel nostro caso, bisogna de-

commentare la riga relativa alla definizione del tipo di multicottero come

quadricottero X4, come indicato dalla freccia in Figura 6.10a:

#define QUADX

Scorrendo il file config.h si devono de-commentare le righe relative ai sensori

utilizzati nella sezione independent sensors, come indicato dalle frecce di Figura 6.10b.

Nel nostro caso:

#define WMP //Wii Motion Plus #define NUNCHUCK //(decommentare solo se viene collegato // un Nunchuck al Wii Motion Plus)

Gli altri (moltissimi) parametri possono essere lasciati invariati, per il momento. In

fase di calibrazione del drone, si potranno/dovranno ritoccare.



Figura 6.10 La modifica al file config.h per impostare un quadricottero X4 (a). Le modifiche per

impostare i sensori dei controller Wii usati (b).

Configuratore online

Come anticipato, per semplificare le cose si consiglia di scaricare e usare la

versione 2.2 di MultiWii. La scelta non è casuale, perché esiste un sito con un

configuratore online che permette di configurare facilmente il proprio drone in pochiminuti.

La pagina del configuratore per MultiWii 2.2 si trova all’indirizzo

http://panoramaic.se/configurator. Probabilmente i link mostrati verranno aggiornati alle

versioni successive e converrà farvi visita ogni tanto.

La Figura 6.11 illustra la home page di MultiWiiCopter con tutti i campi

modificabili dall’utente per impostare il tipo di drone, i sensori o la IMU utilizzata e

tutti i parametri più importanti. I parametri obbligatori sono contrassegnati con unasterisco, mentre tutti gli altri sono perlopiù per utenti esperti.

Una volta impostati tutti i campi, basta fare clic sul tasto Generate code in fondo

alla pagina per generare il codice da copiare e incollare nella finestra config.h del

firmware MultiWii.

http://panoramaic.se/configurator



Figura 6.11 La pagina MultiWiiCopter del configuratore online per MultiWii 2.2.

Configurazioni alternative

Abbiamo visto che con il configuratore online, se si conoscono i parametri da

impostare, verrà generato automaticamente tutto il codice necessario. Purtroppo la

versione di MultiWii a cui si riferisce è la 2.2, mentre la versione 2.4 è molto più

ricca e chissà quanto ancora verrà arricchita in futuro.Scorrendo il file config.h della versione 2.4 l’elenco di centraline e di

configurazioni alternative è molto ampio. L’elenco attuale ne conta una settantina.

Ecco qualche esempio di scheda completa di IMU nella sezione Combined IMU

Boards, in ordine alfabetico:

AEROQUADSHIELD

ALLINONEATAVRSBIN1

BOARD_PROTO



BOBS

CHERRY

CITRUS

CRIUS

DESQUARED

DIYFLYINGDROTEK

FFIMU

FLYDUINO

FREEIMU

GY

HK_MULTIWII

INNOVWORKS

IOI_MINI_MULTIWII

LADYBIRD

MEGAWAP

MICROWII

MINIWII

MONGOOSE

MULTIWII_32U4_SE

MULTIWIIMEGANANO_PLANE

NANOWII

OPENLRS

PIPO

PROTO_DIY

QUADRINO

RCNET_FCSIRIUS

Le suddette IMU sono tutte dotate di sensori, tipicamente accelerometri, giroscopi,

barometri e magnetometri. Quando viene attivata una centralina di volo completa di

IMU, di solito non è necessario aggiungere ulteriori sensori. È comunque possibile

attivarli dalla sezione independent sensors. Ecco una lista di sensori supportati dal

firmware e disponibili in commercio.

Giroscopio: ITG3050, ITG3200, MPU3050, L3G4200D.

Giroscopio + accelerometro: MPU6050, LSM330.



Accelerometro: MMA7455, ADXL345, BMA020, BMA180, BMA280,

LIS3LV02, LSM303DL, MMA8451Q.

Barometro: BMP085, MS561101BA.

Magnetometro: HMC5843, HMC5883, AK8975, MAG3110.

Sensore ultrasuoni: SRF02, SRF08, SRF10, SRF23.



FlyduinoLe schede di controllo del produttore tedesco Flyduino possono essere una valida

alternativa al progetto fatto con Arduino Pro Mini. Fra le numerose schede

compatibili con il software MultiWii e Arduino, la scheda NanoWii è piccolissima,

economica ed è già dotata del sensore MPU-6050, prodotto da InvenSense(http://www.invensense.com). Il sensore MPU-6050 contiene in un singolo chip un

accelerometro a tre assi e un giroscopio a tre assi, entrambi con tecnologia MEMS. In

tal modo, il sensore è molto preciso e, grazie a una risoluzione a 16 bit per ciascun

canale, è in grado di catturare contemporaneamente la posizione degli assi x, y, z con

precisione elevatissima. Il sensore utilizza il bus I2C per interfacciarsi con schede

Arduino o simili.

La scheda NanoWii è un sistema di volo completo per varie configurazioni didrone multirotore. Si basa sul processore ATmega32u4, che è il processore montato

su Arduino Leonardo. Viene venduta con una striscia di pin maschio, da saldare sulla

motherboard a seconda delle necessità. Questi pin andranno poi connessi agli ESC, al

ricevitore radio e all’alimentazione.

Essendo già dotata di interfaccia FTDI, una volta collegata alla presa USB del

computer viene installata come una scheda Arduino Leonardo.

Fra le caratteristiche principali ricordiamo le seguenti.

USB on chip (nessuna scheda FTDI necessaria).

Porta seriale aggiuntiva: è possibile utilizzare un ricevitore Spektrum Satellite di

Horizon Hobby (http://www.horizonhobby.com).

6 uscite PWM ad alta risoluzione (11 bit) + 2 porte digitali di uscita per altri due

motori.

2,5 kB di RAM programmabile.Pienamente compatibile con MultiWii versione 2.1 o successive.

CPU a 16 MHz.

Memoria flash 32 kB (per il firmware).

6 ingressi RX ad alta risoluzione (2 canali AUX).

Supporto PPM in ricezione.

Peso 4 grammi.

Dimensioni 3,7 × 3,7 centimetri.

Per acquisti e ulteriori informazioni: http://flyduino.net.

http://flyduino.net/

http://www.horizonhobby.com/

http://www.invensense.com/



Figura 6.12 La scheda Flyduino NanoWii.

Collegamenti hardware alla scheda NanoWiiLa Figura 6.13a illustra la piedinatura della scheda NanoWii. Iniziamo con

l’alimentazione, che può essere di tre tipi.

La scheda può venire alimentata da una batteria LiPo collegata ai pin indicati

come LiPo e RAW. È possibile collegare una LiPo 2S o 3S. In questo caso non è

necessario collegare l’alimentazione ESC.

La scheda può venire alimentata da un ESC (o UBEC). In questo caso bisognasaldare il ponticello JP2. Se viene saldato il ponticello, non si deve

assolutamente collegare una batteria LiPo.

La scheda può venire alimentata dal ricevitore radio (già alimentato a 5 V)

tramite il pin VCC. In questo caso, bisogna lasciare il ponticello JP2 aperto.

È possibile utilizzare un ricevitore radio standard a 4-6-8 canali.

Solo per la connessione del canale GAS/THROTTLE vengono collegati tutti e tre ifili (segnale, alimentazione +5 e massa). Per gli altri canali sono sufficienti i fili di

segnale (Figura 6.13b).



Figura 6.13 La piedinatura della scheda NanoWii (a). Collegamento a un ricevitore radio standard (b).

Collegamento a un ricevitore con somma PPM (c). Il collegamento fino a 8 ESC e il senso di rotazione

dei motori nelle varie configurazioni (d). I sensori esterni da collegare al bus I 2C.

Se si utilizza un ricevitore con somma PPM è possibile utilizzare fino a 8 canali

con un solo filo, come illustrato in Figura 6.13c.

La NanoWii può essere collegata normalmente a 4 o 6 ESC, ma utilizzando i pinaggiuntivi A2 e 4, si può arrivare a 8 ESC (Figura 6.13d). Nella stessa figura sono

illustrate le posizioni dei motori nelle varie configurazioni e la rotazione delle eliche:

il colore più scuro indica il senso antiorario, il colore più chiaro il senso orario.

Per l’eventuale monitoraggio della batteria eseguire il cablaggio illustrato in Figura

6.13e: una resistenza da 33 kΩ in serie alla massa e una da 56 kΩ in serie al positivo

della LiPo.

Infine, è possibile collegare qualsiasi sensore esterno nella sezione I2C della scheda

NanoWii, come illustrato in Figura 6.13f. I sensori extra consigliati sono i seguenti.



Barometro: BMP085 o MS561101BA.

Magnetometro: HMC5843, HMC5883, AK8975 o MAG3110.

GPS: qualsiasi modello.

Configurazione software della scheda NanoWiiPer la configurazione hardware della NanoWii basterebbe modificare

opportunamente i parametri nel file config.h del firmware MultiWii. Esiste però una

comoda configurazione di un quadricottero X4 per NanoWii pronta all’uso.

Si può scaricare il firmware per l’IDE di Arduino e il relativo software per la

calibrazione dal seguente indirizzo:

http://ultraesc.de/downloads/MWC21nanoSetupChromeAppGUI_0991.zip

.Per le versioni aggiornate del software di configurazione si consiglia di visitare il

sito http://www.ultraesc.com.

Una volta scaricato ed espanso il file zip, basta aprire il firmware nell’IDE di

Arduino e impostare il tipo di scheda come Arduino Leonardo. Non serve modificare

nulla nel file config.h. Basta solo prendere nota della velocità di trasmissione seriale,

che è impostata a 115200. Dopo il caricamento del firmware nella scheda, si può

iniziare la calibrazione dei parametri dell’accelerometro/giroscopio e dei canali radiotramite il software in dotazione per Chrome o, meglio, con l’applicazione

MultiWiiConf contenuta nel pacchetto MultiWii.

http://www.ultraesc.com/

http://ultraesc.de/downloads/MWC21nanoSetupChromeAppGUI_0991.zip



MultiWiiConfDopo aver modificato e caricato il firmware MultiWii nella scheda Arduino Pro

Mini o il firmware NanoWii nella scheda omonima, si può iniziare la calibrazione del

quadricottero aprendo il software MultiWiiConf.

In Figura 6.14 è visibile la schermata principale in cui viene mostrata laconfigurazione letta dalla RAM della scheda, ovvero quella di un quadricottero X4.

Ovviamente, in questa fase, Arduino Pro Mini o la scheda NanoWii devono essere

collegate al computer con un cavo USB. Per praticità è meglio non montare la scheda

sul drone durante la calibrazione.

Figura 6.14 La videata principale di MultiWiiConf.

Dal menu PORT COM della schermata principale bisogna selezionare e aprire la

porta collegata alla centralina di volo, impostando la velocità di trasmissione a

115200 baud, ovvero la velocità di default che si trova nel file config.h. Si può

impostare il baud rate della porta seriale dalla finestra SETTINGS di MultiWiiConf.

A questo punto, premendo il pulsante START si vedranno scorrere i valori dei

sensori nella finestra in basso. All’inizio si vedranno linee irregolari che non

corrispondono alla posizione reale del quadricottero, rappresentato da un’immaginein 3D accanto alla finestra.

Per la calibrazione dell’accelerometro, procedere in questo modo:



premere il pulsante READ per leggere i parametri dalla scheda;

mettere la scheda perfettamente in piano;

premere il pulsante CALIB_ACC finché non si vedono scorrere le linee dritte

nella finestra, mentre le indicazioni ROLL e PITCH si spostano verso 0 gradi;

quando ROLL e PITCH sono a 0 gradi, premere il pulsante WRITE per scrivere

i parametri all’interno della scheda, ovvero nella EEPROM di Arduino Pro Minio della scheda NanoWii.

Si dovrà vedere qualcosa di simile alla Figura 6.15a. Provando a inclinare la

scheda a 90 gradi sull’asse del rollio, si dovrebbe vedere l’inclinazione come quella

illustrata in Figura 6.15b.

Figura 6.15 La schermata di MultiWiiConf con l’accelerometro calibrato in posizione piana (a).

L’accelerometro piegato a 90 gradi sull’asse del rollio (b).

Collegamento al ricevitore radio



Si può collegare un qualsiasi ricevitore a 4-6-8 canali. Dato che nei capitoli

precedenti abbiamo usato un sistema radio FrSky, diamo qui di seguito una breve

spiegazione dei collegamenti con il ricevitore FrSky X8R e della programmazione

del radiocomando Taranis X9D.

In Figura 6.16 è visibile il collegamento di 5 canali del ricevitore FrSky X8R alla

scheda NanoWii: 4 canali per i motori e 1 canale AUX per armare.

Il ricevitore è collegato in modo standard, ovvero senza somma PPM. Ricordiamo

che basta collegare solo un filo di alimentazione 5V e uno di massa, mentre per tutti i

canali basta collegare i fili di segnale.

Per il momento non serve rispettare un ordine preciso dei canali, perché lo si potrà

fare in seguito modificando i canali di trasmissione dal mixer del radiocomando

stesso o dal suo editor OpenTX, come spiegato nel prossimo paragrafo.

Figura 6.16 Collegamento fisico della scheda NanoWii al ricevitore FrSky X8R.



OpenTXSe il radiocomando non è stato impostato in precedenza per la trasmissione sui

canali di ricezione di Arduino Pro Mini o NanoWii, nella schermata principale di

MultiWiiConf, muovendo i joystick non accadrà niente.

Anche se è possibile impostare correttamente i canali di trasmissione dalradiocomando stesso, è molto più pratico farlo attraverso un’applicazione open-

source multipiattaforma molto diffusa, OpenTX Companion9X, sviluppata

specificamente per radiocomandi FrSky Taranis. Le varie versioni per Windows, OS

X e Linux sono disponibili al link seguente: https://code.google.com/p/companion9x.

Una volta installato OpenTX Companion9X si deve creare un nuovo profilo del

radiocomando dal menu File > Nuovo. Nella finestra Impostazioni generali radio

apparirà un elenco con 60 profili vuoti. Facendo doppio clic su un profilo vuoto, si

aprirà un wizard per la creazione guidata di un profilo. Dopo aver creato un profilo

standard si potrà impostare il protocollo di trasmissione radio, per esempio FrSky

XJT - D16, e il numero di canali, per esempio 8 o 16, come illustrato in Figura 6.17.

Figura 6.17 La videata delle impostazioni del profilo.

https://code.google.com/p/companion9x



Di tutti i moltissimi parametri impostabili nel radiocomando Taranis, quelli

necessari si trovano nella pagina Miscelazioni (mixer). Dalla lista dei canali, ogni

canale è modificabile con un doppio clic, che apre una finestra simile a quella

rappresentata nella Figura 6.18.

Qui si possono impostare il nome del canale e la sorgente di input, che può essere

un joystick o uno switch. Nel nostro caso si tratterà di quattro joystick (Throttle, Yaw,Roll e Pitch) e di uno switch AUX.

Figura 6.18 La videata Miscelazioni del profilo.

NOTADi solito nei radiocomandi per aeromodellismo si trovano i termini Rudder (RUD), Elevator (ELE)

e Aileron (AIL) che sono sinonimi rispettivamente di Yaw , Pitch e Roll .

Una volta creato il profilo, si può controllare tutto tramite la finestra di

simulazione, come illustrato in Figura 6.19a. Muovendo i joystick e i vari pulsanti o

interruttori si possono controllare le assegnazioni delle sorgenti ai canali di

trasmissione. Si tratta di una simulazione a video che però non interagisce

fisicamente con il radiocomando.

Per salvare o leggere profili già esistenti nella card SD del radiocomando è

necessario collegarlo a una porta USB del computer. Prima è necessario mettere il



radiocomando in modalità Bootloader. Per fare questo bisogna accendere il

radiocomando tenendo verso il centro i due Trim che si trovano sotto i joystick

(Figura 6.19b). Quando appare sul display del radiocomando la scritta Taranis

Bootloader, è possibile collegare il cavo USB al computer.

Figura 6.19 La finestra di simulazione (a). Operazione per mettere il radiocomando in modalità

Bootloader (b).

Una volta collegato il radiocomando via USB è possibile scrivere nella card SD il

nuovo profilo tramite la voce Scrivi modello e impostazioni sulla radio del menu

Leggi/Scrivi. Dallo stesso menu, è possibile leggere i profili esistenti nella card del

radiocomando. Da questo menu è altresì possibile leggere il firmware dalla memoria

del radiocomando o scriverne uno nuovo.

Per ulteriori istruzioni sull’uso del software si consiglia di accedere alla

documentazione e manualistica disponibile dal menu Aiuto, che porta al sito ufficiale

di OpenTX: http://www.open-tx.org.

http://www.open-tx.org/



Per terminare la procedura di calibrazione dei canali di ricezione bisogna aprire

nuovamente MultiWiiConf. Se la configurazione dei canali di trasmissione è stata

portata a termine con successo, si vedrà l’interruttore AUX1 accendersi e i cursori

THROT, ROLL, PITCH, YAW muoversi in base ai rispettivi joystick come illustrato

in Figura 6.20. Se qualche canale non corrisponde, si può sempre modificare la

sorgente del canale direttamente dal mixer del radiocomando. Per informazioni eistruzioni sui radiocomandi FrSky visitare il sito http://www.frsky-rc.com.

I valori minimi e massimi dei cursori impostati per il radiocomando dovrebbero

essere già abbastanza calibrati dal firmware MultiWii o NanoWii. In caso di

spostamenti eccessivi fuori gamma, si dovranno correggere i parametri nel file

config.h.

Figura 6.20 La videata di MultiWiiConf con i controlli dei joystick.

Ulteriori calibrazioniNella finestra principale di MultiWiiConf ci sono alcuni parametri che possono

facilitare il pilotaggio del drone (Figura 6.21). Nella sezione PID si possono

impostare i parametri per migliorare l’esecuzione dell’algoritmo di regolazione dei

giroscopi, in base alla modalità di pilotaggio o allo stile di volo.

Il controllo PID ( Proportional Integral Derivative) prevede tre parametri, la cui

variazione influisce sulla stabilizzazione del volo.

http://www.frsky-rc.com/



Proporzionale ( Proportional): questo coefficiente determina l’azione sui motori

in relazione ai valori misurati dai giroscopi. Se il coefficiente è alto, la risposta

del drone sarà alta e viceversa. Se è troppo basso, il drone faticherà a mantenere

la posizione.

Integrale ( Integral): questo coefficiente aumenta la precisione della posizione

angolare. Quando il drone subisce dei cambiamenti di angolazione, vieneapplicata una correzione sui motori per ripristinare la giusta angolazione.

Derivativo ( Derivative): questo coefficiente permette al drone di raggiungere

velocemente il comportamento richiesto. In pratica, viene aumentata la velocità

di reazione del sistema.

Le impostazioni di base dovrebbero essere già ottimali al primo avvio, ma si

possono cambiare i valori muovendo il mouse in su o in giù sopra le caselle P, I e D

relativamente a tutti i controlli del drone: Roll, Pitch, Yaw, Alt, Pos e così via.

Come regola generale, si possono impostare valori elevati di PID per avere un

drone molto stabile, mentre per voli acrobatici, le impostazioni PID vanno abbassate,

a discapito della stabilità.

Il parametro MID EXPO definisce la curva di risposta dei comandi quando

vengono posti al centro. Da una risposta lineare si può arrivare a una curva

esponenziale in base alla risposta dei comandi.Il parametro RATE EXPO definisce la sensibilità del drone ai comandi di

beccheggio e rollio. Se il drone sembra troppo reattivo, bisogna diminuire questo

valore, altrimenti, per migliorare la risposta, bisogna aumentarlo.

Nella sezione AUX1, AUX2, AUX3 e AUX4 si possono attivare o disattivare le

opzioni tramite quattro interruttori del radiocomando quando vengono messi nelle

posizioni LOW, MID o HIGH, ovvero nelle posizioni “in basso”, “in mezzo” e “in

alto”. Le opzioni disponibili dipendono dalla configurazione caricata dal firmware.Per esempio, con un interruttore impostato per LEVEL si imposta la modalità

Autolevel dell’accelerometro. Con un interruttore impostato per ARM si armano o

disarmano i motori, come indicato dalla freccia di Figura 6.21. Questo parametro è

molto importante, perché se la centralina non riceve il comando di armare i motori, i

joystick non funzionano e non si possono controllare i motori.



Figura 6.21 La finestra dei parametri PID, MID EXPO, RATE EXPO e dei canali AUX.

Collegamento ESC alla scheda NanoWiiQuesto paragrafo si riferisce ai collegamenti fisici degli ESC alla centralina

Flyduino NanoWii. Innanzitutto bisogna effettuare una saldatura per “ponticellare” il

jumper contrassegnato come JP2. In questo modo si può alimentare la scheda tramite

USB e controllare il tutto con MultiWiiConf.

Come si può vedere dalla Figura 6.22a, il ponticello serve ad alimentare la schedatramite gli ESC (o UBEC), ma non tramite la LiPo. Non bisogna assolutamente

collegare una LiPo se il ponticello è chiuso.

Una volta alimentata la scheda via USB, si possono collegare i quattro ESC per

una configurazione di quadricottero, partendo da sinistra verso destra, come illustrato

in Figura 6.22b. Non è necessario collegare l’alimentazione positiva degli ESC.

Bastano solo due fili, uno collegato al segnale e uno alla massa. Come già detto, si

può configurare la scheda anche per un esacottero o un ottocottero. Fare riferimentoalla Figura 6.13d per il corretto collegamento nelle varie configurazioni di drone. Nel

caso di un quadricottero X4, il collegamento è quello di Figura 6.22c.

A questo punto si possono collegare i motori agli ESC. Ricordiamo che i motori e

gli ESC sono alimentati dalla LiPo del quadricottero.



Figura 6.22 Ponticello JP2 per alimentare la scheda tramite USB o ESC (a). Collegamento dei quattro

ESC (b). Il collegamento per un quadricottero (c). Il pulsante AUX1 azionato per armare i motori (d).

Quindi, dal radiocomando portare il gas (Throttle) al minimo e da MultiWiiConf

verificare che azionando un interruttore AUX, nel nostro caso AUX1, si accenda il

pulsante ARM, a indicare che i motori sono armati. A questo punto si possono

azionare i joystick per controllare che tutti i motori girino nel verso giusto.

ATTENZIONE

Fare questo controllo con i motori senza eliche!

Se necessario, apportare qualche modifica al codice config.h per impostare i valori

minimi e massimi del Throttle, che cambiano in base al tipo di ESC montato:

#define MINTHROTTLE 1150 #define MAXTHROTTLE 1850

Dopo tutta questa fatica, il quadricottero è pronto a volare. Basta montare le eliche

e sperare in una bella giornata di sole.



Arduino UNO e MPU-6050Per coloro che vogliono utilizzare una scheda Arduino UNO (o compatibile)

collegata a uno o più sensori esterni fra quelli citati, diamo una breve descrizione del

circuito da approntare e della modifica al file config.h del firmware MultiWii.

Come si può vedere dalla Figura 6.23a, il sensore MPU-6050 (accelerometro più

giroscopio) viene collegato all’alimentazione della scheda Arduino UNO in questo

modo:

due fili al pin 5V e massa;

due fili al bus I2C, collegati rispettivamente ai pin A4 (SDA) e A5 (SCL).

Figura 6.23 Collegamento di Arduino UNO al sensore MPU-6050 (a). Il collegamento reale alternativo a

una scheda Arduino UNO REV 3 (b).

Si fa notare che nelle schede Arduino UNO REV 3 i pin SDA e SCL del bus I2C

sono gli ultimi due nel connettore delle porte digitali, come illustrato in Figura 6.22b.

L’unica modifica da apportare al file config.h nella sezione independent sensors è la

seguente:

#define MPU6050 //combo + ACC

Ricordarsi di impostare nell’IDE di Arduino il tipo di scheda come Arduino UNO.Aprendo MultiWiiConf e collegandolo alla porta COM di Arduino UNO, si potrà

configurare il sensore come spiegato in precedenza. Per il collegamento agli ESC



seguire lo stesso schema di porte digitali, utilizzato per la scheda Arduino Pro Mini

(Figura 6.5).



Capitolo 7



Imparare a volare

Imparare da soliPilotare un drone non è la cosa più semplice del mondo. Anche se a prima vista

può sembrare facile, l’elemento che spesso i principianti tendono a sottovalutare è il

“fattore rischio”, legato a imprevisti che possono andare dall’avaria di un motore alle

batterie scariche, da un ostacolo improvviso ai colpi di vento.

Esistono scuole a pagamento per imparare a diventare piloti provetti (si veda più

avanti in questo capitolo), ma sull’onda del grande boom, sono nate anche molte“finte” scuole che non sono autorizzate dall’ENAC e quindi illegali. Si rischia di

buttare al vento molti soldi e tempo.

Per volare in regola è necessario conoscere il regolamento ENAC ed è obbligatorio

essere assicurati per effettuare operazioni specializzate. A questo proposito si veda

l’importante Capitolo 9 – Normativa ENAC , soprattutto i paragrafi dedicati

all’assicurazione obbligatoria e alle severissime sanzioni.

Se però si usa un po’ di buon senso, si può far pratica di volo senza arrecare danni

a se stessi, ad altri o alle cose. Quali regole? Queste:

esercitarsi da soli in un luogo isolato, meglio se in compagnia di un amico che

sia già esperto di volo con un drone;

scegliere un prato erboso pianeggiante, lontano da caseggiati o da luoghi

frequentati da persone e/o animali;

evitare zone con alberi;evitare zone con pali dell’illuminazione pubblica o tralicci di corrente ad alta

tensione;

effettuare sessioni di volo brevi;

non perdere mai di vista il drone;

prima di ogni decollo e dopo ogni sessione di volo, verificare sempre lo stato di

carica delle batterie del drone e del telecomando;

non continuare a volare fino all’esaurimento completo delle batterie;

scegliere giornate di sole e senza vento;

mantenere la concentrazione su quello che si sta facendo;

evitare atti di esibizionismo in presenza di eventuali curiosi;



se il drone non è assicurato, evitare di volare in aree pubbliche.

Il radiocomandoIl radiocomando deve essere considerato come una “prolunga” delle volontà del

pilota. I due joystick sono molto sensibili ai movimenti e basta veramente poco persbagliare una manovra.

Per padroneggiare il radiocomando, bisogna innanzitutto conoscere la modalità

impostata per i due joystick. Di solito sono utilizzate due modalità, chiamate in

inglese MODE 1 e MODE 2, come illustrato in Figura 7.1.

NOTA

I termini riportati di seguito sono stati volutamente lasciati in inglese per mantenere una coerenza

con l’ambiente dei droni, ovvero con tutti i software di volo, la manualistica, Internet, le scuole divolo e così via.

Il MODE 1 prevede la disposizione del joystick di sinistra con i controlli

verticale e orizzontale impostati rispettivamente per Pitch e Yaw. Il joystick di

destra ha i controlli verticale e orizzontale impostati per Throttle e Roll.

Il MODE 2 prevede la disposizione del joystick di sinistra con i controlli

verticale e orizzontale impostati rispettivamente per Throttle e Yaw. Il joystick

di destra ha i controlli verticale e orizzontale impostati per Pitch e Roll.

Figura 7.1 Le due possibili modalità del radiocomando FrSky Taranis: MODE 1 (a), MODE 2 (b).

MODALITÀ DEL RADIOCOMANDO TARANIS



L’impostazione predefinita nei radiocomandi FrSky Taranis (i più usati in assoluto) è MODE 2. È

facilmente riconoscibile perché la leva di beccheggio e rollio è dotata di molla di ritorno, che riporta

automaticamente al centro la posizione della leva, una volta rilasciata. Se per qualsiasi motivo si

volesse invertire la modalità, è necessario smontare il radiocomando e invertire fisicamente la

posizione dei due joystick.

Terminologia Per pilotare un drone è indispensabile diventare esperti dei quattro comandi

fondamentali: Pitch, Roll, Yaw, Throttle, i quali corrispondono rispettivamente a

beccheggio, rollio, imbardata e gas.

Pitch

Beccheggio. Si tratta della rotazione attorno all’asse trasversale.



Se si porta la leva del Pitch in avanti, il drone inclina il naso in avanti. Per fare

questo, la centralina di volo riduce la velocità dei motori anteriori e aumenta la

velocità dei motori posteriori. Il drone si muoverà in avanti (Figura 7.2a).

Se si porta la leva del Pitch indietro, il drone inclina la coda all’indietro. Per fare

questo, la centralina di volo riduce la velocità dei motori posteriori e aumenta la

velocità dei motori anteriori. Il drone si muoverà indietro (Figura 7.2b).

Roll

Rollio. Si tratta della rotazione attorno all’asse longitudinale.

Se si porta la leva del Roll verso destra, il drone abbasserà la parte destra e

alzerà la parte sinistra. Per fare questo, la centralina di volo riduce la velocità dei

motori di destra e aumenta la velocità dei motori di sinistra. Il drone si muoverà

verso destra (Figura 7.2c).

Se si porta la leva del Roll verso sinistra, il drone abbasserà la parte sinistra e

alzerà la parte destra. Per fare questo, la centralina di volo riduce la velocità dei

motori di sinistra e aumenta la velocità dei motori di destra. Il drone si muoverà

verso destra (Figura 7.2d).

Yaw

Imbardata. Si tratta della rotazione attorno all’asse verticale.

Se si porta la leva dello Yaw verso destra, il drone ruoterà sul suo asse verticale

verso destra. Per fare questo, la centralina di volo aumenta la velocità dei motori

contrapposti 1 e 3 e riduce la velocità dei motori contrapposti 2 e 4. Il naso del

drone ruoterà verso destra (Figura 7.2e).

Se si porta la leva dello Yaw verso sinistra, il drone ruoterà sul suo asse verticaleverso sinistra. Per fare questo, la centralina di volo aumenta la velocità dei

motori contrapposti 2 e 4 e riduce la velocità dei motori contrapposti 1 e 3. Il

naso del drone ruoterà verso sinistra (Figura 7.2f).

Throttle

Gas (o manetta del gas). Muovendo verso l’alto la leva del gas i motori aumentanola velocità contemporaneamente. L’effetto è quello di elevazione (in inglese Lift ). La

velocità dei motori diminuisce se si muove la leva del gas verso il basso.



Figura 7.2 I quattro comandi per pilotare un drone. Pitch o beccheggio in avanti (a). Pitch o beccheggio

indietro (b). Roll o rollio a destra (c). Roll o rollio a sinistra (d). Yaw o imbardata a destra (e). Yaw o

imbardata a sinistra (f). La lettera N indica il Nord del drone, ovvero il suo naso.

NOTA

D’ora in poi le illustrazioni e le spiegazioni si riferiscono a un radiocomando impostato in MODE

2.



Lezioni di voloQuelle che seguono sono semplici istruzioni per imparare a padroneggiare il

radiocomando e prendere confidenza con il proprio drone. Per iniziare con il piede

giusto, si consiglia di impostare la modalità di volo Loiter. Si vedano i Capitoli 4 e 5

per impostare questa modalità tramite il radiocomando. È la modalità di pilotaggiopiù semplice per chi inizia, perché il drone cercherà di mantenere automaticamente la

posizione, l’altezza e la direzione del naso tramite il GPS.

Per la prima esperienza di volo si consiglia di esercitarsi in condizioni meteo

ottimali, cioè in assenza di vento, neve, pioggia o nebbia, e su un prato erboso

pianeggiante per attutire eventuali cadute o atterraggi eseguiti non proprio a regola

d’arte.

Dopo aver collegato la batteria all’alimentazione del drone, si dovrebbe sentire ilbuzzer emettere qualche bip e poi smettere. Se il buzzer continua a emettere bip,

significa che c’è qualcosa che non va ed è meglio ricontrollare la configurazione

software del drone (si veda il Capitolo 5 – Missione di volo).

I LED di sinistra rossi e i LED di destra verdi dovrebbero lampeggiare, segno che

il drone non è “armato” e quindi non è “pronto al volo”. Quando i LED verdi

rimangono accesi significa che il GPS ha agganciato sufficienti satelliti e quindi si

possono “armare” i motori.

Armare i motoriUna volta acceso il drone, si consiglia di stare a una distanza di sicurezza di circa 5

metri dietro al drone. Il naso del drone sarà dalla parte opposta, come illustrato in

Figura 7.3a.

La prima operazione da fare è quella di “armare” i motori, portando la leva del gastutta in basso e a destra per circa tre secondi, come illustrato dalla freccia in alto di

Figura 7.3b. Le leve del radiocomando non sono operative se il drone non viene

prima armato.

L’operazione di armare i motori previene qualsiasi movimento incauto dei comandi

del radiocomando. Se dopo aver armato i motori non si dà gas entro dieci secondi

circa, i motori verranno disarmati automaticamente dalla centralina di volo. Quando i

motori sono armati, i LED rossi di sinistra non lampeggiano più e rimangono accesi.

Per disarmare i motori manualmente basta portare la leva del gas tutta in basso a

sinistra (freccia in basso della Figura 7.3b). Quando i motori vengono disarmati, i



LED rossi tornano a lampeggiare.

Figura 7.3 La posizione di partenza (a). Come armare e disarmare i motori (b).

HoveringIl termine inglese hovering significa “librarsi”, ma in gergo aeronautico indica il

“volo a punto fisso”, cioè il tipico volo di un elicottero quando resta fermo su un

punto a velocità nulla a una quota costante. L’hovering è la prima manovra da

imparare con un drone. In pratica, bisogna cercare di farlo galleggiare in aria su un

punto fisso, senza nessun movimento in basso o in alto, a destra o a sinistra, in avanti

o indietro: come i colibrì quando si nutrono succhiando il nettare dai fiori. Soprattutto

per operazioni di videosorveglianza e per la ripresa video, imparare bene questa

manovra può risultare molto utile.

Decollo

In aeronautica, il decollo di un aeromobile è la fase più delicata. Se gli aerei ad ala

fissa hanno bisogno di una pista per aumentare la velocità e sfruttare la portanza per

sollevarsi, per un drone che decolla in verticale la cosa diventa più complicata.



Per sollevare il drone da terra bisogna muovere la leva del gas gradualmente verso

l’alto. Si vedranno ruotare le eliche del drone in modo proporzionale alla posizione

della leva del gas, per cui bisogna compiere questa azione molto lentamente.

Aumentando il gas, a un certo punto il drone si solleverà da terra traballando un

po’ a causa dell’effetto suolo (si veda il riquadro qui di seguito). Ricordiamo che

l’effetto suolo è del tutto normale perché è la diretta conseguenza del flusso d’ariache colpisce il terreno sottostante e normalmente favorisce l’hovering di un

elicottero. Ma con eliche che girano in senso contrario per creare la coppia di

reazione, la turbolenza prodotta da differenti pressioni disturba la stabilità, per cui è

meglio non restare troppo in questa posizione un po’ traballante.

Alzando il drone a circa un metro di altezza l’effetto suolo scompare e si vedrà il

drone librarsi nell’aria in hovering. Superato il momento emozionante del decollo,

continuare a sollevare la leva del gas fino a raggiungere un’altezza di circa 1,5-2metri. Il drone va tenuto fermo in questa posizione fissa senza muovere la leva del

gas (Figura 7.4). Se però il drone si sposta leggermente verso l’alto o verso il basso,

bisogna correggere la posizione con piccoli movimenti sulla leva del gas. Se non si

riesce a mantenere un hovering con i comandi fermi e si vede il drone muoversi

autonomamente, bisognerà agire sui Trim del radiocomando (si veda il Capitolo 4 –

Drone fai-da-te).



Figura 7.4 Fase di decollo. Portare gradualmente la leva del gas a circa metà corsa.

Se si prova a dare più gas (senza esagerare), si vedrà il drone sollevarsi ancora. È

meglio fermarsi a circa 4-5 metri e rimanere in hovering a questa altezza. Dopo circa

trenta secondi, togliere delicatamente il gas per scendere di quota e riportarsi di

nuovo a circa 2 metri.

Durante queste operazioni è utile muoversi attorno al drone in hovering, tenendosempre in mano il radiocomando, per prendere confidenza con la zona di volo.

Bisogna sempre tenere gli occhi puntati sul drone e mai verso il radiocomando.

Camminando attorno al drone in hovering ci si libera un po’ anche dai timori della

prima esperienza di volo.

Atterraggio

Dopo un paio di minuti di esercizi di hovering a diverse altezze è meglio atterrare.

L’atterraggio è la fase più temuta da tutti i piloti. Riducendo gradualmente il gas, il

drone si abbasserà lentamente. A circa mezzo metro da terra inizierà a traballare a

causa dell’inevitabile effetto suolo.

Bisogna cercare di portare a terra il drone senza troppi scossoni e posizionare la

leva del gas a zero. A questo punto, i motori saranno fermi e si possono disarmare

manualmente oppure attendere che lo faccia la centralina di volo in modo automatico.

Dopo l’atterraggio (auspicabilmente senza alcun danno) è utile ripetere più volte

l’esercizio di hovering a diverse altezze per prendere confidenza con la leva del gas e

con le fasi di decollo e di atterraggio. Anche se la voglia di andare in alto è molto

forte, nei primi voli è meglio non esagerare. Prima di ogni decollo controllare sempre

lo stato delle batterie.

EFFETTO SUOLO

In aeronautica, l’effetto suolo è la conseguenza della vicinanza al suolo nelle immediate vicinanzedi una ala. Che si tratti di un’ala fissa o di un’ala rotante, i vortici d’aria che si creano sotto l’ala

sono alla base della cosiddetta portanza, ovvero la forza che permette il sostentamento in volo di

un mezzo aereo. Nella figura qui sotto è schematizzato l’effetto suolo. La vicinanza al suolo di

un’elica rotante crea una pressione maggiore, per cui, di solito, con un elicottero, si può decollare e

stazionare in hovering vicino al suolo molto facilmente. Ma in un drone la rotazione inversa delle

eliche in coppia di reazione crea differenti pressioni e quindi una turbolenza al livello del suolo,

costringendo a effettuare manovre correttive per compensare le diverse pressioni.



Imbardata

Una volta acquisita l’esperienza di hovering, la seconda manovra da imparare è

quella dell’imbardata. Ricordiamo che il radiocomando usato per questi esercizi è

impostato in MODE 2 quindi i comandi Yaw (imbardata) e Throttle (gas) si trovanosulla stessa leva di sinistra. Lo scopo dell’imbardata è quello di far ruotare il drone

sul suo asse verticale, ovvero portare il suo naso verso destra o verso sinistra, come

illustrato in Figura 7.5.

Con il drone in hovering a circa 5 metri di altezza, con la coda sempre rivolta verso

il pilota, l’esercizio è quello di riuscire a eseguire un’imbardata di 90 gradi a destra,

un’imbardata di 90 gradi a sinistra per riportarlo nella posizione di partenza e

un’imbardata di 90 gradi a sinistra. In questo modo si orienta il naso del drone adestra, di nuovo al centro e a sinistra.

Per fare questo, basta portare gradualmente la leva dello Yaw a destra e sinistra,

con movimenti delicati. Ci si accorgerà che la velocità dell’imbardata è proporzionale

alla velocità di spostamento della leva.

Dopo alcune imbardate a destra, di nuovo al centro e a sinistra, riportare la coda

del drone verso il pilota. A questo punto, eseguire un’imbardata di 180 gradi per

orientare il naso del drone verso il pilota. Da questa nuova posizione, provare aeseguire un’imbardata di 90 gradi a destra, 90 gradi al centro e 90 gradi a sinistra,

questa volta però con il naso del drone rivolto verso il pilota.

Eseguire ancora un’imbardata di 180 gradi per riportare la coda dalla parte del

pilota.

Infine, provare a eseguire un’imbardata di 360 gradi a destra o a 360 gradi a

sinistra per riportare il drone nella posizione di partenza, perché compie un’intera

rotazione attorno al suo asse verticale.

Al termine dell’esercizio, fermarsi in hovering per qualche secondo e atterrare.



Quello di imbardare il drone è un esercizio molto utile, perché, nel caso di riprese

o fotografie aeree, permette di cambiare il punto di fuga della prospettiva,

specialmente se non si è dotati di un gimbal controllato manualmente.

Figura 7.5 L’imbardata di 90 gradi a destra e 90 gradi a sinistra del drone.

Beccheggio e rollio

Ricordiamo che nel radiocomando impostato in MODE 2 i comandi di beccheggio

e rollio sono entrambi sulla leva di destra. Una molla riporta sempre la leva al centro.

Un buon esercizio per fare pratica in una missione di volo è quello del cosiddetto

“volo traslato”. Il volo traslato consiste nel diversificare il punto di decollo da quellodi atterraggio.

Avanti e indietro

Innanzitutto, bisogna scegliere un punto di atterraggio a circa una decina di metri

dal punto di decollo. Come riferimento si può scegliere un sasso o un fiore o qualcosa

da definire come obiettivo da raggiungere.

Tenendo la coda rivolta verso il pilota, effettuare il decollo e rimanere in hovering

a circa 5 metri di altezza. Quindi, muovere in avanti molto lentamente la leva del



Pitch (beccheggio). Si vedrà il drone puntare il naso verso il basso e muoversi nella

direzione dell’obiettivo. Se si perde leggermente quota, è necessario dare un po’ di

gas, senza esagerare. Una volta raggiunto l’obiettivo, riportare la leva del Pitch in

posizione di riposo e rimanere in hovering per qualche secondo. A questo punto

effettuare l’atterraggio con la manovra descritta prima.

Una volta atterrati sull’obiettivo a circa 10 metri, effettuare un nuovo decollo erimanere in hovering a circa 5 metri di altezza.

Effettuare un’imbardata di 180 gradi (attenzione, il muso è rivolto verso il pilota) e

muovere in avanti la leva del Pitch per portare verso il punto di partenza il drone.

A questo punto, con il drone in hovering a 5 metri sopra l’obiettivo, effettuare un

beccheggio all’indietro portando la leva del Pitch verso il basso. Si vedrà abbassarsi

la coda del drone che indietreggerà. Portarsi nel punto di partenza e rimanere in

hovering per qualche secondo, quindi effettuare l’atterraggio.

Ripetere questo esercizio di volo traslato per abituarsi a prendere le misure a

occhio quando si ci sposta nello spazio aereo. È importante non esagerare con la

velocità, perché non si può frenare in aria! Bisogna sempre calcolare che negli

spostamenti avanti e indietro agisce sempre la forza di inerzia, che è proporzionale

alla velocità. Per cui bisogna sempre decelerare con la leva del beccheggio prima di

fermarsi del tutto.

La Figura 7.6 illustra le posizioni beccheggio in avanti e indietro usando la leva del

Pitch del radiocomando.



Figura 7.6 Posizioni beccheggio in avanti e indietro usando la leva del Pitch del radiocomando.

Destra e sinistra Con il rollio a destra e a sinistra si effettuano le cosiddette “virate”, ovvero le

rotazioni sull’asse longitudinale. Spostando la leva del Roll (rollio) si vedrà il drone

piegarsi su un lato e avanzare verso destra o verso sinistra.

L’esercizio è utile per spostarsi liberamente nello spazio aereo durante la missione

di volo, mantenendo il naso del drone in una certa posizione.

Anche in fase di rollio è sempre consigliabile non esagerare con la velocità e

muovere la leva molto delicatamente verso destra o verso sinistra.

Iniziamo l’esercizio, decollando dal consueto punto di partenza con la coda sempre

rivolta verso il pilota.

Portare lentamente la leva del Roll verso destra e si vedrà il drone piegarsi e

avanzare sul lato destro.

Riportare la leva del Roll al centro e rimanere in hovering per qualche secondo.

Quindi, portare la leva del Roll verso sinistra e si vedrà il drone piegarsi e avanzare eavanzare sul lato sinistro.



La Figura 7.7 illustra le posizioni di rollio a destra e a sinistra usando la leva del

Roll del radiocomando.

Figura 7.7 Le posizioni di rollio a destra e a sinistra usando la leva del Roll del radiocomando.

Effettuare varie virate a destra e a sinistra per prendere confidenza con la leva del

Roll.

Per rendere l’esercizio più interessante, effettuare un’imbardata di 90 gradi a

sinistra. Ora il naso del drone punta a Ovest.

Con il naso piegato a 90 gradi rispetto alla posizione del pilota, effettuare una

virata a destra cercando di raggiungere il punto di atterraggio predisposto in

precedenza.

Effettuare quindi un’imbardata di 180 gradi a destra. Ora il naso del drone punta

verso Est. Effettuare una virata a sinistra cercando di raggiungere il punto di

partenza.

A questo punto si può effettuare l’atterraggio e far riposare il drone.

Cambiare posizioneDopo aver effettuato alcuni voli di prova usando le suddette tecniche di volo, è

bene cambiare la propria posizione.



Ecco una sequenza di operazioni utili:

dopo il decollo dal punto di partenza, portare il drone a circa 2 metri;

eseguire un beccheggio in avanti a velocità moderata;

camminare dietro al drone rimanendo sempre a circa 2 o 3 metri di distanza;

eseguire un’imbardata e seguire il drone in quella direzione;

eseguire varie altre manovre e procedere assieme al drone senza mai perdere

terreno.

Questo esercizio è utile per l’orientamento e per avere un contatto visivo diretto

con il proprio drone. Prima di avventurarci in missioni a quote più elevate o di

allontanare il drone dal punto di decollo, bisogna avere il controllo totale del

radiocomando, in modo da operare immediatamente in caso di emergenza.

Volo circolare

Probabilmente è la manovra più difficile da imparare, perché impegna due

movimenti coordinati dei joystick. Eseguire il volo circolare è difficile anche per un

pilota esperto.

Per questo esercizio portare il drone a circa 5 metri ed eseguire un’imbardata a

destra ed effettuare una virata a destra cercando di descrivere una circonferenza in

senso orario.

La difficoltà sta nel coordinare i movimenti delle leve dello Yaw e del Roll verso

destra, che andranno continuamente mosse per correggere la posizione (Figura 7.8).

La raccomandazione è quella di eseguire movimenti molto lenti, per non perdere il

controllo. All’inizio è meglio effettuare traiettorie larghe, ovvero circonferenze di

almeno 10 metri di diametro. In seguito si potrà stringere il cerchio effettuando virate

e imbardate strette.Ripetere più volte l’esercizio del volo circolare a destra prima di iniziare il volo

circolare a sinistra in senso antiorario. I movimenti da coordinare delle leve dello

Yaw e del Roll saranno verso sinistra.



Figura 7.8 Volo circolare in senso orario da effettuare con i comandi coordinati di Yaw e Roll del

radiocomando.

Figura otto orizzontale

Se si supera lo scoglio del volo circolare in senso orario e antiorario, si può passare

a eseguire la figura otto orizzontale, come illustrato in Figura 7.9.

La figura otto orizzontale si distingue dalla figura “otto cubano” che invece è una

classica manovra difficilissima eseguita in verticale solo in ambiente acrobatico da

aeromobili (o aeromodelli) ad ala fissa, che prevede di volare capovolti, cosa

assolutamente da evitare con i droni.

Nonostante si tratti di una tecnica di volo per appassionati di gare di

aeromodellismo, è consigliabile impratichirsi con la figura otto, perché impegnamoltissimo sia il pilota sia il drone.

In pratica, si tratta di disegnare in aria un “8” mettendo insieme una manovra di

volo circolare in senso orario e una in senso antiorario. La parte più difficile della

manovra è cercare di passare attraverso il centro dell’otto.



Figura 7.9 Figura otto da effettuare coordinando il volo circolare a destra e il volo circolare a sinistra.



La burocrazia oltre la pratica Anche diventando dei provetti piloti facendo pratica con il proprio drone, se si

vogliono svolgere attività che non siano ricreative o sportive, è necessario ottenere

l’attestato di competenza SAPR (Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto), ovvero

quello che viene volgarmente chiamato “patentino”, ma che non ha nulla a che farecon una patente o una licenza di volo. In altre parole, per le operazioni specializzate è

necessario richiedere un’autorizzazione ENAC e ottenere la competenza per il

pilotaggio da una scuola SAPR.

Per i dettagli si veda anche il Capitolo 9 – Normativa ENAC .



Scuole per piloti SAPRDall’estate 2014 l’ENAC (Ente Nazionale per l’Aviazione Civile) ha iniziato i

certificare le scuole di volo che hanno richiesto l’autorizzazione per diventare scuole

per piloti SAPR, ovvero scuole per Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto.

Le scuole per piloti SAPR certificate sono le uniche che possono rilasciarel’attestato di competenza, come previsto dal regolamento ENAC (si veda il Capitolo

9 – Normativa ENAC ).

Come descritto nel regolamento, è obbligatorio possedere il “patentino”, come è

diventato di moda chiamarlo, per le attività di volo critiche e non critiche. In realtà si

tratta di un’autorizzazione per svolgere operazioni specializzate.

In base all’elenco pubblicato il 6 marzo 2015, le scuole certificate o, come lechiama ENAC, le “organizzazioni di addestramento per l’attestato di competenza

SAPR”, sono circa un’ottantina. A beneficio di coloro che vogliono prendere

informazioni o iscriversi ai corsi di addestramento SAPR, riportiamo gli indirizzi dei

centri di addestramento autorizzati ENAC nella Tabella 7.1, in fondo a questo

capitolo. Il documento aggiornato è comunque disponibile sul sito ENAC

all’indirizzo https://www.enac.gov.it/ (tramite la casella Cerca nel sito ricercare

“organizzazioni di addestramento”).

ATTENZIONE

Sull’onda della moda dei droni, molte organizzazioni si spacciano per centri di addestramento

autorizzati ENAC. Bisogna stare molto attenti a non farsi attrarre da annunci sibillini e prendere le

dovute informazioni sulle scuole certificate e sui corsi SAPR.

Il corso SAPRLa parola d’ordine è “scegliere la scuola giusta”. Bisogna prendere informazioni

sulla qualità dei corsi e dei piloti che insegnano nella scuola, che spesso è un

Aeroclub o una scuola di Volo da Diporto o Sportivo (VDS). La scuola deve essere

obbligatoriamente presente nell’elenco dei centri di addestramento autorizzati

dall’ENAC.

Bisogna prendere visione del syllabus (programma del corso) e chiedere se è

possibile ottenere anche il disbrigo delle pratiche burocratiche per le autorizzazioni

per le operazioni specializzate.

Come da specifiche ENAC, un corso non può durare meno di 33 ore. Di solito i

corsi durano un paio di weekend. Ci sono scuole che hanno convenzioni alberghiere

https://www.enac.gov.it/



per allievi fuori sede e talvolta è meglio frequentare una scuola rinomata invece di

quella a due passi da casa.

Una scuola SAPR

Di tante organizzazioni di addestramento abbiamo scelto una scuola italianarinomata per la sua serietà: la Scuola di Volo “Ali di Classe”, di Lido di Classe (RA),

diretta dall’ing. Andrea Fanelli. È la numero 9 dell’elenco ENAC.

Abbiamo chiesto e ottenuto l’autorizzazione a pubblicare i contenuti del corso

SAPR della scuola, che riportiamo integralmente qui di seguito.

Corso per pilota SAPR

Durante lo svolgimento del corso, oltre alla regolamentazione teorica richiesta daENAC, si studiano anche gli argomenti attinenti alla figura dell’Operatore e alle sue

attività, come per esempio:

attività e responsabilità;

documentazione da approntare per le Dichiarazioni di Rispondenza e/o

Domande di Autorizzazione;

struttura di un Manuale di Volo;struttura di un Manuale delle Operazioni;

cenni introduttivi alla Valutazione dei Rischi.

In ogni caso, durante tutto lo svolgimento delle lezioni, vengono sistematicamente

evidenziati agli aspetti teorici/pratici rilevanti per l’impostazione e condotta in

sicurezza delle attività di volo, con l’obiettivo di far nascere una “Mentalità della

Sicurezza” che vorremmo accompagnasse sempre il Pilota e l’Operatore.

1. Normativa rilevante per SAPR, (sito ENAC)

Regolamento Mezzi Aerei a Pilotaggio Remoto.

Circolari, Linee Guida e altri documenti rilevanti.

La figura dell’Operatore: compiti e responsabilità.

Il Pilota: doveri e responsabilità.

Documentazione dei SAPR e delle Operazioni.

2. Enti Aeronautici

ENAC

ENAV.



AECI.

3. Spazi Aerei

Definizioni “classiche” di Aviazione Generale.

Nuovi concetti per volo SAPR (V70, V150, Buffer e così via).

4. Regole dell’Aria

Documentazione Aeronautica.

Carte aeronautiche, AIP, NOTAM.

Manuale di Volo.

Manuale delle Operazioni (cenni).

Documenti “di bordo” e Registrazioni dei voli.

5. Radiocomunicazione

Concetti basilari (spettro frequenze, modulazioni, interferenze).

Radiocomandi: funzioni, criticità, rischi, prevenzione.

Radiolink ausiliari: funzioni, criticità, rischi, prevenzione.

Comunicazioni Aeronautiche VFR (cenni).

6. Aerodinamica e meccanica del volo con particolare attenzione alle

configurazioni degli APR: funzioni, criticità, rischi, prevenzione

Differenze tra Dirigibili, Ala fissa, Elicotteri, Multirotori (Aerostati,Aerodine).

Profili, Portanza, Resistenza, Stallo, Ipersostentatori, Potenza.

Curve Cp, Cr, Efficienza, Angoli critici e caratteristici.

Baricentro e centraggio, limiti di escursione, momenti di inerzia

(criticità, rischi, prevenzione).

Stabilità aerostatica, stabilità aerodinamica, Fly by wire (instabilità

controllata da IMU/FCU): funzioni, criticità, rischi, prevenzione.

Tipi di propulsori e di accumulo di energia (termici, elettrici): funzioni,

criticità, rischi, prevenzione.

Tipi di sistemi di Controllo e Comando (Sensori, Attuatori, Superfici

aerodinamiche, anelli di retroazione, stabilità).

7. Sistemi di Controllo e Comando remoto: funzioni, criticità, rischi,

prevenzione

Radiocomandi: funzioni, criticità, rischi, prevenzione.Sensori Inerziali.

Sensori Satellitari: funzioni, criticità, rischi, prevenzione.



Altri Sensori (barometrici, ottici, acustici e così via).

IMU ed FCU: funzioni, criticità, rischi, prevenzione.

SW di pianificazione, monitoraggio, controllo del volo, Modi di volo

assisititi e automatici: funzioni, criticità, rischi, prevenzione.

Telemetria e OSD: funzioni, criticità, rischi, prevenzione.

8. Payload e sua gestione: funzioni, criticità, rischi, prevenzione

Sistemi “RealTime”, telemetria.

Sistemi “Batch” (e misti).

Post Processing dei dati, impatto sulle modalità di volo e caratteristiche

del SAPR: funzioni, criticità, rischi, prevenzione.

9. Meteorologia

Aria, Acqua, Terra, Sole e interazioni.Micro meteorologia.

Vento Ostacoli e Turbolenze.

10. Procedure e Sistemi di Sicurezza nei SAPR: funzioni, criticità, rischi,

prevenzione

Atteggiamento: “Sicurezza proattiva”

Handling (Trasporto, montaggio/smontaggio, imballaggio).

Security.Contingency.

Uso delle CheckList.

Per ulteriori informazioni visitare il sito: http://www.alidiclasse.info.

Le scuole SAPR in Italia Qui di seguito vengono riportati gli indirizzi dei centri di addestramento autorizzati

ENAC in Italia. L’elenco è aggiornato al 6 marzo 2015.

Tabella 7.1 Elenco dei centri di addestramento autorizzati ENAC.

1FTO Padova S.r,l.Via Sorio 89 c/o AeroportoCivile di Padova 35141 [email protected] Tel. 049723402

2Aerotech Via Salaria 825 00138 [email protected] Tel. 06-8125100

3

Aeroclub di Varese Aeroporto A. Ferrarin 21040

Venegono Inferiore (VA) [email protected]. 0331864128 4

TRTO Agency 6 Kolokotroni 1101 Nicosia

Cipro [email protected] Tel.+393933330359

5 Aeroclub Volere e Volare Via V. Spurinna 105

Roma [email protected] Tel. 06-9859002 6

Centrovolo A.s.d.Fraz. Semonte Croce162 06024 Gubbio (PG)[email protected] Tel. +39-075-9275222

http://www.alidiclasse.info/



7 Alpha Lima Aviation srl Via G. Giolitti 4 10123

Torino [email protected] Tel. +39 011 542284 8

Aero Club Belluno Via Caduti 14Settembre 1944 n.32 32100 [email protected] Tel.043730667

9Aviosuperficie Club Astra Via Strada Provinciale4 snc 27030 Mezzana Bigli (PV)[email protected] Tel. 0384-88097

10

Avio Club dell’Umbria Via Case SparseMontemelino 37 Magione (PG)[email protected] Tel. 329-

4931814

11Aero Club della Vestina “Volandia”Loc. Fiorano31 65015 Loreto A. (PE)[email protected] Tel.0857993326

12A.G.V.S.Via de Rolandi 1 20156 [email protected] Tel. 3357305530

13Elifriulia s.r.l.Piazzetta Luigi Coloatto 1 34077Ronchi dei Legionari (GO)[email protected]. 0481 778901/2

14ASD Ready to Fly Via Plicca n.2 48018Faenza (RA) [email protected] Tel.338-8583486

15Aeropubblicità Vicenza s.r.l. Via R. Leoncavallo18 36030 Caldogno(VI) info@aeropubblicità.itTel. 0444-585533

16 Il Falco Via Prati Nuovi 1 10035 Mazzè(TO)[email protected] Tel. 347-9775565

17

Scuola di Volo Ali di Classe Viale dei Lombardi56 48125 Lido di Classe(RA)[email protected] Tel. 335-7634630

18Aero Club di Salerno Aeroporto Salerno-Pontecagnano 84098 Pontecagnano (SA)[email protected] Tel. 0828-54355

19CESD s.r.l.Via della Ferratella in Laterano 2500184 Roma [email protected] Tel.075-5928701

20

Aero Club di Cremona Aeroporto MigliaroVia Bergamo km.3,2 26100 [email protected] Tel. 0372-560895

21Aero Club L’Aquila Aviosuperficie L’Aquila67026 Poggio Picenze (AQ)

[email protected] Tel. 3245337367

22ICARO S.r.l.Via Tuscolana n. 687 00174Roma [email protected] Tel. 06-

76967443

23 Aero Club Bari 70128 Aeroporto Bari [email protected] Tel. 080-5316202

24AIRMAN S.r.l.Via Spilimbergo n. 20233034 Fagagna (UD)[email protected] Tel. 0432-801075

25

Aero Club Red Baron Club Via Falascosa snc04022 Salto di Fondi (LT)[email protected] Tel.3387399175/3930342809

26NOVARIS S.r.l.Via Papa Giovanni XXIIIn.6 27058 Voghera (PV) [email protected]

27

Aero Club Accademia Volo Imperiali Via Chirulli29 72021 Francavilla Fontana

(BR)[email protected] Tel.3339030752/3313733315

28

Advanced Aviation Via Nicolò Tommaseo14 09131 Cagliari

[email protected] Tel. 348-6502158

29Aero Club Ancona 60015 Aeroporto delleMarche Falconara Marittima (AN)[email protected] Tel. 071-9188966

30BIOFLY S.r.l.Via Pontinia Km. 34 00040Ardea (Roma) [email protected] Tel. 06-91968133

31 Cantor Air s.r.l. Via G. Falcone 15 24126Bergamo [email protected] Tel. 035-520035

32FLYGEST TEAM S.r.l.Via dell’Aeronautican. 15 42124 Reggio [email protected] Tel. 0522-431575

33Università del VDS Via Caposile 41 30027 SanDonà di Piave (VE) [email protected]

Tel. 333-2514904

34

ASD Club Volo Flyscabris Località PodereLe Cascine 22 58020 Scarlino (GR)

[email protected] Tel. 347 4843584

35Aero Club Volovelistico Alpino Via delle Ghiaie1 24030 Valbrembo (BG) info@ava- 36

Milano Mongolfiere Frazione Monte 727019 Villanterio(PV)[email protected] Tel.



valbrembo.it Tel. 035-339219 0382-973674

37Elitaliana Training Academy s.r.l. Via Salaria2061 00138 Roma [email protected] Tel. 06-88521298

38

Associazione Volovelistica Rivoli diOsoppo Via delle Presate 33010 Rivoli diOsoppo (UD)[email protected] Tel. 0432-986250

39 Aero Club di Roma Via Salaria 825 00138

Roma [email protected] Tel. 06-8120290/7

40Eurotech Via Valeriana 8 23010Caiolo(SO) [email protected] Tel.

0342-354013

41ASD Fly & Joy Casali Pasch 13/A 33040Premariacco (UD) [email protected] Tel. 0432-729778

42

Aero Club di Treviso Via Noalese 6731100 [email protected] Tel.0422-435071

43 Aero Club di Parma Via Mantelli 19/A 43126Parma [email protected] Tel. 0521-980204

44

Aria dell’Elba Vicolo A. Catalani 2 57034Campo nell’Elba (LI)[email protected] Tel. 327-6524418

45

MDLFLY s.r.l.s.Via Sandro Pertini 8 66020 San

Giovanni Teatino (CH) [email protected] Tel. 085-2405541

46

FLAMP S.A.S.Via Igino Garbini n. 124

01100 Viterbo [email protected] Tel. 335-1859347

47Helispin s.r.l.Via delle Ghiaie 1 24030Valbrembo (BG) [email protected] Tel. 3666461392

48

Aero Club Palermo “BeppeAlbanese”Piazza Pietro Micca 1 90137Palermo [email protected] Tel.091-6680785

49 Aibotix Italia S.r.l.Via F.D. Guerrazzi 19 00198Roma [email protected] Tel. 06 56566593

50

Air Vergiate srl “AlessandroPassaleva”Via Ferriera 30 21018 SestoCalende (VA) [email protected] Tel.0331-946151

51Aero Club Benevento Aviosuperficie C/daOlivola snc 82100 [email protected] Tel. 0824-776264

52

SoleMareVolo asd Via Mar Ionio snc(Litoranea) 84098 Pontecagnano Faiano(SA) [email protected] Tel.089-2025271

53GeoSkyLab S.r.l.Via Locatelli n. 3124121Bergamo [email protected] Tel.3498095262

54

Flying Club Sabaudia Via Litoraneakm.18,500 Pod.2082 04016 Sabaudia(LT) [email protected] Tel. 0773-593040

55SAPRITALIA Via Negarville n.13 10135 [email protected] Tel. 011-

3409838

56

Aero Club di Pisa Aviosuperficie Valdera56033 Capannoli

(PI)[email protected] Tel.0587-608124

57

Aero Club Vercelli Aeroporto Carlo Del PreteViale Aeronautica Francis Lombardi 46 13100Vercelli [email protected] Tel. 0161-250791

58ASD Girofly Via Antenna 9 55041Capezzano (LU)[email protected] Tel.333-2222215

59

Aero Club Arezzo Via F. Baracca 52100 ArezzoAeroporto Molin [email protected] Tel.0575-324282

60

Volare Lontano ASD Via Pra’ Novei 12Thiene (VI) [email protected]. 348-0164174

61

Aero Club di Modena Via dell’Aeroporto 140/A41123 Marzaglia(MO)[email protected] Tel.059-388090

62

ASD Blue Arrows Aviosuperficie ParcoLivenza Via Fosson 102 30029 SantoStino (VE) [email protected] Tel. 0421-311860

Aero Club di Savona Aeroporto Villanova North West Service S.r.l.C.so Re Umberto



63 d’Albenga 17038 Villanova d’Albenga (SV)[email protected] Tel. 0182-582919

64 54 10121 Torino [email protected]. 0124-422018

65

ASD Club Volo Valtiberina Piazza G. Matteotti 4Logge Bufalini 06012 Città diCastello(PG)[email protected]. 366 2959724

66

Associazione Volovelistica ScaligeraAeroporto Boscomantico 37139 [email protected] Tel. 335-6151882

67

Avio Club Montalto Dora Regione Ghiare snc

10016 Montalto Dora (TO)[email protected] Tel. 339-3156867

68

Aeroclub Casalese “N.S.I. Palli” SS31 per

Alessandria 15033 Casale Monferrato(AL) [email protected] Tel. 0142-452556

69Aero Club Serristori Loc. Manciano n.22552044 Castiglion Fiorentino (AR)[email protected] Tel. 0575-653445

70

Air Salento ASD Aviosuperficie“Corte”S.P. 361 Maglie-Gallipoli km.373020 Melpignano(LE)[email protected] Tel. 0832-317001

71Aero Club “Luigi Sella” Biella Via MonteMucrone 2 13882 Cerrione (BI)[email protected] Tel.015-21167

72Aero Club di Bolzano Via F. Baracca 139100 Bolzano [email protected] Tel.0471-250165

73 Aero Club Torino Strada Berlia 500 10146Torino [email protected] Tel. 011-7790916

74Link Campus University Via Nomentana335 00162 Roma [email protected] Tel. 06-40400245

75Aero Club Ceraso Via della Libertà 74 70029Santeramo in Colle (BA)[email protected]. 080-3036603

76Nuovi Sistemi S.r.l.Via Casal dei Pazzi121 00156 Roma [email protected] Tel.06-4072122

77Aero Club Firenze Via del Termine 11 50127Firenze [email protected] Tel. 055-317313



Assicurazione obbligatoria Il 30 aprile 2014 è entrato in vigore il Regolamento ENAC riguardo i “Mezzi aerei

a pilotaggio remoto”, redatto il 16 dicembre 2013, che introduce l’obbligo

assicurativo di Responsabilità Civile verso terzi, derivante dall’utilizzo dei Sistemi

Aeromobili a Pilotaggio Remoto (SAPR), genericamente definiti “droni”. Per idettagli si veda il Capitolo 9 – Normativa ENAC .



Capitolo 8



La videoripresa aerea

Avvertenza L’articolo 16 del regolamento ENAC, riguardante le regole dell’aria, al paragrafo 3

si esprime in questo modo: “Le operazioni sono condotte nel volume di spazio V70 o

V150 e nell’ambito delle seguenti condizioni a una distanza orizzontale di sicurezza

adeguata dalle aree congestionate, non inferiore a 150 m, e a una distanza di almeno

50 m da persone e cose, che non sono sotto il diretto controllo dell’operatore”.

In altre parole, è vietato volare sopra la testa della gente. Purtroppo fanno notiziamolti incidenti a persone occorsi per l’incuria di incoscienti. Quando un drone è in

panne viene giù come un sasso e non c’è nulla che possa rallentarne la caduta, e se il

drone è di un certo peso, si possono procurare ferite gravi alle persone o danni alle

cose. Dal lato legale, la persecuzione è di carattere penale. Ricordiamo che le

operazioni specializzate sono soggette alla stipula obbligatoria di un’assicurazione

RC adeguata. Per maggiori informazioni si consiglia vivamente la lettura del

Capitolo 9 – Normativa ENAC .



Videoriprese amatorialiI droni giocattolo sono spesso dotati di una telecamera in grado di effettuare

registrazioni video su una card SD. Un esempio è il già citato mini drone Hubsan X4

H107C (www.hubsan.com), illustrato in Figura 8.1a.

Se il drone giocattolo non ha la telecamera incorporata o non è prevista come

optional, è sempre possibile aggiungere una leggerissima videocamera MiniDV con

memoria interna (Figura 8.1b) o con card SD rimovibile (Figura 8.1c). In Figura 8.1d

è illustrata una videocamera MiniDV che registra su card SD addirittura in formato

video 1080p/30 fps.

Figura 8.1 Il mini drone Hubsan X4 H107C con videocamera incorporata (a), una videocamera MiniDV

con memoria interna (b), una MiniDV con card SD (c) e una MiniDV con risoluzione fino a 1080p/30 fps.

Anche se la qualità del video registrato su card dipende dalla videocamera e, di

solito, si possono ottenere filmati di buona qualità, in questi droni giocattolo, essendo

la videocamera fissa, il tipo di ripresa che si può effettuare è solo “in soggettiva”,

http://www.hubsan.com/



ovvero dal punto di vista del drone. In altre parole, non è possibile cambiare

l’angolazione della ripresa durante il volo. Per esempio, non è possibile riprendere

con l’obiettivo rivolto verso il basso.

Un altro aspetto negativo è la qualità della ripresa, che spesso è scadente perché il

drone piccolo ha poca massa ed è quindi soggetto a movimenti bruschi del pilota o

agli spostamenti d’aria. La ripresa può risultare mossa oppure con repentinispostamenti del punto di ripresa. In molti casi, il video è anche disturbato e presenta

righe o salti di fotogrammi.

Per passare a una maggiore qualità di ripresa e libertà d’azione si deve per forza

optare per un drone che possa montare un piccolo gimbal e, possibilmente, una

videocamera di livello superiore. Dato che il carico utile del drone incide sul costo,

l’hobbista deve fare i conti con le proprie tasche e scegliere soluzioni in linea con

l’attività che vuole svolgere. Se le riprese video rimangono in ambito amatoriale, èconsigliato l’acquisto di una videocamera poco costosa, ma con caratteristiche

professionali. È sufficiente un quadricottero con 450 o 550 mm di interasse e un

piccolo gimbal con movimento su due assi, come il Zenmuse H3-2D della DJI

(Figura 8.2a) o altri gimbal più economici (Figura 8.2b).

Il gimbal a due assi consente un movimento di pan e tilt della videocamera, quindi

più che sufficiente per riprese panoramiche in orizzontale e in verticale. La scheda di

controllo del gimbal di solito è compatibile con l’uscita di qualsiasi centralina di voloo di un ricevitore a bordo del drone. In questo modo si possono assegnare almeno due

canali radio extra per il controllo dei motori del gimbal su due assi. Per questo

motivo, il radiocomando deve avere almeno 8 canali.

I suddetti tipi di gimbal possono montare una videocamera dal costo accessibile,

ma con caratteristiche professionali, come la GoPro HERO3 (Figura 8.2c). La GoPro

HERO3 è una videocamera in grado di catturare video a una risoluzione Full HD a

1080p/60 fps e di scattare foto di 5 MP a una velocità di 5 scatti al secondo (si veda ilCapitolo 3 – Componenti di un drone, per i dettagli tecnici della GoPro HERO3).

Essendo dotata di modulo Wi-Fi integrato, è possibile visualizzare su smartphone o

tablet le riprese in diretta, tramite l’applicazione gratuita GoPro App, disponibile per

smartphone Android e Apple (Figura 8.2d). Il sito ufficiale GoPro è

http://www.gopro.com.

http://www.gopro.com/



Figura 8.2 Il gimbal DJI Zenmuse H3-2D (a). Il gimbal Anself (b). La videocamera GoPro HERO3 (c).L’applicazione per GoPro App (d).



Videoriprese professionaliChi ha scelto un drone di parecchie migliaia di euro, probabilmente vuole dedicarsi

a un’attività di riprese video professionali. Il costo di un gimbal e di una pesante

reflex potrebbe già superare quello del drone stesso. Nel caso si possedesse già

l’attrezzatura video, il costo del drone e del gimbal saranno da commisurare al pesodell’attrezzatura.

Per un carico utile di 3 o 4 chilogrammi il drone deve essere almeno un ottocottero

di 1000 mm di interasse, come i già citati DJI Spreading Wings S1000 (Figura 8.3a) o

il MicroKopter OktoXL (Figura 8.3b), solo per fare due esempi.

Fra i vari gimbal professionali si annoverano quello di Armbgc

(http://www.armbgc.com) (Figura 8.3c) e il Zenmuse Z15-5D di DJI (Figura 8.3d)

entrambi a tre assi.

I gimbal a tre assi, oltre a pan e tilt, permettono il movimento rotatorio anche

sull’asse centrale. Il movimento sui tre assi può essere controllato da tre canali radio

extra. Il gimbal a tre assi può comportarsi come una Steadicam, ovvero può

mantenere la posizione impostata anche quando il drone esegue virate, imbardate o

altre manovre brusche, grazie alla stabilizzazione fornita dal giroscopio e

dall’accelerometro. In altre parole, il gimbal non segue il movimento del drone. Se

invece è stato predisposto a farlo, di solito il movimento viene ammortizzato, senza

scossoni sulla videocamera.

http://www.armbgc.com/



Figura 8.3 L’ottocottero DJI Spreading Wings S1000 (a) e l’ottocottero MicroKopter OktoXL 6S12 (b). Il

gimbal a tre assi Armbgc (d). Il gimbal a tre assi DJI Zenmuse Z15-5D (d).



Ripresa aerea Filmare un’area è considerata un’operazione specializzata dal regolamento ENAC:

“Operazioni specializzate: per lo scopo di questo Regolamento si intendono le attività

che prevedono l’effettuazione, con un SAPR, di un servizio a titolo oneroso o meno,

quale per esempio sorveglianza del territorio o di impianti, monitoraggio ambientale,impieghi agricoli, fotogrammetria, pubblicità, ecc.”.

Con quel “ecc.” si può includere qualsiasi altro tipo di ripresa aerea, ivi compresa

quella per la produzione cinematografica, TV, web e così via.

Un pilota di droni non può volare e preoccuparsi contemporaneamente delle

riprese video. Per questo motivo è previsto dal regolamento ENAC la figura di un

“osservatore video”, che viene definito in questo modo: “Osservatore SAPR: persona

designata dall’operatore che, anche attraverso l’osservazione visiva dell’aeromobile apilotaggio remoto, può assistere il pilota remoto nella condotta del volo. Pilota

remoto: persona incaricata dall’operatore, responsabile della condotta del volo, che

agisce sui comandi di volo, come appropriato, di un SAPR”. Ed ecco nascere nuove

professioni. Esistono già diverse agenzie che noleggiano il drone professionale con

operatore video e un pilota di drone autorizzato ENAC, per fornire servizi di

videoripresa aerea, come spot pubblicitari, video promozionali, monitoraggio di

lavori edili, riprese giornalistiche, video per matrimoni e altro ancora.Non è difficile immaginare anche un regista di cinema o TV che ricerca operatori

specializzati per le riprese del suo prossimo film.



Tecniche di ripresa videoIn ambito cinema e TV, le tecniche di ripresa video fanno parte del bagaglio di un

operatore di macchina. Anche nel cinema, già da molto tempo ormai, la “macchina da

presa” (m.d.p., nel gergo cinematografico) è diventata una videocamera digitale. È

cambiata la tecnologia, ma le tecniche sono rimaste le stesse e si possono applicarecon successo anche nella ripresa aerea con un drone.

Stabilità della ripresa La stabilità della ripresa è la regola numero uno, in ambito sia professionale sia

amatoriale. Una ripresa con immagini mosse che sfarfallano in continuazione dà

fastidio anche se a vedere il film sono amici e parenti. Anche se le videocamere

digitali sono dotate di uno stabilizzatore di immagini, l’azione degli ammortizzatori

del gimbal è fondamentale. È impensabile girare un film senza gimbal, perché

sarebbe come riprendere con la macchina da presa in mano senza Steadicam.

Un altro fattore importante ai fini della stabilità della ripresa è la scelta del drone

stesso. Il quadricottero è leggero, molto manovrabile e anche molto veloce. Per

questo motivo è valido per gare sportive o per il gioco, ma poco adatto a riprese

stabili. Rimanendo nel campo amatoriale, sarebbe meglio optare per un esacottero,

mentre per riprese professionali, la scelta deve ricadere obbligatoriamente su un

ottocottero. Più rotori significa maggiore stabilità e minori vibrazioni. Il risultato è un

dettaglio maggiore durante il volo e la disponibilità di “movimenti di macchina”,

come si dice in gergo.

Ripresa statica e dinamica

La tecnica di ripresa statica implica un’inquadratura fissa. La tecnica di ripresadinamica, invece, prevede il movimento di macchina.

Un drone in hovering dovrebbe essere in grado di effettuare riprese statiche

perfette.

Un drone in movimento in avanti o indietro dovrebbe simulare la classica

carrellata usata nel cinema. Per produzioni TV si dovrebbe usare anche lo zoom,

usato raramente nel cinema.

Un film fatto solo di scene statiche è noioso tanto quanto un film fatto solo di

scene dinamiche. È l’arte del montaggio che, con una buona scelta di scene statiche e



dinamiche, rende interessante la sceneggiatura.

Spesso, anche nelle grosse produzioni, il film viene migliorato in post-produzione,

ovvero in fase di montaggio. Per questo motivo è importante disporre di molte scene

(i famosi ciak) per poterli gestire in fase di montaggio (si veda più avanti in questo

capitolo).

Ripresa in soggettiva Se si devono fare riprese in soggettiva è meglio usare la tecnica di ripresa in FPV

( First Person View). Se la videocamera è montata su gimbal, i movimenti di

macchina azzerano i movimenti del drone, ed è consigliabile che le riprese FPV

vengano effettuate da un operatore video. Viceversa, potrebbe essere il pilota a

immergersi nel volo FPV mentre l’operatore video segue l’azione nel monitor.Per effettuare una ripresa FPV si può usare un goggle, come per esempio il

Fatshark (Figura 8.4a). Per monitorare il video trasmesso dal drone si può usare un

monitor, come, per esempio un Lilliput da 7 pollici dotato di ricevitore duale a 5,8

GHz (Figura 8.4b).

Figura 8.4 Il goggle FPV Fatshark Predator V2 (a). Il monitor Lilliput da 7 pollici con ricevitore duale a

5,8 GHz (b).

Ripresa panoramica



In gergo cinematografico, una panoramica è una ripresa con un movimento di

macchina sul proprio asse. Con un drone in hovering, tale movimento può essere

effettuato con i seguenti comandi del gimbal:

il comando pan per una panoramica orizzontale;

il comando tilt per una panoramica verticale;

con il comando rotativo del terzo asse (se disponibile) si possono creare

panoramiche oblique.

La panoramica può essere combinata con altri movimenti di macchina, ovvero del

drone. Per esempio, per effettuare una carrellata avanti o indietro, si muove il drone

in beccheggio. Volendo effettuare manovre di rollio e imbardata si possono ottenere

panoramiche miste.

Le panoramiche devono essere eseguite sempre a velocità moderata. In post-produzione sarà sempre possibile accelerarne o rallentarne il movimento.

Inquadratura di partenza e di arrivoPer inserire in fase montaggio una buona panoramica o altri movimenti di

macchina, è opportuno disporre di inquadrature di partenza e di arrivo. Sono le

inquadrature statiche da effettuare prima dei movimenti di macchina. Comeinquadrature di partenza e di arrivo da usare in post-produzione si possono scattare

delle foto.

Movimento dollyIl movimento dolly è una forma di carrellata aerea derivata dal carrello dolly usato

nel cinema e in TV. Con il drone, per esempio, è possibile effettuare carrellate in tutte

le direzioni (verso l’alto, il basso, a destra e a sinistra) mentre la videocamera

inquadra un soggetto su un punto fisso.

Effetto VertigoL’effetto Vertigo è un movimento dolly più lo zoom. Può essere la combinazione di

uno zoom in avanti con una carrellata indietro oppure di uno zoom all’indietro con

una carrellata in avanti. L’inventore di questo effetto è Alfred Hitchcock, che lo usònel suo film La donna che visse due volte, il cui titolo in inglese è Vertigo. Nel film, il



regista riesce a ricreare il senso di vertigine del protagonista (James Stewart) che

soffre di acrofobia, cioè la paura di stare in posizioni elevate.



Montaggio videoIl materiale grezzo registrato su card da un drone giocattolo o registrato su un

sistema video a terra (per esempio, uno smartphone o un computer) può servire poco

o nulla se non viene trattato in post-produzione. Ci si può affidare al fai-da-te grazie a

diversi programmi di editing video freeware.Per gli scopi di questo libro la trattazione dell’editing professionale viene

volutamente tralasciata. Qui di seguito vengono date solo alcune indicazioni per

l’utilizzo di base di un software gratuito rivolto al principiante e all’hobbista.

Software di editing video

Sono davvero molti i programmi freeware che permettono un editing di base per laproduzione di filmati amatoriali. Per restare in tema con il libro abbiamo scelto

GoPro Studio, un freeware per Windows e OS X, ben documentato in inglese e facile

da usare. Inoltre, la qualità ottenuta dopo l’editing in post-produzione e

l’esportazione dei file ad alta risoluzione ci ha fatto propendere per questo software.

GoPro Studio consente un editing non distruttivo su una singola traccia video. Per

un approccio con editing su più tracce video ci sono varie proposte commerciali, con

varie soluzioni e prezzi. Per dovere di cronaca, ecco alcuni esempi di video editormulti-traccia a pagamento.

Avid Media Composer: http://www.avid.com.

Pinnacle Studio: http://www.pinnaclesys.com.

Magix Video DeLux: http://www.magix.com.

Adobe Premiere: http://www.adobe.com.

GoPro StudioOfferto dall’omonimo produttore di videocamere professionali, GoPro Studio è un

ottimo programma per chi inizia e sa poco o nulla di editing video. Leggendo le sue

caratteristiche ci si accorge che il programma, benché gratuito, offre funzioni di un

certo rilievo e soprattutto utili agli utenti di droni. Vale la pena elencarle.

Importazione automatica dei contenuti GoPro.Riproduzione di video GoPro e visualizzazione di foto.

Riproduzione ed esportazione delle sequenze video in Time Lapse come video.

http://www.adobe.com/

http://www.magix.com/

http://www.pinnaclesys.com/

http://www.avid.com/



Utilizzo di HiLight Tag per individuare rapidamente gli scatti migliori per una

maggiore praticità durante la riproduzione e la modifica (solo con videocamere

HERO4).

Creazione semplice di video: taglia, modifica e combina le sequenze video con

aggiunta di titoli, musica e tracce audio.

Modifica di video 3D.Il sistema Flux consente il passaggio fluido alle modalità ultra slow motion e

fast motion.

I modelli di modifica GoPro permettono di realizzare velocemente dei video

regolando la musica, i punti di modifica, gli effetti di movimento e molto altro.

Esporta fotogrammi del video alla massima risoluzione.

Regolazione dell’effetto fisheye.

Supporta i formati video GoPro, Canon, Nikon e altri formati con frequenza di

fotogrammi costante H.264 mp4 e .mov4.

Si precisa che l’editing di video 3D è possibile solo con l’accessorio GoPro Dual

HERO System (Figura 8.5), compatibile con la videocamera GoPro HERO3+ Black

Edition.

Figura 8.5 L’accessorio GoPro Dual HERO System per riprese 3D.

Installazione e avvioGoPro Studio può essere scaricato per Windows e OS X dal seguente indirizzo:

http://it.shop.gopro.com/EMEA/softwareandapp. Dopo l’installazione e l’avvio del

programma, si aprirà una guida che illustra i passi principali per iniziare. È comunquedisponibile anche un corposo e ben dettagliato manuale di istruzioni (in inglese).

http://it.shop.gopro.com/EMEA/softwareandapp



Da un primo sguardo si intuisce che il software è semplice da usare, benché si

scopra strada facendo che è ricco di funzionalità che si trovano in programmi più

blasonati. I passi principali da seguire sono tre, come evidenziato in alto nella finestra

principale.

Step 1, Import & Convert : importazione e conversione.

Step 2, Edit ; modifica dei filmato.

Step 3, Export : esportazione del filmato.

Import & ConvertFacendo clic su Step 1, Import & Convert si possono importare i file video in

formato MP4 o MOV da qualsiasi posizione del computer (freccia in alto di Figura

8.6). Dopo l’importazione dei file, GoPro Studio deve convertire i file nel formato

proprietario GoPro CineForm. Il codec CineForm (acquisito da GoPro) consente di

ottenere un’altissima fedeltà video anche dopo un gravoso editing in post-produzione,

mantenendo un’elevata precisione di bit, offrendo nel contempo prestazioni

estremamente veloci su CPU Intel, in modo che più flussi possano essere elaborati in

tempo reale senza la necessità di hardware specializzato. È possibile aprire

direttamente i file in formato GoPro CineForm da fotocamere GoPro, senza doverli

convertire.

Per la conversione, invece, bisogna fare clic sul pulsante Add Clip to Conversion

List per aggiungere il filmato selezionato all’elenco di conversione, come illustrato

dalla freccia in basso di Figura 8.6.

In questa fase si possono importare anche immagini in formato JPG, che andranno

anch’esse convertite in formato GoPro CineForm.



Figura 8.6 La finestra principale di GoPro Studio per l’importazione dei file video.

Con il pulsante Convert All si convertono in una sola volta i file importati, come

illustrato in Figura 8.7a. Dopo la conversione la scritta del pulsante diventa Proceed

To Step 2, per poter passare alla fase di editing (Figura 8.7b).



Figura 8.7 Il pulsante Convert All converte i file importati (a). Il pulsante Proceed To Step 2 permette di

passare alla fase 2 (b).

Edit

In questa finestra si possono distinguere i tipici elementi comuni a tanti software ditrattamento video. Sulla sinistra c’è il contenitore per i Media e per i Title, ovvero per

i file multimediali e i titoli. Oltre ai file convertiti da GoPro Studio, in questa finestra

si possono aggiungere file in formato GoPro CineForm oppure file audio in formato

MP3, WAV, AIFF, M4A e CAF. Per importare altri tipi di file è necessario tornare allo

Step 1 e convertirli. In Figura 8.8 le due frecce illustrano il procedimento per

aggiungere alla Timeline (linea temporale) una traccia video e una traccia audio, con

un semplice drag & drop dal contenitore laterale. Per eliminare l’audio dalla traccia

video basta selezionare l’icona in basso della clip video (evidenziata con il cerchio

nella figura) e disattivare l’icona altoparlante. Se invece si vorrà miscelare l’audio



originale del video con la traccia, è possibile regolarlo tramite il pannello Audio

Properties.

Con il mouse si può trascinare a destra o a sinistra i margini della clip video per

modificarne la lunghezza.

Per le regolazioni audio della traccia video o della traccia audio, è possibile agire

nel pannello laterale Audio Properties, in cui sono presenti i controlli Level, Fade In

e Fade Out per regolare rispettivamente l’uscita audio e la dissolvenza in entrata e/o

in uscita.

Figura 8.8 La finestra Edit di GoPro Studio. Le frecce indicano come importare i file nella Timeline. Il

cerchio evidenzia l’icona per attivare o disattivare l’audio della traccia video.

Titoli

Per inserire titoli in qualsiasi punto della Timeline basta fare clic sul pulsante Title

e verrà aggiunto automaticamente un titolo nel contenitore a sinistra. Quindi basterà

trascinare il titolo nella Timeline per aggiungerlo in qualsiasi punto. Con il mouse si

può trascinare a destra o a sinistra i margini della clip del titolo per modificarne la

lunghezza.

I titoli possono essere modificati tramite il pannello Title Properties a destra, che

permette di scegliere molte opzioni.



FONT : cambia il carattere scegliendo fra quelli installati nel sistema.

SIZE: regola la dimensione del carattere utilizzato.

FILL COLOR: cambia il colore del carattere.

STROKE: cambia il colore, lo stile, la trasparenza e lo spessore del contorno su

ogni lettera.

BACKDROP: cambia il colore di sfondo.OPACITY : cambia la trasparenza del testo.

BASELINE: regola la spaziatura tra le righe quando ci sono più righe di testo.

KERNING: regola la spaziatura tra le lettere (crenatura).

PARALLAX : regola la vicinanza o lontananza del testo nello spazio 3D.

FADE IN : dissolvenza in entrata del titolo (in secondi).

FADE OUT : dissolvenza in uscita del titolo (in secondi).

È possibile anche scegliere un Preset di testo per applicare direttamente lo stile al

titolo oppure salvare il proprio Preset tramite il pulsante Add del pannello Title

Properties.

I titoli vanno inseriti manualmente nella Timeline in corrispondenza dei punti in

cui si vogliono immettere indicazioni di vario tipo, come commenti, dialoghi e così

via. In Figura 8.9a è visibile l’immissione di un titolo e in Figura 8.9b come appare

dopo aver applicato alcune proprietà.



Figura 8.9 L’immissione di un titolo (a). I parametri per la modifica del testo (b).

Tagli e transizioni

Se si importano più clip video, si possono creare dissolvenze incrociate fra una

scena e l’altra. Inoltre, è possibile effettuare transizioni anche fra tagli di una stessa

clip.

L’operazione di taglio in inglese si chiama trimming e si può fare su una clip del

contenitore oppure su una clip della Timeline.

Per tagliare una clip prima di aggiungerla alla Timeline, effettuare le seguenti

operazioni.

1. Selezionare la clip desiderata.2. Spostarsi all’interno della clip con il mouse sulla Timeline per impostare la

posizione di partenza e premere il pulsante MARK IN . Il marcatore giallo IN si

sposterà in questo punto.



3. Spostarsi nella posizione finale della clip e premere il pulsante MARK OUT per

marcare la fine della clip. Il marcatore giallo OUT si sposterà in questo punto.

4. Trascinare la clip nella Timeline. Verrà aggiunta solo la clip delimitata dai

marcatori IN e OUT .

5. Ripetere questi passaggi se si desidera aggiungere alla Timeline più porzioni

dello stesso file.

La freccia di Figura 8.10a indica i punti IN e OUT della clip tagliata da importare

dal contenitore.

Per effettuare tagli sulla clip già presente nella Timeline, spostarsi con il mouse sul

punto desiderato e usare lo strumento lametta, come illustrato in Figura 8.10b.

Verranno create due clip contigue.

Per effettuare una transizione, ovvero una dissolvenza incrociata, fra una clip eun’altra, bisogna fare clic sull’icona con il simbolo + che si trova fra due clip

contigue.

Il simbolo + si trasformerà in un rettangolo per indicare che la transizione è stata

applicata. La freccia di Figura 8.11a indica la transizione fra due clip importate dal

contenitore multimediale, mentre la freccia di Figura 8.11b indica la transizione fra

due clip prodotte con il taglio di una stessa clip. Si osservi che, in base alle

dimensioni delle clip, la transizione può essere più lenta o più veloce. La lunghezzadella dissolvenza incrociata è automatica e non è possibile modificarla.



Figura 8.10 La freccia indica i punti IN e OUT della clip tagliata da importare dal contenitore (a). Usare

lo strumento lametta per tagliare una clip nella Timeline (b).



Figura 8.11 La transizione fra due clip importate dal contenitore multimediale (a). La transizione fra due

clip prodotte con il taglio di una stessa clip (b).

Pannelli di controllo

Fra le varie opzioni di editing, c’è un nutrito numero di parametri che consentonodi impostare la riproduzione o la modifica dell’immagine, dell’audio e applicare altre

funzioni.

I pannelli di controllo si trovano sulla destra della finestra principale e sono

contestuali alla clip selezionata. Significa che, selezionando una clip video,

dell’audio o un titolo, si possono cambiare i parametri relativi alla clip selezionata.

Pannello PLAYBACKLe opzioni PLAYBACK determinano la risoluzione di decodifica per riprodurre il

video in base alla capacità di elaborazione del computer e della scheda grafica



(Figura 8.12a).

AUTO: scelta automatica della risoluzione migliore;

BEST (FULL-RES): risoluzione massima (richiede molte risorse del computer);

DEFAULT (HALF-RES): risoluzione media (la risoluzione migliore nella

maggior parte dei casi);

DRAFT (QUARTER-RES): risoluzione bassa (da impostare su computer lenti).

Pannello VIDEO CONTROLS

Selezionando una clip video, si aprirà il pannello di controlli video che dà accesso

alle seguenti impostazioni (Figura 8.12b).

SPEED: imposta la velocità (in percentuale) in cui la clip viene riprodotta. 100%è la velocità normale, 50% è metà velocità e così via. Quando viene applicato un

cambio di velocità a una clip nella Timeline, l’audio della traccia audio rimane

inalterato. Selezionando la casella REVERSE la clip viene riprodotta al contrario

alla velocità prescelta.

FADE IN : imposta una dissolvenza in ingresso.

FADE OUT : imposta una dissolvenza in uscita.

Pannello WHITE BALANCE

Con questo pannello si aprono i parametri di regolazione del bilanciamento del

bianco che dà accesso alle seguenti impostazioni (Figura 8.12c).

TEMP: regola la temperatura complessiva dell’immagine.

TINT : regola la tonalità generale dell’immagine.

KEYFRAMES: imposta i fotogrammi chiave (per utenti avanzati). Leimpostazioni di bilanciamento del bianco possono essere messe in keyframe.

Utilizzare il pulsante + per aggiungere un keyframe di bilanciamento del bianco

alla clip. In questo modo si bloccano le impostazioni di bilanciamento del

bianco per il frame corrente. Con i pulsanti < e > si naviga fra i keyframe e con

il pulsante – si elimina il keyframe.

Pannello IMAGE CONTROLSIl controllo dell’immagine dà accesso alle seguenti impostazioni (Figura 8.12d).



EXPOSURE: regola la luminosità dell’immagine.

CONTRAST : regola la definizione (contrasto) tra aree chiare e scure

dell’immagine.

SATURATION : regola la vivacità dei colori (saturazione) dell’immagine.

SHARPNESS: regola la nitidezza dell’immagine.

KEYFRAMES: imposta i fotogrammi chiave (per utenti avanzati). Leimpostazioni di controllo dell’immagine possono essere messe in keyframe.

Utilizzare il pulsante + per aggiungere un keyframe di controllo dell’immagine

alla clip. In questo modo si bloccano le impostazioni di controllo dell’immagine

per il frame corrente. Con i pulsanti < e > si naviga fra i keyframe e con il

pulsante – si elimina il keyframe.

Pannello FRAMING CONTROLS

Il controllo framing (azione sui fotogrammi) dà accesso alle seguenti impostazioni

per modificare il flusso in uscita della clip video (Figura 8.12e).

ZOOM : utilizzare i cursori per scalare l’immagine (effetto zoom).

HORIZONTAL: regola la posizione orizzontale.

VERTICAL: regola la posizione verticale.

ROTATION : permette di ruotare la clip. H.ZOOM : quando si mettono insieme clip video 4:3 e 16:9, questo cursore

consente di regolare la scala orizzontale dell’immagine.

H.DYNAMIC : aiuta a preservare l’aspetto normale dell’immagine se appare

allungata da una conversione da 4:3 a 16:9.

KEYFRAMES: imposta i fotogrammi chiave (per utenti avanzati). Le

impostazioni di controllo framing dell’immagine possono essere messe in

keyframe. Utilizzare il pulsante + per aggiungere un keyframe di controlloframing alla clip. In questo modo si bloccano le impostazioni di controllo

framing per il frame corrente. Con i pulsanti < e > si naviga fra i keyframe e con

il pulsante – si elimina il keyframe.

FLIP: abilitare o disabilita il flipping (rovesciamento) orizzontale o verticale

dell’immagine. Attivare entrambe le opzioni se la scena è stata ripresa capovolta

o se la si vuole capovolgere.

Sotto il pannello FRAMING CONTROLS c’è anche una serie di Preset perimpostare un tipo di effetto predefinito alla clip selezionata oppure salvare le proprie



impostazioni come Preset personalizzato. Ecco la spiegazione di alcuni Preset

caratteristici.

1970s: dà un aspetto di pellicola Super8 degli anni Settanta.

Day For Night : notte per il giorno, rende notturna una ripresa diurna.

Hot day: scalda i colori come se la ripresa fosse girata in pieno agosto.

Sepia: trasforma la clip in sepia, in campo fotografico viene applicato un

viraggio sepia.

Vignette Large/Medium/Small: i preset di questo tipo applicano una vignettatura

più o meno accentuata sui bordi, in campo fotografico è il tipico effetto lomo o

lomografico.

4× 3 To wide: converte da 4:3 a widescreen.

Figura 8.12 I pannelli di controllo: PLAYBACK (a). VIDEO CONTROLS (b). WHITE BALANCE (c).

IMAGE CONTROLS (d). FRAMING CONTROLS (e).

Pannello 3D VIEW

Questo pannello apre una serie di impostazioni di visualizzazione per riprese video

in 3D effettuate con l’accessorio GoPro Dual HERO System e salvate in formato



GoPro Cineform. La Figura 8.13 illustra alcuni Preset del pannello 3D VIEW.

Figura 8.13 I preset per la visualizzazione dei file 3D.

ExportDopo l’editing del filmato si può passare alla terza e ultima fase, ovvero

l’esportazione delle clip, delle transizioni, dei titoli e dell’audio in un unico file.

Le opzioni di esportazione sono diverse e vengono elencate nel menu visibile in

Figura 8.14a.

Nella finestra EXPORT è possibile scegliere una delle seguenti opzioni di

esportazione.

YouTube: crea un file di qualità media, in formato MP4 h.264 con bit-rate di 8

Mbps.

Vimeo: crea un file sopra la media, in formato MP4 h.264 con bit-rate di 15

Mbps.

Mobile Device: crea un file di bassa qualità, in formato MP4 h.264 con bit-rate

di 2 Mbps.

HD 720p: crea un file di qualità media, in formato MP4 h.264 con una

dimensione dell’immagine a 720p e un bit-rate di 8 Mbps.

HD 1080p: crea un file di qualità sopra la media, in formato MP4 h.264 con unadimensione dell’immagine a 1080p e un bit-rate di 15 Mbps.



UHD 4K : crea un file H.264 di alta qualità con una dimensione dell’immagine

2160×3820 e un bit-rate di 50 Mbps.

Archive/Edit : crea un file AVI o MOV in formato GoPro CineForm con livello di

qualità selezionabile dall’utente.

Custom: consente all’utente di scegliere il formato, la dimensione

dell’immagine, frame rate e impostazioni di qualità.

Una volta avviata l’esportazione apparirà una barra di progresso (Figura 8.14b). In

base alla lunghezza delle clip, il numero di transizioni e di titoli, il tempo impiegato

può essere molto lungo.

Figura 8.14 La finestra EXPORT (a). La barra di progresso dell’esportazione (b).

NOTA

Un filmato demo prodotto con una videocamera GoPro e modificato con GoPro Studio è visibilenel sito dell’autore al seguente indirizzo: http://www.pierduino.com/droni_diy, nella sezione

dedicata alle risorse del libro.

http://www.pierduino.com/droni_diy



Alcune regole per i neofiti del videoPer facilitare il compito a chi non ha mai girato o montato un filmato, ecco alcune

regole per eseguire delle buone riprese e un buon montaggio. Attenzione, però, che

ogni regola ha la sua eccezione.

Scrivere una storia o, meglio, uno Storyboard con un inizio, uno svolgimentocentrale e una fine. Cercare di dare un senso alla storia.

Importante è essere concisi. Eliminare le clip superflue e mantenere solo quelle

migliori e soprattutto significative. Troppe riprese statiche o troppe riprese

dinamiche annoiano.

Attenzione alla durata totale. Un filmato troppo lungo è noioso per tutti.

Attenzione alla durata dei singoli ciak. Ogni clip deve essere lunga in media dai

3 ai 5 secondi, raramente superiore ai 7 o 8 secondi (se non per particolarimotivi o tipo di inquadrature, per esempio il sorgere del sole o un tramonto).

Per creare effetti di Timelapse accorciare le clip a mezzo secondo o meno, per

dare un senso di vertigine.

Variare per quanto possibile la lunghezza di ogni clip. Non usare tutte le clip

della stessa lunghezza.

Non abusare troppo delle dissolvenze incrociate o altri tipi di transizione.

Talvolta è meglio usare la tecnica “cut”, cioè a taglio.

Non cambiare troppo spesso effetti di framing. Usarne uno fisso dall’inizio alla

fine per dare l’impronta a tutto il filmato.

Non esagerare con i titoli o sottotitoli, se non strettamente necessario (per

esempio, per traduzioni).

Scegliere la musica adatta. La musica è un elemento importantissimo e va

studiata a fondo. Se la musica è ritmata cercare di cambiare la clip in “battere”.

Non esagerare con l’applicazione di effetti audio.



Capitolo 9



Normativa ENAC

Cosa dice la leggeSiccome la legge “non ammette l’ignoranza”, come recita il nostro Codice Penale,

abbiamo ritenuto opportuno dedicare questo capitolo alla normativa ENAC, ovvero il

regolamento dell’Ente Nazionale per l’Aviazione Civile, redatto il 16 dicembre 2013

ed entrato in vigore il 30 aprile 2014 (sito ufficiale: http://www.enac.gov.it).

Anche se molti articoli del regolamento riguardano i Sistemi Aeromobili a

Pilotaggio Remoto (SAPR) per uso professionale, ci sono moltissime cose da sapereper utilizzare il proprio drone in tutta tranquillità anche per scopi di puro

divertimento.

Al di là dell’aspetto formale, il regolamento usa una terminologia tecnica che è

bene conoscere e insegna anche a tenere un comportamento consapevole verso le

cose e gli altri.

IMPORTANTE

Da aprile 2015, ENAC ha pubblicato una bozza di modifica al regolamento per APR sotto i 2 kg,

ovvero per mini e micro droni, con norme più restrittive per gli aeromodelli usati anche per fini

ludici e sportivi e negli spazi indoor. Si prega di prenderne visione presso il sito ufficiale ENAC

(http://www.enac.gov.it).

Commenti al regolamentoQualche punto oscuro nel regolamento indubbiamente c’è e, come al solito,

bisogna dare adito a qualche interpretazione, cercando comunque di mantenere unabuona dose di buon senso.

L’articolo 5 dà le definizioni di “aeromodello” e di “APR (Aeromobile a Pilotaggio

Remoto)”. Il primo viene considerato un “aereo a pilotaggio remoto, senza persone a

bordo, impiegato esclusivamente per scopi ricreativi e sportivi, non dotato di

equipaggiamenti che ne permettano un volo autonomo, e che vola sotto il controllo

visivo diretto e costante dell’aeromodellista, senza l’ausilio di aiuti visivi” mentre il

secondo è “un mezzo aereo a pilotaggio remoto senza persone a bordo, non utilizzatoper fini ricreativi e sportivi”.

http://www.enac.gov.it/




Da ciò si intuisce un aeromodello rientra nel settore ludico, il drone no. E se si

usasse un aeromodello per scopi professionali? Il drone non può essere usato per

scopi ludici? La definizione non chiarisce ed è proprio il caso di “sorvolare”.

Sempre all’articolo 5, troviamo la definizione di “aree congestionate”, che sono

“aree o agglomerati usati come zone residenziali, industriali, commerciali, sportive e,

in generale, aree dove si possono avere assembramenti, anche temporanei, dipersone”. Dato che il l’articolo 16, relativo alle regole dell’aria, vieta il volo su

queste aree, come viene quantificato un assembramento, anche temporaneo, di

persone? Tre persone o venti?

Esiste un documento “Bozza Circolare APR 140502” dell’ENAC che cerca di dare

direttive su cosa sia un’operazione in aree congestionate e un’operazione in aree

definite come “non densamente popolate”. Si possono addirittura leggere le formule

per il calcolo di probabilità del fattore di rischio in funzione del “livello antropico”. Aparte i paroloni e le formule nella bozza (quindi un documento non ufficiale) si

rimane perlomeno interdetti. Per non sbagliare, il consiglio è quello di volare in totale

solitudine o al massimo in compagnia di un “osservatore”. Viene definito osservatore

la “persona designata dall’operatore [il pilota di un SAPR, N.d.R.] che, anche

attraverso l’osservazione visiva dell’aeromobile a pilotaggio remoto, può assistere il

pilota remoto nella condotta del volo”. Quindi, se si è in due, si può stare tranquilli,

perché sicuramente non si tratta di un congestionamento con livello antropicoelevato!

Un’altra definizione oscura dell’articolo 5 riguarda le “operazioni specializzate”,

intese come “attività che prevedono l’effettuazione, con un SAPR, di un servizio a

titolo oneroso o meno, quale per esempio sorveglianza del territorio o di impianti,

monitoraggio ambientale, impieghi agricoli, fotogrammetria, pubblicità, ecc.”. La

logica deduzione è che l’operazione specializzata è un’attività lavorativa, pagata o

meno, per effettuare varie operazioni con un SAPR. Sarebbe utile chiarire quando sipuò ritenere “non oneroso” un lavoro svolto per conto terzi, dato che questo implica

una serie di autorizzazioni per poterlo fare. Si potrebbero commentare molti altri

aspetti del regolamento, ma diamo tempo all’ENAC di revisionare questa versione,

auspicando che molte questioni vengano risolte alla luce dell’attuale periodo di

monitoraggio dalla data di entrata in vigore del presente regolamento.

Cosa è meglio fare e non fareIl regolamento ENAC, di cui si consiglia vivamente la lettura completa, potrebbe

spaventare l’hobbista che intende far volare il suo drone per puro divertimento.



Una cosa è certa: bisogna volare con coscienza ed essere consapevoli dei rischi e

dei pericoli che possono causare danni alle cose e agli altri.

Il regolamento ENAC impone un’assicurazione obbligatoria per tutti (si veda

l’articolo 20), ma, prima di tutto, l’assicurazione maggiore rimane il buon senso. Si

spera che l’ENAC, in fase di una futura revisione del regolamento possa semplificare

la vita ai piloti di droni sotto i due chilogrammi di peso, visto che l’articolo 8 recita“L’ENAC può prevedere procedure semplificate per i SAPR con massa massima al

decollo minore o uguale a 2 kg”. Per il momento “può prevedere”, ma al momento in

cui va in stampa questo libro, non è ancora stato semplificato nulla.

Ecco in breve alcune regole d’oro per una condotta di volo responsabile:

non volare sopra le persone;

non volare sopra i caseggiati;non volare vicino alle caserme;

non volare vicino a linee e stazioni ferroviarie;

non volare vicino alle autostrade;

non volare vicino a impianti industriali;

rimanere sempre a una distanza di almeno 150 m dalle suddette aree;

non volare mai vicino agli aeroporti (rimanere sempre ad almeno 8 km dal

perimetro di un aeroporto e dalle piste di atterraggio/decollo di un aeroporto);

rimanere a una distanza di almeno 50 m da persone e cose;

non volare in casa o in ambienti chiusi;

volare sempre di giorno;

non volare con troppo vento;

non volare mai con le batterie quasi scariche o che si stanno scaricando;

controllare sempre che le eliche non riportino crepe o altri danni;

assicurarsi sempre di avere il controllo totale del drone;

fare molta pratica in aree isolate, magari in compagnia di una persona piùesperta, per padroneggiare il proprio drone;

non affidare mai il proprio drone a bambini piccoli o a persone inesperte.

Per ulteriori informazioni sulla regolamentazione e sulle altre attività dell’ENAC si

consiglia vivamente di visitare il sito ufficiale http://www.enac.gov.it.




Sezione I – GeneralitàNOTA

Quanto segue è il regolamento ENAC nella forma più aggiornata al momento in cui vengono

scritte queste righe. Modifiche future non sono da escludere, pertanto si rimanda al sito ufficiale

ENAC per consultare la versione più aggiornata del regolamento. Quanto segue non è quindi da

intendersi come definitivo.



Articolo 1 – Premessa/Introduzione1. L’articolo 743 del Codice della Navigazione “Nozione di aeromobile”, prevede,

nella definizione di aeromobile, i mezzi aerei a pilotaggio remoto:

“Per aeromobile si intende ogni macchina destinata al trasporto per aria di

persone o cose. Sono altresì considerati aeromobili i mezzi aerei a pilotaggioremoto, definiti come tali dalle leggi speciali, dai regolamenti dell’ENAC e, per

quelli militari, dai decreti del Ministero della Difesa. Le distinzioni degli

aeromobili, secondo le loro caratteristiche tecniche e secondo il loro impiego,

sono stabilite dall’ENAC con propri regolamenti e, comunque, dalla normativa

speciale in materia”.

2. Il presente Regolamento, in attuazione dell’Articolo 743 del Codice della

Navigazione distingue, ai fini dell’applicazione delle disposizioni del Codice, i

mezzi aerei a pilotaggio remoto in Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto e

Aeromodelli.

3. I mezzi aerei a pilotaggio remoto impiegati o destinati all’impiego in operazioni

specializzate o in attività sperimentali, costituiscono i Sistemi Aeromobili a

Pilotaggio Remoto (SAPR) e a essi si applicano le previsioni del Codice della

Navigazione secondo quanto previsto dal presente Regolamento.

4. Gli Aeromodelli non sono considerati aeromobili ai fini del loro

assoggettamento alle previsioni del Codice della Navigazione e possono essereutilizzati esclusivamente per impiego ricreazionale e sportivo. Pur tuttavia, il

presente Regolamento contiene specifiche disposizioni applicabili all’impiego

degli aeromodelli a garanzia della sicurezza di cose e persone al suolo e degli

altri mezzi aerei.



Articolo 2 – Applicabilità1. Il presente Regolamento si applica alle operazioni dei SAPR di competenza

ENAC e alle attività degli Aeromodelli.

2. Ai sensi del Regolamento del Parlamento Europeo e del Consiglio (CE) n.

216/2008, sono di competenza ENAC i SAPR di massa massima al decollo nonsuperiore a 150 kg e tutti quelli progettati o modificati per scopi di ricerca,

sperimentazione o scientifici.

3. Non sono altresì assoggettati alle previsioni del presente Regolamento:

a) i SAPR di Stato di cui agli articoli 744, 746 e 748 del Codice della

Navigazione;

b) i SAPR che hanno caratteristiche di progetto tali per cui il pilota non ha la

possibilità di intervenire nel controllo del volo;

c) i SAPR che svolgono attività in spazio chiuso (spazio indoor);

d) i SAPR costituiti da palloni utilizzati per osservazioni scientifiche o da

palloni frenati.



Articolo 3 – Scopo1. Il presente Regolamento fornisce, nelle Sezioni II e III, in funzione della loro

massa massima al decollo, i requisiti da soddisfare per impiegare le diverse

categorie di SAPR.

2. La Sezione IV fornisce disposizioni comuni per le operazioni di tutti i SAPR.3. Nella Sezione V, vengono fornite le disposizioni che devono essere rispettate per

l’utilizzo degli Aeromodelli.



Articolo 4 – Fonti normativeCodice della Navigazione.

Regolamento (CE) n. 216/2008 del Parlamento Europeo e del Consiglio

“Regolamento Basico”.

Regolamento (CE) n. 785/2004 del Parlamento Europeo e del Consiglio“Requisiti Assicurativi”.

Regolamento Tecnico ENAC.

Regolamento ENAC “Regole dell’Aria”.

Regolamento ENAC “Servizi di Traffico Aereo”.

Regolamento ENAC “Organizzazione sanitaria e certificazioni mediche

d’idoneità per il conseguimento delle licenze e degli attestati aeronautici”.



Articolo 5 – Definizioni e Acronimi

1. DefinizioniAeromodellista: persona che è ai comandi di un aeromodello.

Aeromodello: dispositivo aereo a pilotaggio remoto, senza persone a bordo,

impiegato esclusivamente per scopi ricreativi e sportivi, non dotato di

equipaggiamenti che ne permettano un volo autonomo, e che vola sotto il controllo

visivo diretto e costante dell’aeromodellista, senza l’ausilio di aiuti visivi.

Aeromobile a Pilotaggio Remoto (APR): mezzo aereo a pilotaggio remoto senza

persone a bordo, non utilizzato per fini ricreativi e sportivi.

Aree congestionate: aree o agglomerati usati come zone residenziali, industriali,commerciali, sportive, e in generale aree dove si possono avere assembramenti,

anche temporanei di persone.

Beyond Line Of Sight (BLOS): operazioni condotte a una distanza tale da non

consentire al pilota remoto di rimanere in contatto visivo diretto e costante con il

mezzo aereo, o di rispettare le regole dell’aria applicabili al volume di spazio aereo

interessato.

Extended Visual Line Of Sight (EVLOS): operazioni condotte in aree, le cui

dimensioni superano i limiti delle condizioni VLOS, e per le quali il requisito del

mantenimento del contatto visivo con l’APR è soddisfatto con l’uso di mezzi

alternativi.

Operazioni Specializzate: per lo scopo di questo Regolamento si intendono le

attività che prevedono l’effettuazione, con un SAPR, di un servizio a titolo oneroso o

meno, quale per esempio sorveglianza del territorio o di impianti, monitoraggio

ambientale, impieghi agricoli, fotogrammetria, pubblicità, ecc.

Osservatore SAPR : persona designata dall’operatore che, anche attraverso

l’osservazione visiva dell’aeromobile a pilotaggio remoto, può assistere il pilota

remoto nella condotta del volo. Pilota remoto: persona incaricata dall’operatore,

responsabile della condotta del volo, che agisce sui comandi di volo, come

appropriato, di un SAPR.

Sense and Avoid (S&A) o Detect and Avoid (D&A): qualsiasi funzione di unSAPR, in grado di consentire al pilota la separazione del mezzo aereo, in modo



equivalente al requisito di see and avoid previsto per gli aeromobili con pilota a

bordo.

Sistema Aeromobile a Pilotaggio Remoto (SAPR): sistema costituito da un

mezzo aereo (aeromobile a pilotaggio remoto) senza persone a bordo, non utilizzato

per fini ricreativi e sportivi, e dai relativi componenti necessari per il controllo e

comando da parte di un pilota remoto.

Sistema autonomo: SAPR per il quale il pilota non ha possibilità di controllare il

volo del mezzo intervenendo in tempo reale.

Spazio Indoor: spazio confinato all’interno di luoghi chiusi.

Visual Line of Sight (VLOS): indica che le operazioni sono svolte in condizioni

nelle quali il pilota remoto rimane in contatto visivo con il mezzo aereo, senza aiuto

di dispositivi ottici e/o elettronici, per gestire il volo e rispettare le regole dell’ariaapplicabili al volume di spazio aereo interessato.

V70: volume di spazio di 70 m (230 ft) di altezza massima dal terreno e di raggio

di 200 m. Le regole dell’aria applicabili per le operazioni in “V70” sono quelle

standard dello spazio aereo interessato, inclusa la capacità di “see and avoid” per il

pilota e a eccezione del rispetto del principio del “to be seen” da parte degli altri

aeromobili.

V150: volume di spazio di 150 m (500 ft) di altezza massima dal terreno e diraggio di 500 m. Il soddisfacimento del Regolamento “Regole dell’Aria” implica la

capacità di “see and avoid” per il pilota e il rispetto del concetto di “to be seen”

dell’APR da parte degli altri aeromobili.

2. Acronimi

APR Aeromobile a pilotaggio remoto.ATZ Aerodrome Traffic Zone.

BLOS Beyond Line of Sight.

D&A Detect and Avoid.

EASA European Aviation Safety Agency (Agenzia Europea per l’Aviazione

Civile)

EVLOS Extended Visual Line Of Sight.

SAPR Sistema Aeromobile a Pilotaggio Remoto.



S&A Sense and Avoid.

VFR Visual Flight Rules.

VMC Visual Meteorogical Conditions.

VLOS Visual Line of Sight.



Articolo 6 – Impiego dei SAPR1. L’impiego dei SAPR è soggetto al possesso di appropriate autorizzazioni

rilasciate dall’ENAC all’operatore o alla presentazione da parte dell’operatore di

dichiarazione all’ENAC nei termini indicati nelle Sezioni II e III del presente

Regolamento.2. I SAPR possono essere impiegati per:

a) operazioni specializzate;

b) attività sperimentale.

3. Fatto salvo quanto previsto al comma 1, nel caso di operazioni specializzate per

conto terzi, deve essere stipulato un accordo tra l’operatore del SAPR e il

committente nel quale le parti definiscono le rispettive responsabilità e

concordano sull’idoneità del SAPR per la specifica operazione di volo e sulle

eventuali limitazioni e condizioni connesse, anche con riguardo alle disposizioni

in materia di protezione dati di cui all’Articolo 22 del presente Regolamento.

4. Le operazioni si distinguono in operazioni VLOS e operazioni BLOS.

5. Nell’ambito dell’impiego dei SAPR è vietato il trasporto di merci pericolose.



Articolo 7 – Classificazione dei SAPR1. I SAPR, di competenza ENAC, sono classificati in base alla massa massima al

decollo del mezzo in:

a) sistemi con mezzi aerei di massa massima al decollo minore di 25 kg;

b) sistemi con mezzi aerei di massa massima al decollo uguale o maggiore di 25kg.



Sezione II – Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto con mezzi aerei di

massa massima al decollo minore di 25 kg

Articolo 8 – Requisiti per l’impiego deiSAPR

1. La capacità dell’operatore del SAPR a rispettare gli obblighi derivanti dal

presente Regolamento viene attestata dall’ENAC mediante una autorizzazione

nei casi di operazioni di volo critiche. Nei casi di operazioni di volo non

critiche, tale capacità viene dichiarata dall’operatore secondo le modalità

previste nel Regolamento.

2. Salvo quanto previsto al successivo comma 4, la dichiarazione o

l’autorizzazione, come applicabile, copre tutti gli aspetti inerenti la sicurezza

delle operazioni del SAPR (mezzo aereo, operazioni di volo, piloti). Il SARP

deve essere identificato attraverso l’apposizione sul mezzo aereo di una targhetta

riportante i dati identificativi del sistema e dell’operatore. Tale targhetta deve

essere installata anche sulla stazione di terra.

3. Tutti i SAPR devono essere dotati di un Manuale di Volo o documentoequivalente.

4. Per i SAPR che ricadono nelle previsioni di questa sezione, possono essere

rilasciate certificazioni di tipo ristretto solo se è prevista la costruzione in serie.

In tali casi è applicabile la stessa disciplina prevista per quelli con massa al

decollo massima uguale o superiore a 25 kg. (Sezione III); la conformità di

ciascuna unità prodotta viene attestata dal costruttore mediante rilascio di una

dichiarazione di conformità al tipo certificato.5. I SAPR che ricadono nelle previsioni di questa sezione, possono essere

impiegati in operazioni specializzate non critiche o critiche.

a) Per operazioni specializzate non critiche si intendono quelle operazioni che

non prevedono il sorvolo, anche in caso di avarie e malfunzionamenti, di:

i. aree congestionate, assembramenti di persone, agglomerati urbani e

infrastrutture;

ii. aree riservate ai fini della sicurezza dello Stato;

iii. linee e stazioni ferroviarie, autostrade e impianti industriali.

Esse sono condotte nel volume di spazio “V70” e nell’ambito delle seguenti

condizioni: - a una distanza orizzontale di sicurezza adeguata dalle aree



congestionate, ma non inferiore a 150 m, e a una distanza di almeno 50 m da

persone e cose, che non siano sotto il diretto controllo dell’operatore;

- in condizioni di luce diurna;

- in spazi aerei non controllati;

- fuori dalle ATZ e comunque ad almeno 8 km dal perimetro di un aeroporto e

dai sentieri di avvicinamento/decollo di/da un aeroporto.b) Per operazioni specializzate critiche, si intendono quelle operazioni condotte

in VLOS, nell’ambito di limitazioni/condizioni che non rispettano, anche solo

parzialmente, quanto al precedente comma 5a.

6. Nel caso in cui le attività non possono essere condotte nel volume di spazio

aereo “V70”, in spazi aerei non controllati o all’interno di ATZ e comunque ad

almeno 8 km dal perimetro di un aeroporto e dai sentieri di

avvicinamento/decollo di/da un aeroporto, il richiedente deve presentare, in

accordo alle disposizioni ENAC, richiesta di utilizzo dello spazio aereo.

7. Per effettuare operazioni specializzate a titolo oneroso o meno, l’operatore deve

disporre di una organizzazione tecnica e operativa adeguata all’attività e dotarsi

di un manuale delle operazioni che definisca le procedure necessarie per gestire

le attività di volo e la manutenzione dei sistemi.

8. La domanda di autorizzazione o la dichiarazione per l’effettuazione di

operazioni specializzate possono essere presentate all’ENAC solo dopo che

l’operatore abbia completato con esito positivo la relativa attività di volosperimentale in accordo alle previsioni di cui al comma 16 del presente articolo.

9. Per le operazioni non critiche, nella dichiarazione l’operatore deve attestare la

rispondenza al Regolamento e indicare le condizioni e i limiti applicabili alle

operazioni di volo previste, incluso, eventualmente, la necessità di operare in

spazi aerei segregati.

Deve inoltre allegare la seguente documentazione:

a) la descrizione e la configurazione del sistema da impiegare, nonché lecaratteristiche e le prestazioni tali da garantirne un impiego sicuro ovvero la

dichiarazione di conformità rilasciata dal costruttore, nel caso di SAPR in

possesso di certificato di tipo;

b) i risultati delle prove dell’attività sperimentale iniziale;

c) la tipologia delle operazioni specializzate che intende svolgere;

d) i risultati dell’analisi del livello di rischio associato alle operazioni previste,

eseguita al fine di sostanziare la sicurezza delle stesse;

e) il manuale di volo dell’APR o documento equivalente;

f) il manuale delle operazioni e il programma di manutenzione del SAPR.



10. Sulla base della dichiarazione presentata dall’operatore l’ENAC verifica che la

dichiarazione contenga tutte le informazioni richieste e prende atto della

documentazione allegata. Dell’esito favorevole delle verifiche, di cui sopra, ne

viene data informativa al richiedente. Qualora la dichiarazione non contenga le

informazioni richieste o dalla stessa emergano delle non conformità al

Regolamento, l’ENAC chiede ulteriori informazioni e se necessario effettua unaispezione.

11. Nel caso di operazioni critiche, l’operatore presenta all’ENAC la domanda di

autorizzazione nella quale attesta la rispondenza al Regolamento e indica le

condizioni e i limiti applicabili alle operazioni di volo previste, inclusa,

eventualmente, la necessità di operare in spazi aerei segregati. Alla domanda

allega la documentazione di cui al precedente comma 9.

12. Ricevuta la domanda, l’ENAC rilascia l’autorizzazione al completamento con

esito positivo della valutazione della documentazione prodotta da parte

dell’operatore per sostanziare la capacità di effettuare l’attività in sicurezza.

Nell’ambito delle valutazioni, ENAC si riserva di richiedere l’effettuazione di

ulteriori analisi e prove e di condurre eventuali ispezioni.

13. Sia nel caso di operazioni critiche che non critiche, l’operatore deve assumersi

l’impegno di segnalare gli incidenti e gli inconvenienti gravi che si dovessero

verificare e gli eventuali danni provocati a persone o cose.

14. L’autorizzazione o la dichiarazione rimangono valide, purché le operazioni sianocondotte nell’ambito delle condizioni e limiti dell’autorizzazione o della

dichiarazione. Decade nel caso che siano apportate modifiche al sistema,

effettuate operazioni al di fuori delle previsioni dell’autorizzazione/

dichiarazione o in caso di incidenti.

15. L’ENAC si riserva la facoltà di condurre verifiche sulle effettive modalità con

cui sono condotte le operazioni.

16. L’attività sperimentale consente di effettuare attività di volo allo scopo di ricercae sviluppo o attività di volo iniziale propedeutica alla presentazione della

richiesta di autorizzazione o della dichiarazione per operazioni specializzate.

Essa è condotta in aree non popolate, ad adeguata distanza da aree congestionate

e in spazi aerei segregati.

Nel caso di attività iniziale propedeutica, l’attività deve essere finalizzata a

determinare nell’ambito di quali condizioni e limitazioni le operazioni

specializzate possono essere condotte in sicurezza.

Le modalità per l’effettuazione dell’attività sperimentale per lo scopo “ricerca e

sviluppo” o quelle propedeutiche per l’autorizzazione a effettuare operazioni

specializzate critiche, devono essere autorizzate dall’ENAC.



17. Per l’assolvimento degli adempimenti di cui sopra, l’operatore può avvalersi di

organizzazioni riconosciute dall’ENAC, inclusa l’effettuazione dell’attività

sperimentale necessaria e la predisposizione della documentazione relativa.

18. L’ENAC può prevedere procedure semplificate per i SAPR con massa massima

al decollo minore o uguale a 2 kg.



Sezione III – Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto con mezzi aerei di

massa massima al decollo maggiore o

uguale a 25 kg

Articolo 9 – Registrazione e identificazione1. Gli APR con massa massima al decollo uguale o maggiore ai 25 kg, che

effettuano attività all’interno dello spazio aereo italiano, sono registrati

dall’ENAC mediante iscrizione nel Registro degli Aeromobili a Pilotaggio

Remoto, con l’apposizione di marche di registrazione dedicate; le medesime

marche devono essere altresì apposte sulla stazione di controllo a terra. Inoltre

deve essere apposta sul mezzo aereo e sulla stazione di terra una targhetta di

identificazione.



Articolo 10 – Aeronavigabilità1. L’abilitazione alla navigazione è attestata dal rilascio di un Permesso di Volo al

SAPR, o da un Certificato di Navigabilità Ristretto nel caso di SAPR in

possesso di un Certificato di Tipo Ristretto.

2. il Permesso di Volo può essere rilasciatoa) per effettuare la sperimentazione allo scopo di ricerca e sviluppo o di

dimostrazione di rispondenza alla base di certificazione nel caso di SAPR per i

quali è stato richiesto un certificato di tipo ristretto;

b) per operazioni specializzate nel caso di SAPR non costruiti in serie e quindi

non in possesso di certificazione di tipo ristretto.

3. Il Permesso di Volo specifica le condizioni e/o limitazioni, nell’ambito delle

quali devono essere condotte le operazioni, esse includono anche le applicabili

limitazioni riguardanti le aree di operazioni e all’utilizzo dello spazio aereo.

4. Per ottenere il Permesso di Volo per l’attività sperimentale di cui al comma 2a, il

richiedente deve presentare domanda all’ENAC fornendo la documentazione

necessaria per sostanziare la capacità del sistema di svolgere l’attività

sperimentale in sicurezza: L’attività sperimentale deve essere condotta in aree

non popolate e spazi aerei segregati da piloti in possesso di autorizzazione

rilasciata dall’ENAC.

Il richiedente deve presentare, in accordo alle disposizioni ENAC in vigore,richiesta di utilizzo dello spazio aereo.

5. L’ENAC rilascia il Permesso di Volo per attività sperimentale all’esito positivo

delle verifiche sulla documentazione presentata. il Permesso di Volo per attività

sperimentale viene rilasciato per il periodo di tempo necessario allo svolgimento

della relativa attività.

6. Il Permesso di Volo per operazioni specializzate di cui al comma 2b può essere

ottenuto dopo il completamento con esito positivo dell’attività di volosperimentale iniziale effettuata con il Permesso di volo per attività sperimentale.

7. Il Permesso di Volo per operazioni specializzate è rilasciato dall’ENAC al

termine positivo degli accertamenti necessari a verificare che le operazioni

previste possono essere condotte con un livello di sicurezza adeguato. Il

Permesso di Volo ha validità massima di tre anni. Qualora sussistano le

condizioni e su specifica richiesta, ENAC può, come applicabile, rinnovare o

rilasciare un nuovo Permesso di Volo a un determinato SAPR, in funzione dello

scopo dello stesso. Il Permesso di Volo decade di validità qualora le limitazioni e

le condizioni applicabili non siano rispettate, nel caso di modifiche al sistema



non preventivamente approvate dall’ENAC o di inottemperanza ai requisiti di

cui all’Articolo 12.

8. Per i SAPR destinati a essere costruiti in serie deve essere presentata all’ENAC

domanda di rilascio di certificato di tipo ristretto. Il certificato attesta la

rispondenza alla base di certificazione stabilita dall’ENAC, determinata tenendo

conto delle specificità del sistema e delle sue modalità di impiego. La relativaSpecifica di Tipo riporta le condizioni e/o limitazioni nell’ambito delle quali il

sistema può essere impiegato, includendo anche le limitazioni riguardanti la

tipologia delle aree di operazioni e l’utilizzo dello spazio aereo.

Nel caso di SAPR che hanno ricevuto una certificazione di tipo, al relativo APR

può essere rilasciato un certificato di navigabilità ristretto se conforme alla

Specifica di Tipo e risulti in condizioni per essere operato in sicurezza.

L’organizzazione che intende progettare e produrre i SAPR costruiti in serie,

deve essere approvata dall’ENAC.

9. Il certificato di tipo ristretto e la relativa specifica di tipo sono rilasciati al

termine delle verifiche che il tipo risponde alla base di certificazione e all’esito

positivo dell’attività sperimentale.

10. Il certificato di navigabilità ristretto viene rilasciato al singolo SAPR a seguito

di presentazione da parte del proprietario di una dichiarazione del costruttore

che attesta che il SAPR è conforme al tipo certificato. Il certificato di

navigabilità ha validità illimitata. La validità decade qualora le limitazioni e lecondizioni applicabili non siano rispettate, nel caso di modifiche al sistema non

preventivamente approvate dall’ENAC o di inottemperanza ai requisiti di cui

all’Articolo 12. L’ENAC si riserva la facoltà di effettuare controlli a campione

per verificare il mantenimento delle condizioni di validità del certificato di

navigabilità ristretto.



Articolo 11 – Certificato Acustico1. Non è previsto il rilascio del Certificato Acustico.



Articolo 12 – Autorizzazione dell’operatore1. Per poter effettuare operazioni specializzate a titolo oneroso o meno l’operatore

del SAPR deve ottenere l’autorizzazione dell’ENAC, dimostrando di possedere i

requisiti di cui ai successivi articoli 13, 14 e 15.

2. Gli accertamenti che l’ENAC conduce sono funzione del livello di criticità delleoperazioni stesse.



Articolo 13 – Organizzazionedell’operatore

1. Ai fini del rilascio dell’autorizzazione a, l’operatore deve attestare di:

a) disporre di una organizzazione tecnica e operativa adeguata all’attività che

intende effettuare e alla consistenza e tipologia della flotta. I piloti impiegati

dall’operatore devono avere le qualificazioni richieste per condurre l’attività

prevista;

b) avere nominato un Responsabile Tecnico per la gestione delle operazioni,

della dell’aeronavigabilità e dell’addestramento;

c) disporre di SAPR in possesso di certificazioni/autorizzazioni, ed equipaggiati,

nella configurazione prevista per lo svolgimento delle “operazioni specializzate”

richieste;d) avere predisposto il “Manuale delle Operazioni”, contenente le istruzioni o

procedure necessarie per la gestione delle operazioni, dell’aeronavigabilità e

dell’addestramento e renderlo disponibile a tutto il personale coinvolto nelle

attività;

e) essere in grado di condurre le operazioni in accordo alle limitazioni e

condizioni previsti per la richiesta dell’autorizzazione.



Articolo 14 – Manutenzione del SAPR1. L’operatore del SAPR deve stabilire, sulla base delle istruzioni del costruttore,

integrandole come necessario in base alla tipologia delle operazioni, un

programma di manutenzione adeguato per assicurare il mantenimento

dell’aeronavigabilità del sistema.2. L’operatore si deve dotare di un sistema di registrazione dei dati inerenti alle ore

di volo, eventi significativi per la sicurezza, manutenzioni e sostituzione

componenti.

3. Il costruttore o altra organizzazione da questi riconosciuta, è autorizzato a

effettuare le operazioni di manutenzione dei propri SAPR.

4. La manutenzione ordinaria può essere effettuata anche dall’operatore dopo aver

frequentato idoneo corso per la manutenzione presso il costruttore o altre

organizzazioni da questo autorizzate.



Articolo 15 – Comunicazione di eventi1. L’operatore, il costruttore, l’organizzazione di progetto, il pilota e il

manutentore, secondo le rispettive responsabilità, sono tenuti a comunicare

all’ENAC ogni incidente e inconveniente grave.



Articolo 16 – Regole dell’Aria 1. L’ammissione allo spazio aereo nazionale è soggetta alla capacità di rispettare le

regole dell’aria, nonché gli altri Regolamenti emanati dall’ENAC applicabili

agli spazi aerei impegnati.

2. Le operazioni in spazio aereo non controllato devono essere condotte incondizioni di VLOS e in accordo alle regole dell’aria applicabili al volume di

spazio aereo interessato come di seguito specificato, se non diversamente

autorizzato dall’ENAC.

3. Le operazioni sono condotte nel volume di spazio “V70” o “V150” e

nell’ambito delle seguenti condizioni:

a) a una distanza orizzontale di sicurezza adeguata dalle aree congestionate, non

inferiore a 150 m, e a una distanza di almeno 50 m da persone e cose, che non

sono sotto il diretto controllo dell’operatore;

b) in condizioni di luce diurna;

c) fuori dalle ATZ e comunque a una distanza di almeno 8 km dal perimetro di

un aeroporto, e dai sentieri di avvicinamento/decollo di/da un aeroporto.

4. Nel caso in cui non sia possibile assicurare quanto sopra o per operazioni in

spazio aereo controllato, il richiedente deve presentare, in accordo alle

disposizioni ENAC, richiesta di utilizzo dello spazio aereo.

Le limitazioni/condizioni sono stabilite dall’ENAC sulla base della tipologiadelle operazioni e dei risultati dell’analisi di rischio effettuata dall’operatore.

5. Qualora ne sussistano le condizioni e su specifica richiesta, ENAC può

autorizzare, purché non sia compromessa in alcun modo la sicurezza, operazioni

per le quali, per brevi fasi di volo, il pilota non ha il contatto visivo diretto con

l’APR, o operazioni condotte a distanze maggiori (EVLOS) di quelle previste al

comma 3 del presente articolo. In quest’ultimo caso metodi alternativi devono

essere adottati per garantire il mantenimento della condizione di VLOS tramitel’impiego di osservatori e/o stazioni di pilotaggio supplementari.



Sezione IV – Disposizioni Generali per iSistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto

Articolo 17 – Pilota 1. Il pilota del SAPR, ai sensi del Codice della Navigazione, è responsabile della

condotta in sicurezza del volo. Viene designato dall’operatore e deve avere

un’età minima di 18 anni.

2. Al pilota é richiesta la conoscenza delle regole dell’aria applicabili. Tale

conoscenza può essere asseverata dal possesso di una licenza di volo civile o di

un attestato di volo sportivo di cui al DPR n. 133/2010.

3. I piloti devono aver effettuato presso il costruttore, presso organizzazioni daquesto autorizzate o presso l’operatore stesso, se autorizzato dall’ENAC, un

programma di addestramento per lo specifico SAPR.

4. Ai fini dell’idoneità psicofisica, il pilota deve essere in possesso e in corso di

validità del certificato medico di seconda classe in accordo al Regolamento

ENAC “Organizzazione Sanitaria e certificazioni mediche d’idoneità per il

conseguimento delle licenze e degli attestati aeronautici”.

5. Per i SAPR di massa massima al decollo inferiore a 25 kg e utilizzati in

operazioni non critiche, l’operatore deve attestare nella dichiarazione da

presentare all’ENAC che il pilota è qualificato al pilotaggio del sistema, in

quanto ha le necessarie conoscenze delle Regole dell’Aria, le competenze per

condurre il sistema e idoneità psicofisica.

6. Nel caso di operazioni specializzate critiche o di SAPR di massa massima al

decollo maggiore o uguale a 25 kg., la qualificazione del pilota da parte

dell’operatore è soggetta a riconoscimento da parte dell’ENAC che verifica

l’adeguatezza dei titoli, l’esperienza eventualmente posseduta e l’adeguatezzadell’addestramento effettuato.

7. Sulla base del riconoscimento emesso dall’ENAC di cui al precedente comma 6,

il pilota è autorizzato ad pilotare il sistema per una durata massima di cinque

anni se non diversamente disposto dall’ENAC.

8. Un pilota qualificato, di cui al comma 5 o 6, non può condurre attività di volo,

se nei 90 giorni precedenti alla data dell’attività delle operazioni non ha

effettuato almeno tre decolli e tre atterraggi con il SAPR oggettodell’autorizzazione.



Articolo 18 – Equipaggiamenti1. I SAPR devono essere equipaggiati con i dispositivi/sistemi necessari per

l’effettuazione delle operazioni previste in accordo alle regole dell’aria

applicabili e in funzione degli spazi aerei impegnati, inclusi equipaggiamenti

che permettano al pilota di comunicare con l’Ente di controllo del traffico aereo.È richiesto il transponder a meno che non si operi in spazi aerei non controllati.

2. In funzione della tipologia delle operazioni, l’ENAC può richiedere

l’installazione di dispositivi per la terminazione del volo, su attivazione

automatica o manuale, che consentano un atterraggio di emergenza in condizioni

di sicurezza.

3. Nelle attività condotte in condizioni VLOS, in spazi aerei non controllati,

l’ENAC può richiedere l’istallazione sull’APR di luci o altri mezzi che possano

favorirne la visibilità al pilota remoto ed eventualmente agli altri utilizzatori

dello spazio aereo.



Articolo 19 – Data Link1. Il data link facente parte dei SAPR deve assicurare l’attuazione delle funzioni di

Command e Control con la necessaria continuità e affidabilità in relazione

all’area delle operazioni.

2. Il data link deve utilizzare frequenze autorizzate e scelte opportunamente inmodo da minimizzare la possibilità di interferenze involontarie e volontarie che

possano compromettere la sicurezza delle operazioni.



Articolo 20 – Assicurazione1. Non è consentito operare un SAPR se non è stata stipulata e in corso di validità

un’assicurazione concernente la responsabilità verso terzi, adeguata allo scopo e

non inferiore ai massimali minimi di cui alla tabella dell’articolo 7 del

Regolamento (CE) n. 785/2004.



Articolo 21 – Security1. L’operatore deve adottare misure adeguate per la protezione del SAPR da atti

illeciti durante le operazioni anche al fine di prevenire le interferenze volontarie

del radio link.

2. L’operatore essere stabilite procedure per impedire l’accesso di personale nonautorizzato all’area delle operazioni, in particolare alla stazione di controllo, e

per lo stivaggio del sistema.



Articolo 22 – Protezione dei dati e privacy1. Laddove le operazioni svolte attraverso un SAPR possano comportare un

trattamento di dati personali, tale circostanza dovrà essere menzionata nella

documentazione sottoposta ai fini del rilascio della pertinente autorizzazione.

2. Il trattamento dei dati personali deve essere effettuato in ogni caso nel rispettodel decreto legislativo 30 giugno 2013, n. 196 e successive modificazioni (

Codice in materia di protezione dei dati personali), con particolare riguardo

all’utilizzo di modalità che permettano di identificare l’interessato solo in caso

di necessità ai sensi dell’Articolo 3 del Codice, nonché delle misure e degli

accorgimenti a garanzia dell’interessato prescritti dal Garante per la protezione

dei dati personali.



Sezione V – Aeromodelli

Articolo 23 – Generalità

1. L’aeromodellista ai comandi dell’aeromodello ha la responsabilità di utilizzare ilmezzo in modo che non possa arrecare rischi a persone o beni a terra e ad altri

utilizzatori dello spazio aereo, inoltre è tenuto a mantenere la separazione da

ostacoli, evitare collisioni in volo e dare precedenza a tutti.

2. L’aeromodellista è responsabile di ottemperare agli obblighi relativi e a ottenere

le eventuali autorizzazioni per l’utilizzo dello spettro elettromagnetico

impegnato dal radiocomando.

3. Gli aeromodelli con massa al decollo massima minore di 25 kg che rispettano i

seguenti limiti:- massima superficie alare di 500 dm2;

- massimo carico alare di 250 g/dm2;

- massima cilindrata totale dei motori a pistoni di 250 cm3; o

- massima tensione della sorgente di energia per i motori elettrici, 72 V, misurata

a vuoto; o

- massima spinta totale dei motori a turbina di 25 kg (250 N);

- aeromodelli a volo libero o a volo circolare vincolato; o- aerostati ad aria calda con peso totale del contenitore di gas trasportato per i

bruciatori non superiore a 5 kg possono volare nelle ore di luce diurna purché

l’aeromodellista mantenga un continuo contatto visivo con l’aeromodello, senza

aiuto di dispositivi ottici e/o elettronici a condizione che l’attività non presenti

alcun rischio a persone e cose.

Tali attività possono essere effettuate in aree non popolate opportunamente

selezionate dall’aeromodellista, di raggio massimo di 200 m e di altezza non

superiore a 70 m, e per le quali può assicurarne il controllo al fine di non causare

rischio a persone e cose e fuori dalle ATZ e comunque a una distanza di almeno

8 km dal perimetro di un aeroporto e dai relativi sentieri di

avvicinamento/decollo. Devono inoltre essere rispettate le regole dell’aria

applicabili inclusa la capacità di “see and avoid”. Le attività di volo possono

essere effettuate anche in aree di altezza non superiore a 150 m e di raggio

massimo di 300 m, purché l’aeromodellista sia titolare di una abilitazione al

pilotaggio di aeromodelli radiocomandati rilasciata da una scuola certificatadall’Aero Club d’Italia e siano rispettate le regole dell’aria applicabili inclusa la

capacità di “see and avoid” per l’aeromodellista e il rispetto del concetto di “to



be seen” dell’aeromodello da parte degli altri aeromobili.

Nel caso non siano soddisfatte una o più delle limitazioni di cui sopra, l’attività

di volo deve essere effettuata in spazi aerei regolamentati (permanenti) o

segregati (temporanei).

4. L’attività con aeromodelli con massa al decollo massima uguale o maggiore a 25

kg, o con un sistema di propulsione che non rientra nei limiti precedenti, èconsentita ad aeromodellisti con un’età minima di 18 anni.

L’attività deve essere svolta nelle ore di luce diurna, a un’altezza massima dal

terreno tale da consentire all’aeromodellista di mantenere un continuo contatto

visivo con l’aeromodello senza aiuto di dispositivi ottici e/o elettronici, in aree

istituite da ENAC e riservate alle attività aeromodellistiche. Tali aree sono

caratterizzate da spazi aerei regolamentati o segregati.

È responsabilità dell’aeromodellista assicurare che durante l’attività in tali aree

non ci siano persone a esclusione di quelle necessarie per lo svolgimento

dell’attività.

5. L’aeromodellista deve rispettate le eventuali disposizioni emesse dalle

amministrazioni locali competenti.

6. Le manifestazioni aeromodellistiche e l’esercizio degli aeromodelli nel corso

delle manifestazioni aeromodellistiche devono essere effettuati in ottemperanza

alle disposizioni emesse dall’Aero Club d’Italia.

7. Per le operazioni di aeromodelli spaziali (razzo modelli) non dotati di sistemiche ne permettano il controllo da parte dell’aeromodellista deve essere richiesto

l’utilizzo dello spazio aereo all’ENAC (spazio aereo regolamentato o segregato).

8. Gli aeromodelli “indoor” non rientrano nelle previsioni del presente

regolamento.



Sezione VI – Disposizioni finali

Articolo 24 – Sospensione e Revoca

1. L’ENAC può adottare, nel rispetto della Legge n. 241/1990 e successivemodifiche e integrazioni, provvedimenti di sospensione totale o parziale delle

autorizzazioni o delle certificazioni rilasciate o annullare i privilegi ottenuti, nei casi

per i quali è prevista una dichiarazione, in caso di inadempienza ai requisiti del

presente Regolamento o quando l’operatore non si dimostra in grado di assicurarne la

rispondenza. Le autorizzazioni, le certificazioni e i privilegi ottenuti a seguito di

dichiarazione, possono essere altresì sospesi se l’operatore non consente all’ENAC

l’effettuazione degli accertamenti di competenza.

Il periodo di sospensione non può superare i 6 mesi. L’ENAC provvede a

notificare all’operatore l’atto di sospensione, le motivazioni e il tempo concesso per il

rientro ripristino dei requisiti interessati.

L’autorizzazione, la certificazione o i privilegi ottenuti a seguito di dichiarazione,

sono revocati nel caso in cui l’operatore non provveda a ripristinare nei tempi previsti

la rispondenza ai requisiti.



Articolo 25 – Tariffe1. Per gli aspetti amministrativi legati all’adempimento di quanto contenuto nel

presente Regolamento, si applica quanto previsto dal Regolamento delle Tariffe

dell’ENAC in vigore.



Articolo 26 – Decorrenza 1. Il presente Regolamento entra in vigore a decorrere dal sessantesimo giorno

successivo alla data di pubblicazione nel sito internet dell’Ente.

Per ulteriori informazioni, aggiunte e modifiche al suddetto regolamento ENAC

si prega di fare riferimento al sito ufficiale: http://www.enac.gov.it.




Assicurazione obbligatoria Come abbiamo visto, la distinzione tra aeromodello e SAPR è fondamentale. Per

gli aeromodelli non è obbligatoria un’assicurazione. Per tutti i SAPR è invece

obbligatoria. L’Articolo 20 del regolamento ENAC prescrive che l’assicurazione

deve essere “adeguata allo scopo e non inferiore ai massimali minimi di cui allatabella dell’articolo 7 del Regolamento (CE) n. 785/2004”. In base al regolamento

CE n. 785/2004 e la tabella dell’Articolo 7, per aeromobili inferiori ai 500 kg è

previsto l’obbligo di assicurazione con un massimale minimo di 750.000 DSP, dove

DSP (Diritto Speciale di Prelievo) è un’unità monetaria internazionale del Fondo

Monetario Internazionale. Calcolando un valore intorno a 1,07 euro per 1 DSP (stima

febbraio 2015), il massimale minimo previsto per l’assicurazione obbligatoria di un

SAPR non potrà essere inferiore a 800.000 euro circa.

L’assicurazione per un aeromodello, invece, non è obbligatoria e quindi, in base

alla definizione del regolamento ENAC, anche un drone che viene usato come “aereo

a pilotaggio remoto, senza persone a bordo, impiegato esclusivamente per scopi

ricreativi e sportivi, non dotato di equipaggiamenti che ne permettano un volo

autonomo, e che vola sotto il controllo visivo diretto e costante dell’aeromodellista,

senza l’ausilio di aiuti visivi”, è da considerarsi un aeromodello.

ATTENZIONEBisogna praticare l’attività ricreativa e sportiva lontano dalle aree congestionate. L’assicurazione

non è obbligatoria per attività ricreative e sportive, ma non bisogna sconfinare in operazioni di

volo critiche, come definite dal suddetto regolamento, per cui il drone diventa un SAPR soggetto

ad assicurazione obbligatoria quando si entra in situazione operative critiche. Tradotto in parole

povere: se arriva gente a vedere il vostro drone volare, l’area diviene congestionata. Se non si è

coperti dall’assicurazione, si corre il rischio di incorrere in gravi sanzioni penali.



SanzioniNel momento in cui questo libro va in stampa, è stato presentato un prontuario

della Polizia di Stato per le operazioni con i droni non in regola. Le sanzioni sono

elevatissime. Premesso che sarà necessario attendere una legislazione che faccia

chiarezza, soprattutto per tutelare chi è in regola e colpire chi invece è abusivo, leforze dell’ordine possono applicare una sanzione severissima anche a un ragazzino

sorpreso a far volare un drone giocattolo in mezzo a una piazza affollata. E non solo

in teoria!

Il suddetto prontuario della Polizia di Stato prevede le seguenti sanzioni:

impiego del SAPR senza dichiarazione di rispondenza presentata all’ENAC per

le operazioni non critiche o senza adeguata autorizzazione nel caso dieffettuazione di operazioni critiche/miste. Si applica l’Articolo 1216 del codice

della navigazione all’operatore e al pilota (in tal caso ridotta a un 1/3): arresto

fino a un anno ovvero ammenda fino 1032 euro, sempre in ambito penale.

pilota di SAPR che conduce operazioni sprovvisto della opportuna

qualificazione o con qualificazione scaduta. Si applica l’Articolo 1117 del

codice della navigazione con la reclusione da 1 a 5 anni.

pilota di SAPR con certificato medico di idoneità scaduto. Si applica l’Articolo

1331 del codice navigazione con l’arresto fino a 3 mesi ovvero ammenda fino a206 euro.

SAPR privo di copertura assicurativa/scaduta. Si applica l’Articolo 1234 con

sanzione amministrativa da 56.664 a 113.338 euro.

Utilizzo del SAPR senza avere al seguito la polizza assicurativa. Sanzione

amministrativa da 16.999 a 33.999.

Il prontuario della Polizia di Stato è stato presentato alla conventiondell’associazione FIAPR (Federazione Italiana Aeromobili a Pilotaggio Remoto) il 21

febbraio 2015. Ovviamente, la FIAPR ha presentato delle proposte per rendere più

“proporzionate” le sanzioni in base alla casistica e ha anche annunciato

un’interrogazione parlamentare.

Con la speranza che le cose decollino nel modo più appropriato, buon volo a tutti!



Appendice A



Glossario

2,4 GHz È la frequenza standard utilizzata per le telecomunicazioni radio digitaliin moltissime applicazioni, rispondenti al protocollo IEEE 802.11 come, per esempio,

dispositivi RC, Bluetooth e apparecchiature di trasmissione e ricezione video. Questa

è una banda usata dai droni attuali che sostituisce la vecchia fascia dei 72 MHz,

utilizzata per le comunicazioni RC analogiche. Per evitare conflitti di frequenza radio

è spesso una buona idea utilizzare apparecchiature radio a 72 MHz quando si

utilizzano trasmettitori video a bordo del drone a 2,4 GHz, oppure, al contrario,

utilizzare la frequenza video di 900 MHz o 5,8 GHz quando si utilizzano

apparecchiature RC a 2,4 GHz.

808 camera È il nome di una serie di piccole telecamere vendute come telecamere

“portachiavi”. Sono molto leggere e vengono utilizzate da molti hobbisti per riprese

video da piccoli quadricotteri.

9X RC È il nome di un popolare trasmettitore R/C a basso costo, prodotto da varie

aziende nel corso degli anni. Attualmente, il marchio Turnigy di Hobbyking è il più

venduto. Sito ufficiale: http://www.hobbyking.com.ACC Abbreviazione per accelerometro, ovvero sensore di accelerazione. Un

componente elettronico misura l’accelerazione su un asse di volo. Il tipo NG utilizza

misure su tre assi contemporaneamente.

Accelerometro Sensore di accelerazione abbreviato come ACC (vedi).

Acqua di superficie Si riferisce a un corso d’acqua o altre superfici acquose sulla

terra.ACT DSL ACTeurope Diversity Synchro Link è un produttore di ricevitori RC.

DSL è una tecnica Diversity Synchro Link di un protocollo seriale che viene

utilizzato per applicazioni in “diversità”. La diversità è la ricezione di segnali

attraverso ricevitori multipli per migliorare la qualità complessiva del segnale. Tale

protocollo fornisce i valori correnti di ciascun canale RC.

Action camera Si tratta di una videocamera in miniatura pensata per catturare il

movimento e progettata per non temere urti, sporco e scossoni.

AHRS Attitude Heading Reference System: sistema per la misura di assetto e

direzione che calcola l’orientamento 3D tramite l’uso di giroscopi e sensori di




riferimento (magnetometri e accelerometri). Un sistema AHRS, a volte erroneamente

chiamato IMU, fornisce un orientamento 3D grazie all’integrazione di un giroscopio

inerziale. Utilizzando accelerometri e magnetometri, la deriva di integrazione è

compensata da vettori di riferimento, vale a dire gravità e campo magnetico terrestre.

Tutto ciò risulta in un orientamento senza deriva, rendendo un sistema AHRS una

soluzione più conveniente rispetto ai convenzionali IMU, che integrano solamentegiroscopi.

Aileron - Alettone Nei radiocomandi o software per droni abbreviato in AIL,

sinonimo di Roll, ovvero rollio.

Ala fissa Sistema usato nei droni civili o militari con una o più ali disposte

lateralmente rispetto a un corpo di sostegno (fusoliera). La portanza viene creata dal

flusso d’aria che scorre sopra e sotto l’ala.

Ala rotante Sistema usato da velivoli come elicotteri e multicotteri. Una o più

eliche (con due o più pale) montate attorno a un albero di un motore creano la

portanza necessaria per il volo.

Altitudine È la distanza verticale di un oggetto da un livello di riferimento, per

esempio la terra, il mare o altre superfici. In riferimento alle altre coordinate

geografiche terrestri (longitudine e latitudine), l’altitudine assoluta si riferisce al

livello del mare.

AMA Academy of Model Aeronautics è la principale associazione statunitense di

aeromodellismo.

APM ArduPilotMega: scheda elettronica per pilotaggio automatico. Sito ufficiale:

http://www.ardupilot.co.uk.

ArduCopter Software autopilota ad ala rotante per elettronica APM e Pixhawk.

Sito ufficiale: https://pixhawk.org.

Arduino Progetto open-source a basso costo incentrato su microprocessori Atmel

Atmega. È facilmente programmabile con un linguaggio simile al C e permette il

controllo di sensori, motori e vari attuatori. Molte schede di controllo quadcopter (FC

e controllori di volo) sono costruite utilizzando questa piattaforma e il suo software

(firmware). Sito ufficiale: http://www.arduino.cc.

ArduPilot Il progetto complessivo che comprende ArduCopter, ArduPlane e

ArduRover. Sito ufficiale: http://ardupilot.com.

ArduPlane Software autopilota ad ala fissa per APM e Pixhawk elettronica. Sito

ufficiale: http://plane.ardupilot.com.

http://plane.ardupilot.com/

http://ardupilot.com/

http://www.arduino.cc/

https://pixhawk.org/

http://www.ardupilot.co.uk/



ArduRover Software autopilota per mezzi anfibi per elettronica APM e Pixhawk.

Sito ufficiale: http://rover.ardupilot.com.

ARF Almost Ready to Fly: significa “quasi pronto al volo”. Termine usato per

descrivere il drone parzialmente finito, spesso senza il trasmettitore o altre parti.

Asse X Longitudine (vedi).Asse Y Latitudine (vedi).

Asse Z Altezza (vedi).

Assi È l’insieme usato per descrivere un piano (o una linea) di volo. La maggior

parte dei droni offre il controllo di almeno tre assi e il sistema di correzione

incorporato (ACC e bussola).

Atterraggio automatico Funzione di atterraggio di un drone che può essereimpostata in modo automatico all’interno di una missione di volo.

Autonomo Non sottoposto al controllo esterno, spesso usato per descrivere un

drone che segue un percorso prestabilito tramite GPS o altri mezzi, invece di essere

guidato attivamente dal radiocomando.

Autopilota Il componente di un veicolo senza equipaggio in grado di guidare

senza guida umana in tempo reale (UAV, vedi) un veicolo senza pilota.

Baricentro Il baricentro, in fisica, corrisponde al centro di massa di un sistema. È

il punto geometrico corrispondente al valore medio della distribuzione della massa in

un sistema spaziale. In un drone, il centro di massa, di solito corrisponde all’incrocio

delle diagonali che uniscono i centri dei rotori.

BASIC Stamp Un semplice processore di controllo con ambiente integrato di

programmazione creato venduto da Parallax. Spesso usato per insegnare sistemi

embedded di base. Sito ufficiale: http://www.parallax.com.

Batteria LiPo È un dispositivo elettrochimico in grado di immagazzinare e

distribuire energia elettrica, noto anche come accumulatore litio-polimero o come

batteria litio-ione-polimero.

BEC Battery Eliminator Circuit : è un circuito progettato per fornire tensione a 5 V

costante per le attrezzature RC, autopiloti e altri dispositivi elettronici di bordo.

Questo circuito è implementato in più ESC e distribuisce l’energia elettrica da una

batteria ai dispositivi elettronici, minimizzando il numero di batterie necessarie.Beccheggio Descrive l’angolo di volo lungo un asse trasversale. In aeronautica

indica l’oscillazione di un aeromobile rispetto agli assi X e Y.

http://www.parallax.com/

http://rover.ardupilot.com/



Bluetooth Uno standard della tecnologia wireless per lo scambio di dati su brevi

distanze, utilizzando onde radio UHF nella banda ISM 2,4 GHz) da dispositivi fissi e

mobili. Lo standard funziona sulla base di aree di rete personali (PAN).

Bootloader Codice speciale memorizzato nella memoria non volatile di un

microprocessore (per esempio, un microprocessore Atmel della scheda Arduino) in

grado di interfacciarsi con un computer esterno. In pratica, il bootloader carica ilkernel del sistema operativo del microprocessore consentendo il successivo

caricamento di programmi creati dall’utente.

Breadboard Scheda di prototipazione formata da una base in plastica e un certo

numero di contatti a inserimento. Può venire impiegata per creare prototipi da

sviluppare in seguito su PCB (vedi) e riutilizzata per molti progetti.

Breakout Board (BB) È una piccola scheda con connettori a passo 2,54

millimetri, che di solito ospita una singola unità di elaborazione come, per esempio,

un sensore. Questi sensori sono spesso forniti su BB per permettere di essere

scambiati più facilmente.

Brushless Motor I motori brushless (senza spazzole) sono alla base della recente

crescita di popolarità dei droni. Sono molto più efficienti e di gran lunga più resistenti

rispetto ai motori a spazzole. Un motore brushless funziona a corrente continua con il

rotore a magneti permanenti e lo statore a campo magnetico rotante. A differenza di

un motore tradizionale a spazzole non ha bisogno di contatti elettrici striscianti

sull’albero motore.

Bussola È lo strumento per individuare i punti cardinali terrestri. Fisicamente è

formata da un ago magnetizzato che si orienta verso il nord geografico. Le bussole

elettroniche sono usate nei magnetometri.

CA Cyanoacrylate Adhesive: adesivo cianoacrilato. Si tratta del nome generico

usato per le super-colle. Una tra le più famose è commercializzata con il marchio“Super Attak”. Si usa spesso per incollare parti in plastica con piccole rotture o crepe

come, per esempio, le eliche di un drone.

Cam Controller È una piccola scheda che può essere opzionalmente collegata

allla centralina di volo (FC). Fornisce canali servo (per esempio per controllare il

pan&tilt di una fotocamera) e porte UART aggiuntive (per esempio per DSL o GPS).

Camera gimbal La traduzione di gimbal è “giunto cardanico”. Si tratta di un

supporto per videocamera, spesso utilizzato su droni, che possono avere la capacità diinclinarsi e ruotare grazie a piccoli attuatori chiamati servi. Su questi giunti cardanici



possono essere montati vari modelli di fotocamere, tra cui videocamere e anche

grandi reflex digitali.

Caricabatteria bilanciato Un caricabatterie o sistema interno per batterie LiPo (o

altre sostanze chimiche), che utilizza la tecnologia intelligente per caricare

correttamente più celle all’interno della batteria e controllarne il bilanciamento.

Carico utile Detto anche carico pagante. Vedi Payload.

Centro di gravità (CG) Il centro di gravità (CG) di un drone è il punto in cui è

bilanciato. Uno dei controlli da fare prima del primo volo è quello del Centro di

Gravità (CG), che in pratica corrisponde al baricentro.

CineForm CineForm è un codec video proprietario sviluppato da David Taylor,

David Newman e Brian Schunck. Nel 2011, la società è stata acquisita da GoPro, che

ha implementato il codec nelle sue videocamere HERO e ha aggiunto funzionalità diripresa in 3D per il suo sistema HERO3.

Compass Termine inglese per bussola (vedi).

DCM Direction Cosine Matrix (matrice di direzione coseno). La matrice di

direzione coseno è un algoritmo meno impegnativo per la centralina di controllo del

volo, rispetto al filtro Kalman.

Decollo automatico Funzione di decollo di un drone che può essere impostata inmodo automatico all’interno di una missione di volo.

DJI Produttore altamente considerato nel settore dei multirotori che vende unità

complete sia kit di montaggio e parti staccate, tra cui la popolare centralina di volo

NAZA.

DSM, DSM2, DSMX Digital Spectrum Modulation si riferisce alla tecnologia

proprietaria di Spektrum, un produttore di dispositivi RC. Ogni trasmettitore ha un

identificatore univoco globale (GUID) a cui i ricevitori possono essere vincolati,assicurando che nessun trasmettitore interferisca con altri sistemi Spektrum DSM

vicini. DSM utilizza la tecnologia Direct-Sequence Spread Spectrum (DSSS).

DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum è una tecnica di modulazione. Come con

altre tecnologie ad ampio spettro, il segnale trasmesso occupa più larghezza di banda

rispetto al segnale di informazione che modula la portante o la frequenza di

trasmissione. Il nome “Spread Spectrum” deriva dal fatto che i segnali portanti

verificano su tutta la larghezza di banda (spettro) la frequenza di trasmissione di undispositivo



EEPROM Electonically Erasable Programmable Read Only Memory. È un tipo di

memoria non volatile utilizzata in computer e altri dispositivi elettronici per

memorizzare dati digitali che devono essere salvati anche quando viene interrotta

l’alimentazione. Una memoria EEPROM può essere letta, cancellata e riscritta.

Elevator – Portanza Nei radiocomandi o software per droni abbreviato in ELE,

sinonimo di Pitch, ovvero beccheggio.

Elica controrotante Un’elica controrotante è posta coassialmente all’elica rotante,

ma gira nel senso opposto. Questo sistema permette di fornire più potenza in un

drone.

Esacottero Un veicolo aereo multirotore dotato di sei rotori.

ESC Electronic Speed Control. Dispositivo elettronico per controllare il motore in

un drone. Serve per il collegamento dei motori alla centralina di volo. Di solitocomprende anche un BEC (vedi).

FC Flight-Control: scheda che esegue il controllo di volo. Questo viene effettuato

principalmente ricevendo i dati dei sensori provenienti dalla scheda sensori e i dati di

controllo RC. In base a questi dati la scheda FC controlla i motori brushless e i servi.

FHSS Frequency-Hopping Spread Spectrum: nel campo delle telecomunicazioni la

tecnica di trasmissione radio FHSS viene usata per aumentare la larghezza di banda

di un segnale. Consiste nel variare la frequenza di trasmissione a intervalli regolariattraverso un codice prestabilito.

Fibra di carbonio La fibra di carbonio è un materiale molto sottile e resistente,

realizzato in carbonio. Viene utilizzato in genere nella realizzazione di dispositivi che

devono avere caratteristiche di resistenza e leggerezza, come, per esempio i telai e le

eliche di un drone.

Filtro di Kalman Il filtro prende il nome da Rudolf E. Kalman, un ingegnere e

matematico statunitense. L’algoritmo di filtraggio Kalman valuta lo stato di un

sistema dinamico a partire da misure soggette a rumore, ovvero a variazioni casuali.

Nel software di controllo di una scheda IMU può correggere i dati errati provenienti

dai sensori.

Firmware È il programma “di fabbrica” memorizzato in un microprocessore o

microcontrollore. Il firmware traduce le informazioni (codice macchina)

programmate per interagire con altri componenti hardware e interfacce software e/o

hardware collegate al microprocessore o microcontrollore.



Flash Temine gergale usato nel settore dei droni per ripristinare e/o immettere

codice (firmware) in un chip di controllo. In italiano si usa il verbo “flashare”. Per

esempio, “Ho flashato l’ESC” sta per “Ho scritto il firmware nell’ESC”.

Fotografia aerea Un settore in rapida crescita grazie a fotocamere sempre più

piccole e più efficienti, montabili su gimbal.

Fotogrammetria aerea Tecnica utilizzata in cartografia e topografia basata

sull’acquisizione di dati metrici tramite l’analisi di fotogrammi ripresi dall’alto.

FPV First Person View. Può essere tradotto come “visione dalla prima fila” oppure

“visione in prima persona”. Una tecnica che utilizza una telecamera a bordo e la

connessione wireless a terra per consentire un pilotaggio da terra in tempo reale, con

occhiali video tipo “goggles” o schermi che visualizzano l’uscita video delle

telecamere a bordo del drone.

Frame Telaio (vedi).

FTDI Future Technology Devices International. È il nome della società che

produce i chip per convertire i dati standard USB nelle comunicazioni seriali con

processori dotati di interfaccia UART.

GCS Ground Control Station. Software in esecuzione su un computer che riceve

informazioni di telemetria da un drone e mostra l’avanzamento e lo stato, spesso

anche altri dati del sensore e video. Può essere usato anche per trasmettere i comandiin volo al drone.

Gimbal Tradotto come giunto o sospensione cardanica, è un meccanismo per

mantenere uno strumento (per esempio una fotocamera) in posizione piana e stabile,

durante il volo. La sospensione cardanica è alla base del funzionamento del

giroscopio ed è attribuita allo scienziato cinquecentesco Girolamo Cardano, anche se

il funzionamento del giroscopi era noto anche in precedenza.

Giroscopio Il giroscopio è un dispositivo fisico rotante che tende a mantenere il

suo asse di rotazione orientato in una direzione fissa, sfruttando la legge di

conservazione del momento angolare applicata contemporaneamente a uno o più assi.

Il funzionamento di un giroscopio elettronico si basa sulla lettura dello stato di un

sensore. Il sensore è costituito da tre lamine di ceramica piezoelettrica.

Git Git è un sistema di distribuzione di software condiviso, creato da Linus

Torvalds nel 2005. Molto software open-source viene distribuito tramite GitHub, un

servizio di hosting per lo sviluppo di progetti software che usa il sistema di controllo

Git.



Goggles Occhiali per il video dotati di schermo per la visione personale. Sono

usati per l’immersione in volo FPV (vedi) con i droni.

GoPro È un marchio della società californiana Woodman Labs; produce

videocamere e fotocamere “indossabili” per riprese sportive. Si tratta di dispositivi di

dimensioni e peso ridotti, a focale fissa e obiettivo grandangolare. Usatissima per

riprese video aeree su droni.

GPS Global Positioning System (Sistema di Posizionamento Globale). Il GPS è un

sistema di posizionamento e navigazione satellitare civile. Attraverso una rete di

satelliti artificiali in orbita fornisce dati un ricevitore GPS, ovvero le sue coordinate

geografiche e l’orario. La localizzazione a terra avviene grazie alla trasmissione di un

segnale radio da parte dei satellite in orbita e l’elaborazione dei dati ricevuti da parte

del ricevitore.

Gyro Abbreviazione del termine gyroscope. Vedi Giroscopio.

HK (HobbyKing) È un’azienda di Hong Kong, specializzata per prodotti RC e

accessori per droni a prezzi accessibili. Sito ufficiale: www.hobbyking.com.

I2C Abbreviazione di Inter-Integrated Circuit . È un sistema di comunicazione

seriale utilizzato per la comunicazione diretta tra circuiti integrati. Il bus I2C è

composto da una comunicazione di tipo master/slave su due fili: uno viene usato per i

dati (SDA - Serial DAta) e uno per il clock (SCL - Serial CLock). Spesso i sensori diun drone cono collegati usando questa porta seriale.

IAP In-Application Programming. In contrasto con la tecnologia ISP, IAP

permette di flashare (vedi Flash) un microcontrollore mentre la sua applicazione è in

esecuzione.

ICSP In Circuit Serial Progammer. Tecnologia per caricare codice in un

microprocessore, solitamente tramite un connettore a sei poli. Per utilizzare questa

tecnologia, è necessario un programmatore SPI (Serial Peripheral Interface).

IDE Integrated Development Environment . Tradotto come ambiente di sviluppo

integrato, in informatica si tratta un ambiente software di progettazione legato a un

particolare linguaggio di programmazione. Un esempio di IDE è quello per

programmare la scheda Arduino.

Imbardata Manovra che descrive la rotazione di un drone su un piano attorno al

suo asse centrale.IMU Inertial Measurement Unit . Tradotto come unità di misura inerziale, è un

sistema elettronico basato su sensori inerziali, come accelerometri e giroscopi. Su un




drone, per esempio, permette di controllare e correggere le tre accelerazioni angolari

di beccheggio, rollio e imbardata. I dati provenienti da entrambi i sensori devono

essere combinati in un software per determinare il reale comportamento

dell’aeromobile. Una tecnica per fare questo è il Filtro di Kalman (vedi).

Inner loop/Outer loop Termini riferiti di solito alle funzioni di stabilizzazione e di

navigazione di un pilota automatico. La funzione di stabilizzazione deve essereeseguita in tempo reale con la frequenza di 100 volte al secondo (inner loop), mentre

la funzione di navigazione può essere eseguita una volta al secondo (outer loop) e

può tollerare ritardi e interruzioni.

INS Inertial Navigation System. Tradotto come sistema di navigazione inerziale,

include almeno un GPS, un accelerometro e un giroscopio o altri dispositivi sensibili

al moto. La navigazione inerziale calcola la posizione sulla base di una lettura GPS

iniziale, seguita dalla lettura di sensori di movimento e velocità. Utile quando il GPSnon è disponibile o ha temporaneamente perso il suo segnale.

Intervallometro È un dispositivo usato in fotografia, che consente di eseguire una

sequenza automatica di foto distanziate fra loro da un intervallo di tempo

programmabile.

ISP In-System Programming. È la caratteristica di alcuni microcontrollori e altri

sistemi embedded di essere programmati mentre sono installati in un sistema

completo. È necessaria la presenza di un programmatore ISP con interfaccia SPI. Un

tipico utilizzo di ISP tramite SPI può essere facilmente applicato in ambiente

Arduino.

JPEG (JPG) Acronimo di Joint Photographic Experts Group, è un formato di file

utilizzato in molte fotocamere digitali. I file JPG sono compressi (quindi più piccoli)

rispetto ai file RAW (vedi).

JST È un connettore elettrico prodotto da JST Mfg. Co. (Japan SolderlessTerminal). JST produce numerose serie di connettori. È un tipo di connettore per

batteria usato su molti droni. Un altro connettore popolare è di tipo Walkera (vedi). È

possibile acquistare adattatori che convertono i due tipi di connettore.

KK Il nome di controllo di volo multirotore (FC), sviluppato inizialmente da Rolf

Bakke. I modelli più recenti sono denominati KK2. Sito ufficiale:

http://www.kkmulticopter.kr.

Latitudine È la coordinata geografica corrispondente all’angolo formato da unpunto sulla superficie terrestre con il piano equatoriale. L’angolo viene misurato in

http://www.kkmulticopter.kr/



gradi sessagesimali. La latitudine può assumere valori da 0 a 90 gradi Nord e da 0 a

90 gradi Sud.

Lift Termine inglese per Portanza (vedi).

LiPo Lithium Polymer. Batteria LiPo (vedi).

Livello giocattolo I droni definiti a livello giocattolo di solito sono quadricotterimolto economici. Data la loro scarsa qualità sono da considerarsi un po’ usa e getta.

Livello hobbistico Un passo avanti rispetto al drone giocattolo. Questi droni sono

progettati per una migliore affidabilità e funzionamento anche per operazioni di

qualità semiprofessionale.

Longitudine È la coordinata geografica che indica la distanza angolare da Est a

Ovest, in riferimento al meridiano di Greenwich (meridiano 0). La longitudine viene

misurata in gradi sessagesimali. Può assumere valori da 0 a 180 gradi Est e da 0 a180 Ovest (W, dall’inglese West).

LOS Line Of Sight . Tradotto come linea di vista, è il percorso ottico fra un

trasmettitore e ricevitore. Significa che il drone deve essere sempre visibile a occhio

nudo dal pilota durante il volo.

Magnetometro Strumento elettronico che ha le funzioni di una bussola digitale.

Un magnetometro a tre assi permette di orientare il drone sulle tre coordinate terrestrigrazie al firmware utilizzato dalla centralina di volo.

mAh milliAmpere-hour. Il milliampere/ora è pari a un millesimo di ampere/ora.

Questa unità di misura viene utilizzata soprattutto nella misura della carica di

batterie. Equivale a un milliampere erogato per 3600 secondi (1 ora). Nel settore dei

droni, le batterie LiPo vanno da 50 a 20000 mAh e oltre.

MAV Micro Air Vehicle. Tradotto come micro veicolo aereo, il MAV ha

dimensioni ridotte intorno ai 15 cm o meno. Vengono impiegati come “aerei insetto”per l’osservazione a distanza di ambienti pericolosi o per semplice divertimento.

MAVLink Micro Air Vehicle Link è un protocollo di comunicazione per MAV

usato da molti produttori di firmware come, per esempio, della linea ArduCopter,

ArduPlane e ArduRover.

MCU Micro Controller Unit . Nel campo dell’elettronica digitale l’unità

microcontrollore (microcontroller) è un dispositivo integrato su singolo chip

generalmente impiegato in sistemi embedded o per specifiche applicazioni dicontrollo.



Microcontrollore Un microcontrollore (talvolta abbreviato come uC o MCU) è un

circuito integrato collegabile a periferiche esterne. È dotato di una memoria interna e

di un ingresso/uscita per la programmazione. I programmi vanno memorizzati nella

memoria flash interna (EEPROM). I microcontrollori sono progettati per applicazioni

embedded, in contrasto con i microprocessori utilizzati nei personal computer.

MK (Mikrokopter) Mikrokopter è un’azienda tedesca iniziata nel 2006 da HolgerBuss e Ingo Busker. MikroKopter ha utilizzato un team di piloti per sviluppare una

piattaforma con grande stabilità e abbastanza potente per sollevare un carico utile di

diversi chilogrammi. Sito ufficiale: http://www.mikrokopter.de.

Mobius Camera Una popolare telecamera leggera costruita appositamente per

droni. Ha la capacità di riprese video HD e immagini fisse con un intervallometro

interno.

Mod Abbreviazione di Modification. Nell’ambiente del fai-da-te, si riferisce alla

tendenza di modificare continuamente le proprie creazioni.

Motore senza spazzole Vedi motore Brushless.

Multicottero Un veicolo aereo con più rotori (eliche sempre orizzontali). Il

termine include tricotteri, quadricotteri, esacotteri, ottocotteri e così via.

Multiwii Software open-source di uso generale, inizialmente sviluppato per

supportare giroscopi e accelerometri della console Nintendo Wii. Ora è utilizzato per

controllare aeromobili multirotore. Il software è installato su molti circuiti basati su

Arduino.

NAZA Una centralina di volo elettronico prodotto da DJI. La scheda NAZA

contiene un chip principale con giroscopio, accelerometro e altimetro barometrico.

Sono disponibili moduli opzionali GPS e bussola.

NG Copter Software (NGOS) Il software UAVP-NG, chiamato NGOS, è inesecuzione su una CPU ARM7 LPC2148. Si tratta di una struttura modulare con un

Hardware Abstraction Layer (HAL) con algoritmi di controllo per diversi hardware

(come quadricotteri, esacotteri, ottocotteri, in diverse configurazioni). I controllori di

volo (algoritmi di controllo) sono modulari, ed è anche possibile cambiare il

controller utilizzato durante il volo. Le personalizzazioni possono essere effettuate

tramite i comportamenti definiti dall’utente.

NG UAVP Si tratta di un progetto open-source, basato su community, per costruireun moderno multicottero in autonomia di volo. L’abbreviazione UAVP sta per

Universal Aerial Video Platform ovvero Piattaforma Video Aerea Universale. Lo

http://www.mikrokopter.de/



scopo è quello di fornire gli elementi necessari per costruire un oggetto volante ideale

per fare video e foto aeree (fotografia aerea), ma anche per puro divertimento al

chiuso o all’aperto. Sito ufficiale: http://ng.uavp.ch.

NG UAVP Hardware Il nuovo UAVP-NG Hardware 0.24 mini è costituito da un

circuito stampato di 5,5 centimetri x 5,5 centimetri su 4 strati con funzionalità di

centralina di volo (FC). Contiene la CPU principale LPC2148 a 32 bit. La CPUchiamata RC/Cam-Controller (RCC) è situata su una piccola scheda separata, che

può essere eventualmente collegata alla scheda FC. Inoltre, è disponibile un PCB per

l’antenna GPS, un adattatore JTAG, un pulsante PCB, una bussola esterna e, come

accennato prima, il PCB per RCC.

NMEA National Marine Electronics Association. Standard per le informazioni

GPS. Questo protocollo si basa sullo scambio di dati fra la sorgente, detta talker, che

può soltanto inviare i dati (sentences) e il ricevitore, detto listener, che può soltantoriceverli.

OSD On-Screen Display. Un modo per integrare i dati (spesso nella telemetria) nel

flusso video in tempo reale dall’aeromobile a terra. In pratica sono informazioni che

si sovrappongono all’immagine video. Di solito vengono mostrati i dati di telemetria,

come la durata della batteria, l’altitudine, dati dei sensori e così via.

Ottocottero Un veicolo aereo con otto rotori.Payload Tradotto come carico utile o carico pagante, è la quantità di peso che il

veicolo aereo può sollevare oltre a se stesso e alle batterie.

PCB Printed Circuit Board. Chiamata anche circuito stampato o basetta, si tratta di

una scheda progettata e fabbricata per uno scopo specifico e per un uso definitivo, al

contrario di una scheda di prototipazione (Breadboard, vedi), che invece può essere

riutilizzata per molti progetti.

PCM Pulse Coded Modulation. È una codifica usata per rappresentare

digitalmente segnali analogici campionati. È il formato standard dell’audio digitale

nei computer, compact disc, telefonia digitale e altre applicazioni audio digitali. In un

flusso PCM, l’ampiezza del segnale analogico viene campionato a intervalli regolari

uniformi e ciascun campione è quantizzato al valore più vicino in un intervallo di

passaggi digitali. È utile per i sistemi di comunicazione ottica, come nei migliori

trasmettitori/ricevitori RC.

Phantom Marchio di un popolare quadricottero RTF prodotto da DJI. Sitoufficiale: http://dji.com.

http://dji.com/

http://ng.uavp.ch/



PIC Pilot In Command. Tradotto come comandante dell’aeromobile, si riferisce a

un requisito che impone il controllo diretto di un UAV da parte del pilota.

PID Proportional Integral Derivative. Si tratta del controllo Proporzionale

Integrale Derivativo, chiamato semplicemente controllo PID. È un sistema in

retroazione impiegato nei sistemi di controllo aereo. Tramite l’immissione del valore

corrente, il sistema è in grado di reagire a un eventuale errore positivo o negativoportando il valore verso 0.

Pixhawk La generazione successiva di autopiloti a 32bit, succeduta ad APM. Una

collaborazione tra 3D Robotics e il team PX4 presso ETH, l’università tecnica di

Zurigo. Sito ufficiale: https://pixhawk.org.

POI Point Of Interest . Punto di interesse, indica un posto verso il quale un drone

dovrebbe mantenere puntata una telecamera.Portanza La portanza di solito viene riferita all’ala di un velivolo. È la risultante

della forza aerodinamica calcolata in direzione perpendicolare alla direzione

dell’aria.

PWM Pulse Width Modulation. Tradotto come modulazione della larghezza

dell’impulso, è una tecnologia che sfrutta una serie di segnali digitali a onda quadra

modulabili in larghezza. Vengono utilizzati nel controllo RC per pilotare servi e

regolatori di velocità (ESC). Il duty cycle della forma d’onda, ovvero la larghezzadell’impulso, è proporzionale al periodo di tempo e viene espresso in percentuale da

0 a 100. In un motore servo o un ESC, un duty cycle basso corrisponde a un basso

regime di giri. Un duty cycle alto corrisponde a un alto regime di giri. Il

comportamento impulsivo del segnale digitale può essere paragonato a un controllo

analogico.

Quadricottero Un veicolo aereo che utilizza quattro rotori.

R/C Un altro modo di scrivere RC, ovvero Radio Controlled.

RAW Formato di file usato in alcune macchine fotografiche per immagini digitali

fisse. I file RAW contengono tutte le informazioni dell’immagine ripresa della

fotocamera e non sono compressi come i file JPG.

RC Radio Controlled. Si riferisce alla maggior parte dei droni che sono controllati

da trasmettitori radio o anche da uno smartphone o da un tablet.

RC Controller Si riferisce al software che riceve i comandi dal pilota tramite RC,quindi li elabora e infine li passa alla centralina di volo.

RF Radio Frequency. Tradotto come radio frequenza.

https://pixhawk.org/



RFI RF Interference. Interferenza radio, ovvero disturbi di ricezione e

trasmissione sulla stessa frequenza o frequenze vicine.

ROI Region of Interest . Regione di interesse, simile a POI (punto di interesse,

vedi).

RPM Revolutions Per Minute. I giri al minuto, riportati con RPM o con giri/min,

sono un’unità di misura della velocità di rotazione. Si riferisce al numero di giri o

cicli compiuti in un minuto da organi rotanti di una macchina.

RTF Ready to Fly. Tradotto come pronto al volo, nel campo dei droni è il

riferimento a un prodotto che viene venduto completo di tutto e pronto a essere

utilizzato senza nessuna installazione particolare.

RTL Return To Launch. Ritorno al punto di lancio. Termine che si riferisce alla

funzione di riportare il drone alla posizione di lancio, ovvero dal punto in cui èdecollato.

Rudder – Timone Nei radiocomandi o software per droni abbreviato in RUD,

sinonimo di Yaw, ovvero imbardata o imbardare.

RX Abbreviazione per ricevitore o ricezione.

SB Sensor Board: scheda di controllo dei sensori (giroscopio, ACC, bussola e così

via).SB Controller Si riferisce al software che elabora gli input dai sensori, passando i

dati alla centralina di volo.

Sensore a ultrasuoni Un sensore che utilizza le onde sonore. Nei droni vengono

impiegati per determinare la distanza da terra facendo rimbalzare le onde sonore.

Nell’uso normale, funzionano solo per distanze di pochi metri dal suolo o da un’altra

superficie.

Sensore di pressione barometrica Un dispositivo che utilizza letturebarometriche per determinare l’altitudine. In combinazione con altri sensori, questo

sensore può contribuire a determinare l’altezza da terra del drone.

Sensore di prossimità Misura la distanza tra un drone e un oggetto, senza contatto

fisico con l’oggetto.

Sensore di temperatura Misura la temperatura relativa dell’ambiente fisico di un

drone.Sensore di umidità Misura l’umidità relativa nell’ambiente operativo fisico di un

veicolo aereo.



Servo Abbreviazione di servomotore. Nei droni aerei, questi particolari motori

vengono utilizzati per diverse attività, per esempio, per il pan&tilt delle telecamere o

per regolare i carrelli o per altre attività controllabili via radio da terra.

Shield Nell’ambiente Arduino è una scheda studiata appositamente per essere

inserita sopra la scheda Arduino allo scopo di aggiungere una o più funzioni

specifiche, come GPS, bussola, ACC e così via.

SiRF III SiRF è un marchio di processori della SiRF Technology Holdings,

progettati per sistemi GPS. L’architettura SiRFstar III viene usata per applicazioni

wireless per reti 2G, 2.5G e 3G. La tecnologia è stata adottata da molti produttori di

GPS, come TomTom, Garmin e Magellan.

Sistema di illuminazione Luci individuali o circuiti di illuminazione su un drone,

tipicamente realizzati con diodi LED per indicare funzioni come il rilevamento di

satelliti GPS e l’attivazione/disattivazione dei motori.

Spazio aereo Si riferisce alla spazio esterno che può essere regolamentato da enti

locali, in base ad accordi nazionali e internazionali. Nel regolamento ENAC per gli

APR lo spazio aereo V70 è volume di spazio di 70 m di altezza massima dal terreno e

di raggio di 200 m. Lo spazio aereo V150 è volume di spazio di 150 m di altezza

massima dal terreno e di raggio di 500 m.

SPCM Super PCM . Simile alla tecnologia PCM, ma con una frequenza piùelevata, consentendo più canali (10-12 anziché 7-8).

SPI Serial Peripheral Interface. È un sistema di comunicazione tra un

microcontrollore e altri circuiti integrati. L’interfaccia utilizza i seguenti bus: MISO

(Master Input Slave Output), MOSI (Master Output Slave Input), SCLK (Serial

Clock) e CS (Chip Select o reset).

Telaio In inglese frame. È la struttura che supporta i componenti di un drone:

motori, ESC, centralina, sensori e così via.

Telemetria Si riferisce a una connessione bidirezionale tra un drone e il controllo

radio. Con la telemetria è possibile, per esempio, la visualizzazione della carica

residua della batteria oppure la modalità di volo e molte altre informazioni su

Mission Planner (vedi).

Termopila Un rilevatore a infrarossi. Spesso usato a coppie per misurare

l’inclinazione e il beccheggio.

Throttle Termine traducibile con “gas”. È il controllo per aumentare o diminuire il

numero di giri (velocità) dei motori brushless di un drone.



TX Abbreviazione di trasmettitore o di trasmissione.

UART Universal Asynchronous Receiver Transmitter. Circuito integrato adibito

alla trasmissione e ricezione di dati seriali. Tecnologia usata, per esempio, nelle

interfacce RS-232 o nei modem.

UAS Unmanned Aerial-vehicle System. Si riferisce a un sistema di volo non

pilotato dall’uomo.

UAV Unmanned Aerial Vehicle. Veicolo aereo non pilotato dall’uomo. In campo

militare, questi velivoli sono chiamati sempre più spesso Unmanned Aerial Systems

(UAS), per riflettere il fatto che l’aereo è solo una parte di un sistema complesso

terra-aria. Robot autonomi terrestri sono chiamati Unmanned Ground Vehicles

(UGV) e sommergibili robot sono chiamati Autonomous Underwater Vehicles

(AUV). Imbarcazioni robot di superficie sono chiamate Unmanned Surface Vehicles

(USV).

UBEC – Universal BEC Si tratta di un BEC standalone, ovvero un’unità autonoma

di commutazione in grado di ridurre la tensione delle LiPo a 5 V per alimentare

centraline di volo e altri accessori a bordo del drone.

Video/Audio Capacità di trasmissione/ricezione video e/o audio tramite

un’apposita scheda sul drone.

WAAS Wide Area Augmentation System. È un sistema di miglioramento del GPS.Si riferisce a un sistema di satelliti e stazioni terrestri che forniscono correzioni dei

segnali GPS, dando una migliore precisione della posizione GPS fino a cinque volte.

Walkera Marchio di droni sviluppati da Guangzhou Walkera Technology. Sito

ufficiale: http://www.walkera.com.

Waypoint Si riferisce a una posizione definita da un insieme di coordinate che

identificano un punto geografico. I waypoint vengono utilizzati per la mappatura dimissioni autonome. Il concetto di waypoint è legato all’uso di dispositivi GPS a

bordo del drone tramite software in grado di pianificare la missione di volo.

WOT Wide Open Throttle. Termine traducibile come “a tutto gas”.

Xbee È il nome del marchio di Digi International dato a una famiglia di modem

basati con protocollo ZigBee. Vengono usati per trasmissioni wireless WPAN. Sito

ufficiale: http://www.digi.com.

Yaw Termine inglese per Imbardata (vedi).

http://www.digi.com/

http://www.walkera.com/



ZigBee Uno dei principali standard di comunicazione senza fili, la tecnologia

ZigBee rientra nello standard IEEE 802.15.4, per reti WPAN (Wireless Personal Area

Networks). Si basa sull’uso di piccole antenne montate su piccoli modem digitali per

la ricezione e la trasmissione di dati. Questo standard viene utilizzato principalmente

nei modem Xbee (vedi).



Indice



Introduzione

Dedicato a tutti gli amanti del volo

Capitolo 1 - Da dove iniziare

Breve storia del drone

Tipi di drone

I giorni nostri

Cosa offre il mercato

Capitolo 2 - Come vola un drone

L’elicottero

Il multicottero

Configurazione del drone

Controllo dell’elevazione

Controllo del beccheggio

Controllo del rollio

Controllo dell’imbardata

Capitolo 3 - Componenti di un drone

Telaio

Motori

ESC

Eliche

Batteria

Centralina di volo

VR Brain

IMU



GPS

Sistema di controllo radio

Telemetria

Gimbal

Videocamera

Accessori

Monitor video

Ringraziamenti

Capitolo 4 - Drone fai-da-te

Drone pronto al volo o in kit?Scelta del kit di montaggio

Realizzare il proprio drone online

Assemblaggio del drone

Capitolo 5 - Missione di volo

Primo avvio

Scelta del tipo di telaio

Calibrazione della bussola

Calibrazione dell’accelerometro

Calibrazione del radiocomando

Prima del volo

Impostazioni FailSafeMontaggio dei piedi

Montaggio delle eliche

Il primo volo di prova

DroidPlanner

Piano di volo

Capitolo 6 - MultiWii e Arduino

Premessa



MultiWii

Flyduino

MultiWiiConf

OpenTX

Arduino UNO e MPU-6050

Capitolo 7 - Imparare a volare

Imparare da soli

Lezioni di volo

La burocrazia oltre la pratica

Scuole per piloti SAPRAssicurazione obbligatoria

Capitolo 8 - La videoripresa aerea

Avvertenza

Videoriprese amatoriali

Videoriprese professionali

Ripresa aerea

Tecniche di ripresa video

Montaggio video

Capitolo 9 - Normativa ENAC

Cosa dice la legge

Sezione I – GeneralitàArticolo 1 – Premessa/Introduzione

Articolo 2 – Applicabilità

Articolo 3 – Scopo

Articolo 4 – Fonti normative

Articolo 5 – Definizioni e Acronimi

Articolo 6 – Impiego dei SAPR

Articolo 7 – Classificazione dei SAPR



Sezione II – Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto con mezzi aerei di massa

massima al decollo minore di 25 kg

Articolo 8 – Requisiti per l’impiego dei SAPR

Sezione III – Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto con mezzi aerei di massa

massima al decollo maggiore o uguale a 25 kg

Articolo 9 – Registrazione e identificazione

Articolo 10 – Aeronavigabilità

Articolo 11 – Certificato Acustico

Articolo 12 – Autorizzazione dell’operatore

Articolo 13 – Organizzazione dell’operatore

Articolo 14 – Manutenzione del SAPR

Articolo 15 – Comunicazione di eventi

Articolo 16 – Regole dell’Aria

Sezione IV – Disposizioni Generali per i Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto

Articolo 17 – Pilota

Articolo 18 – EquipaggiamentiArticolo 19 – Data Link

Articolo 20 – Assicurazione

Articolo 21 – Security

Articolo 22 – Protezione dei dati e privacy

Sezione V – Aeromodelli

Articolo 23 – Generalità

Sezione VI – Disposizioni finali

Articolo 24 – Sospensione e Revoca

Articolo 25 – Tariffe

Articolo 26 – Decorrenza

Assicurazione obbligatoriaSanzioni

Pier Calderan - Droni DIY Il Manuale Per Hobbisti e Maker (2015)

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