I droni autonomi a ricarica automatica possono rafforzare la sicurezza dei trasporti in Europa
Attualmente, le ispezioni di ferrovie e ponti in Europa si affidano a persone che svolgono il loro lavoro a piedi o in elicottero, il che presenta dei limiti in termini di sicurezza, costi e precisione. Per affrontare queste sfide, esperti industriali e di ricerca nel campo dell’ispezione delle infrastrutture, della raccolta di energia, dell’intelligenza artificiale, delle comunicazioni e della tecnologia dei droni hanno unito le forze nel progetto Drones4Safety, finanziato dall’UE. Il loro obiettivo era quello di sviluppare un sistema di droni cooperativo, autonomo e in continuo funzionamento che potesse essere utilizzato dagli operatori del trasporto. «La tecnologia di Drones4Safety promette di rivoluzionare il processo di ispezione, rendendolo più efficiente e meno dipendente dalle risorse umane», afferma Emad Samuel Malki Ebeid, coordinatore del progetto Drones4Safety dell’Università della Danimarca meridionale.
Funzionalità del sistema di droni
Alimentato dall’intelligenza artificiale (IA), il sistema Drones4Safety include capacità di volo autonomo e di ricarica automatica, nonché di operare in sciami e di rilevamento di guasti. Le principali sfide del progetto sono state affrontate con tecnologie avanzate a onde millimetriche per potenziare le capacità di rilevamento, con sistemi multiprocessore su chip per compiti ad alta intensità di elaborazione e con la progettazione di una robusta gabbia di Faraday per proteggere i droni dalle interferenze elettromagnetiche.
Una soluzione per la raccolta di energia
I droni non solo sono in grado di volare, ma anche di ricaricarsi autonomamente utilizzando i cavi ferroviari e della linea elettrica. Quando il livello della batteria del drone è basso, il drone si dirige autonomamente verso la linea elettrica aerea più vicina. La navigazione è guidata da un software di IA basato su cloud e dai segnali dei sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS) e del sistema europeo di copertura per la navigazione geostazionaria (EGNOS). «Questi droni sono dotati di sistemi di navigazione di bordo che utilizzano sensori per rilevare e localizzare le linee elettriche, consentendo loro di dirigersi verso la linea attiva per la ricarica», spiega Ebeid. I ricercatori dovevano progettare un metodo per collegare i veicoli a tale fonte di energia. I partner del progetto Fraunhofer e NEAT hanno sviluppato due meccanismi per la ricarica da linee a corrente alternata e continua. Il dispositivo di raccolta a corrente alternata funziona in base al concetto di induzione, sfruttando il campo magnetico oscillante delle linee elettriche. Il dispositivo di raccolta a corrente continua, che si adatta perfettamente al sistema ferroviario, converte il livello di tensione di linea CC nel livello di tensione del drone utilizzando metodi di commutazione rapida e di dissipazione del calore.
Sistema a sciame
Gli algoritmi per il funzionamento in sciami sono nuovi per il settore dei droni. L’obiettivo era quello di delegare i compiti tra più droni, migliorando l’efficienza delle ispezioni grazie a una configurazione comune di condivisione e sincronizzazione delle informazioni. Drones4Safety ha sviluppato con successo algoritmi di sciame incentrati sulla pianificazione del percorso e sul volo in formazione, che comprendono anche l’evitare gli ostacoli e le collisioni, nonché la protezione dalle minacce alla sicurezza informatica.
Rilevamento dei guasti reso possibile dall’IA
L’IA svolge un ruolo importante nel progetto: le immagini acquisite dai droni vengono trasmesse a un server cloud, dove algoritmi addestrati rilevano eventuali difetti dell’infrastruttura durante l’ispezione. Il fornitore di software di IA Alteia ha supervisionato lo sviluppo degli algoritmi di intelligenza artificiale, addestrandoli con immagini di guasti riscontrati in ferrovie e ponti in un ambiente reale. Il sistema Drones4Safety è stato collaudato presso il ponte di Asti, in collaborazione con il partner del progetto Eucentre, e presso il centro di collaudo ferroviario di Siemens in Germania, con il supporto di ARIC. Il progetto prevede il lancio di una start-up per offrire la soluzione come servizio al mercato.
Parole chiave
Drones4Safety, droni, trasporti, ferrovie, ponti, raccolta di energia, intelligenza artificiale, IA
