In base a un report del 2014 condotto dalla società di ricerche di mercato Teal Group, i droni rappresentano uno dei mercati più dinamici nel settore aerospaziale mondiale. La stima delle spese nel settore dei droni raddoppierà nel corso dei prossimi 10 anni dalle attuali spese mondiali di 6,4 miliarsi di dollari agli 11,5 miliardi di dollari nel 2020.
In termini di segmentazione del mercato, il report stima che il mercato dei droni e dei veicoli aerei non pilotati (UAV) rappresenta una clientela militare all'89% e una civile all'11%. Si prevede che le percentuali possano passare all'86% per il settore militare e al 14% per quello civile entro il 2020. Via via che i prezzi dei droni commerciali e di quelli per gli appassionati calano, diventano disponibili molte applicazioni civili. I modelli per gli appassionati oggi costano solamente 100 dollari e un drone a 4 rotori progettato per uso commerciale e dotato di videocamera HD può essere acquistato per un prezzo approssimativo di 1000 dollari. Altri droni commerciali più sofisticati possono avere un prezzo considerevolmente più alto. La loro crescente popolarità la si deve in particolare a un confronto dei costi molto favorevole con l'utilizzo di aeromobili pilotati ad ala fissa che hanno gli stessi compiti.
Le aziende immobiliari e le imprese di costruzione edili stanno già facendo uso dei droni per le indagini terrestri e la fotografia aerea. Le società di energia-spesso all'avanguardia dal punto di vista delle innovazioni-stanno facendo uso dei droni a fini esplorativi, di mappatura, documentazione e indagini di campo. Nella maggior parte delle applicazioni commerciali di oggi, la componente chiave del drone è la fotocamera HD. Altri sistemi sono semplicemente dei mezzi per portare la telecamera in alto e renderla mobile.
Qualsiasi azienda con asset geograficamente diversi che si estendono in zone relativamente spopolate-come ad esempio i servizi pubblici, fattorie, ranch e società di telecomunicazioni-possono far uso dei droni per indagini, monitoraggio, controllo dell'inventario e per applicazioni come l'irrorazione delle colture. Altri mercati includono l'applicazione della legge, ricerca e salvataggio e trasporto merci leggero ad aree inaccessibili.
Anche se spesso i termini "drone" e "UAV" vengono usati in modo interscambiabile, possiamo fare una distinzione per cui un drone è controllato da un pilota a terra mentre un UAV è in grado di volare autonomamente.
Design dei droni commerciali
A differenza delle applicazioni militari nelle quali il drone è il più delle volte un velivolo ad ala fissa che prende quota da una pista di atterraggio, esso è alimentato da un carburante per velivoli ad alto numero di ottani, e può raggiungere grandi distanze, i droni commerciali per gli appassionati tendono ad avere dei design molto simili a quelli di un elicottero e sono alimentati a batteria. Rotori multipli (spesso in un sistema di 4 o 5 rotori) creano un potente sistema di propulsione che non richiede una pista d'atterraggio. Un altro vantaggio dei droni costruiti per le applicazioni militari è che i rotori stessi vengono utilizzati per un sottosistema di controllo del volo. I rotori possono essere inclinati per manovrare il velivolo in tre dimensioni.
Da una prospettiva ingegneristica, i droni sono dei complessi sistemi dotati di molti sottosistemi intercorrelati che diventano importanti per le missioni. Questi comprendono:
•Propulsione: eliche, motori elettrici, ecc.
•Controllo e navigazione: controllori di volo, GPS, giroscopi, sensori altimetrici e specifici per la missione.
•Alimentazione: oggi troviamo di solito batteria e sistemi di ricarica, anche se per questo settore c'è un ampio margine di miglioramento e innovazione. I motori rotativi Wankel vengono testati, ad esempio, per via delle loro caratteristiche a bassa vibrazione.
•Comunicazione tra i sottosistemi e terra-aria. In molte circostanze, i droni si affidano a un pilota umano che li controlla da remoto. Gli UAV autonomi per uso commerciali al momento vengono prodotti in maniera attiva.
•Payload: telecamera, memoria video, merci o merci di consumo come i pesticidi per l'irrorazione delle colture.
•Telaio: carrello di atterraggio e altre componenti strutturali.
•Il software gioca un ruolo di primo piano per la maggior parte dei sottosistemi hardware.
Open Source
Il recente picco nell'attività dei droni commerciali arriva in un momento in cui la comunità open source diventa sempre più importante. Per questo motivo, è probabile che il design dei droni godrà di una penetrazione di mercato molto inferiore rispetto ai sistemi operativi di proprietà, al software applicativo e persino all'hardware.
Circa un anno fa, ad esempio, la Linux Foundation-in collaborazione con le aziende di tecnologia leader nel settore-ha introdotto il progetto open source Dronecode Project. L'obiettivo del progetto è quello di fornire una struttura governativa neutrale e di coordinare i finanziamenti per le risorse e gli strumenti di cui la comunità ha bisogno.
Tra i membri fondatori rientrano società presenti nella classifica redatta dalla rivista Fortune "Fortune 500", come ad esempioIntereQualcomm, ma all'adesione troviamo in particolare 3D Robotics, jDrones, Laser Navigation, SkyWard, Squadrone Systems, Walkera e Yuneec. Dronecode comprende la piattaforma software UAV APM/ArduPilot e il codice associato, il quale, fino al 2014, era in host da 3D Robotics. Più di 1200 sviluppatori stanno lavorando su Dronecode Project con più di 150 codici al giorno impiegati su vari progetti. Esempi di progetti comprendono APM/ArduPilot, Mission Planner, MAVLink e DroidPlanner.
"I software open source e lo sviluppo collaborativo rappresentano tecnologie avanzate nelle aree più alla moda e all'avanguardia," ha detto Jim Zemlin, direttore esecutivo di Linux Foundation. Il Dronecode Project rappresenta in ciò un perfetto esempio. Diventando un progetto collaborativo della Linux Foundation, la comunità Dronecode Project riceverà il supporto richiesto per un progetto di grande portata come questo, esattamente nel momento di un importante passo avanti. Il risultato porterà a un'innovazione ancora più grande e a una piattaforma comune per i progetti open source sui droni e sulla robotica.
Test
Nonostante i droni presentino molte sfide ingegneristiche, il test è una di quelle sfide che può potenzialmente abbattere il budget per lo sviluppo del progetto e creare ritardi sui tempi di commercializzazione. Il test è necessario per far sì che il drone sia sicuro nel volo e possa portare a termina la sua missione con elevata affidabilità. Di solito, la sperimentazione su campo viene utilizzata per raggiungere questi obiettivi per molti prodotti. Con i droni, questo è un processo arduo poiché le condizioni di uno specifico ambiente possono anche non essere ripetibili. Gli ingegneri adibiti a condurre i test devono individuare la gamma di ambienti operativi e spesso devono visitarli per poter fare le prove sul campo.
Dopo che hanno individuato gli ambienti appropriati per i test, gli ingegneri devono vedersela con le normative locali, che complicano ulteriormente il processo. Anche se il test su campo non può essere eliminato, pare che una buona parte di esso possa essere condotta in laboratorio. Le aziende che si occupano di condurre i test e che hanno dimestichezza con la simulazione di ambienti per i test nei laboratori e per l'approvazione e l'accettazione della tecnologia cellulare hanno sfruttato la loro conoscenza per sviluppare dei test simulativi da laboratorio per i droni.
L'ambiente RF è altrettanto importante quanto l'ambientazione fisica poiché questo è ciò che influenza la comunicazione terra-aria. I test con un emulatore di canale permette agli ingegneri di creare un ambiente RF controllabile che corrisponde a un collegamento tra il controllore radio e il drone. Parametri testabili includono il supporto al multipath, la velocità del drone, supporto alla mobilità, topografia e altri fattori ambientali.
Conclusioni
I droni stanno avendo un impatto sul mercato perché possono raccogliere informazioni-e consegnare carichi leggeri-a spese più basse e in maniera più sicura rispetto ai velivoli pilotati dall'uomo. Mentre le trasmissioni video e la fotografia rappresentano il nucleo delle applicazioni dei droni di oggi, non è difficile immaginare applicazioni che usano i droni per rifornire comunità isolate di medicinali o parti di ricambio per elettrodomestici o veicoli. A tal riguardo, due importanti sviluppi tecnologici comprendono l'adozione di un paradigma open source mentre la tecnologia drone è ancora in divenire; e, l'utilizzo di un'emulazione di canale RF per semplificare i test di comunicazione terra-aria, riducendo così il numero dei test eseguiti su campo.