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Come funziona un drone?

Alla scoperta delle componenti principali che formano l’anatomia di un drone

Se siete sempre stati incuriositi da quegli oggetti volanti a quattro eliche che vedete sfrecciare nei cieli italiani da qualche anno, di cui vedete online continuamente video, e di cui tutti parlano… Beh allora siete nel posto giusto: Droniamo è qui per aiutarvi a capire cos’è un drone e ancora più importante, come è fatto un drone in tutte le sue componenti.

Un drone è un aeromobile a pilotaggio remoto o APR: è un velivolo caratterizzato dall’assenza del pilota umano a bordo. Il suo volo è controllato dal computer a bordo del velivolo, sotto il controllo remoto di un navigatore o pilota.
Quindi la caratteristica fondamentale per distinguere un drone è il fatto che il velivolo venga controllato da un pilota umano che non si trova a bordo, ma che controlla “in remoto” e quindi a distanza grazie a comandi trasmessi al drone.
Il termine drone è anche il termine anglosassone che indica il fuco, ovvero il maschio dell’ape, che in comune con un quadricottero ha la capacità di volare e il forte ronzio emesso in volo.
Pare infatti che questo termine fu adottato dagli inglesi intorno alla seconda guerra mondiale per descrivere oggetti volanti pilotati a distanzi utilizzati come bersagli per le esercitazioni militari.
I droni si dividono in due macro categorie: multirotori (multirotor) e alafissa (fixed wing), In questa veloce guida per principianti o futuri principianti analizziamo l’anatomia di un drone multirotore.

Quindi esattamente com’è fatto un drone? Andiamo velocemente a vedere quali sono le principali componenti che formano un drone moderno.

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Telaio (frame)

Quando parliamo di telaio del drone si fa riferimento alla struttura portante su cui le diverse componenti sono montate. La forma di questa struttura varia a seconda del numero dei rotori: un drone può avere quattro eliche (quadricottero) oppure sei eliche (esacottero) o anche di più. I materiali con cui i telai sono realizzati sono diversi, come legno, plastica, alluminio, carbonio. La scelta del materiale costruttivo determina alcuni fattori chiave, come il volo del drone, il suo peso, la durata di volo e la sua resistenza agli urti.

telaio in carbonio di un drone da corsa

Telaio di un drone da corsa con alcune parti in carbonio.

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Flight Controller

Per quanti piloti di droni super-esperti ci siano là fuori nessuno di loro sarà mai abbastanza abile nel controllare simultaneamente la velocità di rotazione dei singoli 4 motori del quadricottero, per bilanciare il drone in volo stazionario. Qui è dove il Flight Controller (FC) entra in gioco: ogni input dato dal pilota con il radiocomando verrà interpretato dal FC, che deciderà la diversa potenza da erogare ai singoli motori per completare la manovra richiesta. Il flight controller è il vero “cervello” del nostro drone, l’unità che processa tutti i dati di volo contemporaneamente ed anche l’unità che gestisce la “natura” del drone: un drone per gare FPV avrà un determinato FC diverso da un drone per riprese aeree. Molti Flight Controller usano dati ricavati da diversi sensori a lui collegati, per i loro calcoli, come giroscopi, barometri, GPS o sistemi di rilevamento degli ostacoli.

flight controller chip per un drone

Il Flight Controller: il vero “cervello” del drone.

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Motori (Engines) e Electronic Speed Control (ESC)

Come abbiamo detto un drone può avere diversi motori, in effetti anche diversi nomi in base al numero di motori: se sono 3 tricottero, 4 quadricottero, 6 esacottero, oppure 8 ottocottero. I motori elettrici montati sui droni sono solitamente motori brushless ovvero “senza spazzole”: questo genere di motori funziona senza bisogno di contatti elettrici striscianti (ossia le “spazzole”) sull’albero motore; in questo modo avranno meno resistenza meccanica, nessun rischio di scintille e minor peso. Ma è grazie all’ Electronic Speed Control (ESC) che i motori brushless si collegano al Flight Controller: l’ESC riceve il comando dal flight controller e lo trasferisce ai motori. Questa piccola scheda elettronica consente quindi alle eliche, di girare in entrambi i sensi e a velocità variabili.

dettaglio motore drone dji phantom senza elica

Il dettaglio del motore di un Phantom senza elica agganciata.

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Eliche/Rotori (Propeller)

Sono sempre da montare sui motori del drone e ruotano in base alla potenza erogata dal pilota attraverso il radiocomando. Generalmente realizzate in plastica o in fibra di carbonio, per caratteristiche ottimali di peso e sicurezza.

elica in carbonio di un drone

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Para eliche (Propeller Guard)

Carene in plastica super leggere che montate sul drone proteggono il corpo del drone, ma soprattutto le eliche da possibili urti accidentali. Particolarmente indicate per principianti e droni che volano indoor.

para-eliche-sicurezza-drone

Non è mai troppo tardi per montare dei bellissimi para-eliche colorati.

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Radiocomando (Transmitter)

Grazie al radiocomando potrai pilotare il drone e impostare diverse opzioni di volo. Alcuni modelli di drone prevedono l’utilizzo dello smartphone o tablet insieme al radiocomando per pilotare il drone; altri modelli invece possono essere pilotati solo con lo smartphone. Nel sistema radio classico troviamo un radiocomando e un ricevitore che si interfacciano con il Flight Controller. Molto spesso la frequenza più utilizzata per questo tipo di radiocomandi è quella dei 2.4 GHz.

radiocomando con tablet del drone solo 3d robotics

Il radiocomando con tablet del drone Solo 3D Robotics.

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Batterie Li-Po

Le batterie a Polimeri di Ioni di Litio (Lithium-ion Polymer Batteries), sono nate e si sono sviluppate in Russia sotto segreto militare. Grazie al disfacimento dell’Unione Sovietica la tecnologia è stata resa comune nei primi anni ’90 e sono state messe in commercio a partire dal 1996. È grazie a loro che siamo in grado di far volare il nostro drone garantendogli la potenza necessaria ma con un peso ridotto. Le batterie Li-Po sono leggerissime e per questo largamente utilizzate nell’aeromodellismo.batteria li-po a polimeri di ioni di litio per droni e aeromodelli

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Camera

Molti droni sono muniti di camera collegata, altri invece possono avere un attacco predisposto per la camera e sono venduti senza. Quest’ultima soluzione può essere adottata da chi possiede una action camera leggera come la Gopro ed è interessato a realizzare riprese aeree e fotografie aeree: non ha quindi bisogno di un drone con camera ma gli basterà un drone senza camera. Il trend attuale delle grandi case produttrici di droni è quello di creare droni con camere integrate proprietarie, come DJI che non produce più droni senza camera come inizialmente faceva. Le camere dei droni più all’avanguardia possono essere controllate con un radiocomando dedicato da un secondo operatore, in modo da avere la piena autonomia di ripresa durante il volo.

camera drone dji phantom 4 4k

La camera del Phantom 4… Si, fa riprese in 4K!

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Gimbal

La parola Gimbal può essere utilizzata per descrivere ogni dispositivo utile per stabilizzare una camera: nel nostro caso uno stabilizzatore della camera del drone a 3 assi che elimina le vibrazioni e le oscillazioni. Può usare motori brushless per aggiustare la camera in base alle movenze del drone. Tre assi significa che può muoversi in tutte le 3 direzioni per correggere la visuale: sopra/sotto, sinistra/destra, avanti/indietro. Il Gimbal per droni si trova in commercio venduto singolarmente oppure montato direttamente tra il drone e la camera nei droni di fascia medio-alta.
gimbal stabilizzatore camera per drone dji phantom

Adesso che sai davvero tutto sui principali pezzi che compongono un drone completo, non ti resta che leggere il nostro articolo sui 10 motivi per comprare un drone o, se non vedi l’ora di avere un drone tra le mani, dai un’occhiata alla nostra guida sui migliori droni economici del 2016.

2 Commenti
  1. complimenti per gli articoli ben dettagliati e sintetizzati le immagini e i video sono molto belli
    bravi……

    • Grazie Claudio! Ci fa piacere sapere che il nostro lavoro viene apprezzato! Continua a seguirci ed a farci sapere la tua! 😉

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