I droni, velivoli concepiti per l’impiego militare, sono oggetti sempre più presenti nei nostri cieli. La loro versatilità li rende strumenti preziosi in svariati ambiti, ben oltre il semplice svago. La Ricerca e il Soccorso, il Monitoraggio Ambientale, la Produzione Agricola ed Industriale, la Logistica e le Consegne, così come la Sorveglianza e la Sicurezza sono solo alcuni dei settori di impiego di questi oggetti, che hanno rivoluzionato il nostro modo di guardare il mondo dall’alto, offrendo una prospettiva inedita dei paesaggi urbani, industriali e rurali.

Con questo post esaminiamo le potenzialità di un settore che, per l’alto tasso di innovazione e il potenziale impiego in molteplici ambiti, è particolarmente interessante per gli investimenti e l’occupazione.

Il business che ruota intorno ai droni in Italia: numeri, tassi di crescita e tendenze

Il valore del mercato dei droni in Italia ha assunto un rilievo non da poco. Ma, nonostante l’attuale dimensione del mercato, le opportunità sono ancora considerevoli e in costante crescita:

• 145 milioni di euro nel 2023 (+23% rispetto al 2022) (Osservatori Digital Innovation)
• 118 milioni di euro nel 2022 (+20% rispetto al 2021) (Quadricottero)

Sono quasi 60.000 i droni registrati sul portale d-flight dal 2020 ad oggi (di cui l’8% per uso professionale) (Economia e Finanza) con 664 imprese attive nel settore dei droni professionali nel 2023 (-42% rispetto al 2022) (Quadricottero).

I segmenti di impiego più significativi riguardano per il 97% le operazioni aeree professionali (ad es., ispezioni, rilievi, monitoraggio, consegne) (Quadricottero) e per il 3% per la mobilità aerea avanzata e la consegna (ad es., taxi volanti, trasporto merci) (Quadricottero)

Le prospettive di crescita sono significative con un aumento previsto del 380% entro il 2030, ed un volume d’affari che, si stima, raggiunga il valore di 1,85 miliardi di euro (BitCity.it). Il segmento dei droni per le aziende detiene il maggior potenziale di crescita (Elite Consulting)

Gli UAS e le modalità operative

Gli Unmanned Aircraft System (UAS), ovvero i droni, sono velivoli senza pilota gestiti da un operatore a terra e che possono muoversi anche secondo piani di volo prestabiliti, seguendo rotte tracciate mediante coordinate GPS. il valore aggiunto degli UAS risiede proprio nella loro capacità di acquisire e trasmettere informazioni preziose sull’ambiente circostante: traiettorie e posizione, dati ambientali, immagini video, dati spettrali dall’infrarosso all’ultravioletto.

L’integrazione di modelli di intelligenza artificiale (AI) nei droni rappresenta un passo decisivo per massimizzare il loro potenziale e rivoluzionare il modo in cui elaboriamo e utilizziamo i dati.

L’AI, sfruttando le capacità di apprendimento automatico e deep learning, può analizzare in tempo reale l’enorme quantità di dati raccolti dal drone durante il volo, come immagini, video, dati sensoristici e informazioni di navigazione ed estrarre informazioni preziose in modo autonomo, alleggerendo il carico di lavoro dell’operatore e consentendo un’analisi più approfondita e tempestiva.

Il sistema UAS-AI consente quindi l’analisi in tempo reale dei dati raccolti, il riconoscimento di oggetti, pattern ed anomalie, la generazione di report e di mappe, la pianificazione di mappe e la gestione completamente autonoma del volo.

Machine Perception: per percepire e comprendere l’ambiente circostante

La Machine Perception è un elemento fondamentale per l’intelligenza artificiale applicata ai droni, in quanto permette loro di percepire e comprendere l’ambiente circostante.

I droni, dotati di intelligenza artificiale e tecnologie sono strumenti potenti per il riconoscimento di oggetti e ostacoli per eseguire una navigazione autonoma e sicura, l’ispezioni di infrastrutture, colture ed in generale il monitoraggio ambientale e la raccolta dati in tempo reale per analisi approfondite.

Poiché molti compiti legati all’intelligenza artificiale per i droni riguardano il riconoscimento delle immagini, l’UAS deve essere in grado di percepire e assimiliare in qualche modo l’ambiente o gli oggetti circostanti. Questo avviene mediante sensori elettro-ottici, stereo-ottici e LiDAR^[1].

Immaginate un drone che vola sopra un campo agricolo. Grazie alla Machine Perception, il drone non vede solo un insieme di immagini, ma distingue le colture sane da quelle malate, identifica le aree bisognose di irrigazione e persino monitora la crescita delle piante nel tempo.

Computer Vision: per svelare il mondo attraverso gli “occhi” dei droni intelligenti

Una volta che il drone ha acquisito i dati grezzi dei sensori elettro-ottici, è necessario analizzarli per estrarre informazioni significative per un determinato scopo (automazione del volo, fotogrammetria ecc). Questa capacità si chiama Computer Vision e riguarda l’estrazione, l’analisi e la comprensione automatica di informazioni utili da una o più immagini.

Nonostante le problematiche legate a illuminazione, agli ambienti complessi e all privacy, la ricerca e lo sviluppo promettono un futuro ricco di nuove possibilità per i droni intelligenti.

Machine Learning e Deep Learning per potenziare i droni

L’Apprendimento Automatico ed il Deep Learning sono tecnologie chiave che rivoluzionano le capacità dei droni, permettendo loro di apprendere, adattarsi e prendere decisioni autonome in modo intelligente.

Con il Machine Learning i droni imparano dai dati acquisiti durante i voli precedenti, migliorando le prestazioni nel tempo con il Deep Learning, un sottoinsieme del Machine Learning che sfrutta le reti neurali artificiali, invece, i droni possono analizzare grandi quantità di dati e prendere decisioni complesse.

Ciò consente il riconoscimento di oggetti e ostacoli con precisione, per una navigazione autonoma e sicura, ispezionare infrastrutture, colture o aree di interesse con maggiore dettaglio e precisione.

La capacità di analisi di dati in tempo reale permette ai droni di estrarre informazioni utili dai dati acquisiti in tempo reale per un supporto decisionale rapido, svolgere missioni complesse senza bisogno di un pilota umano, in ambienti pericolosi o remoti.

Lo sviluppo di algoritmi intelligenti apre un futuro ricco di possibilità rendendo i droni strumenti sempre più potenti e versatili, per un’ampia gamma di applicazioni.

Motion Planning: la chiave per il volo autonomo intelligente

Il Motion Planning è un elemento cruciale per la navigazione sicura e autonoma dei droni. Permette di pianificare rotte ottimali in base a una serie di fattori, tra cui:

• Situazione Awareness: Conoscenza precisa dell’ambiente circostante, ottenuta tramite sensori e tecnologie come SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).
• Tecnologia Sense & Avoid: Rilevamento e prevenzione di collisioni con ostacoli, altri velivoli e persone.
• Voli BVLOS (Beyond Visual Line of Sight): Volo oltre la linea di vista diretta del pilota, fondamentale per ampliare il raggio d’azione dei droni.

Il Deep Learning entra in gioco nel Motion Planning, permettendo ai droni di:

• Riconoscere oggetti come persone, veicoli, edifici e altri ostacoli.
• Prevedere i loro movimenti e anticipare potenziali collisioni.
• Pianificare rotte di volo sicure che evitino collisioni e minimizzino i rischi.

L’utilizzo combinato di UAS e Intelligenza Artificiale nel Motion Planning apre nuove frontiere in diversi ambiti:

• Mobilità Aerea Urbana: Trasporto di persone e merci in modo sicuro ed efficiente nelle aree urbane.
• Ispezioni tecniche, Fotogrammetria e LiDAR: Ispezioni di infrastrutture, rilievi 3D e monitoraggio di aree agricole con elevata precisione.
• Agricoltura di precisione: Ottimizzazione dell’irrigazione, della fertilizzazione e del controllo delle colture per una maggiore produttività.
• Applicazioni militari: Sviluppo di droni per supporto alle truppe, ricognizione, sminamento e altre missioni militari.

Sfide e futuro:

Il Motion Planning con AI è un campo in continua evoluzione, con sfide da affrontare:

• Sviluppo di algoritmi intelligenti: Creare algoritmi in grado di gestire ambienti complessi, dinamici e imprevedibili.
• Fusione di dati da sensori multipli: Integrare dati da diverse fonti per una visione completa e accurata dell’ambiente.
• Garanzia della sicurezza e dell’affidabilità: Garantire che i sistemi di Motion Planning con AI siano sicuri, affidabili e conformi alle normative.

Nonostante le sfide, il Motion Planning con AI rappresenta il futuro del volo autonomo intelligente per i droni. I progressi in questo campo apriranno nuove e inaspettate possibilità per l’utilizzo dei droni in svariate applicazioni, migliorando la nostra vita e il nostro modo di lavorare.

Mobilità Aerea Urbana: rivoluzionare il trasporto con i droni

La Mobilità Aerea Urbana (UAM) è un paradigma innovativo nel panorama dei trasporti, con l’obiettivo di realizzare un sistema di volo altamente automatizzato in contesti urbani e suburbani.

Le caratteristiche della Mobilità Aerea Urbana sono:

• Velivoli autonomi: Sistemi aerei a pilotaggio remoto (UAS) o droni in grado di operare con elevata automazione, anche in contesti complessi.
• Voli a basse quota: Operazioni al di sotto delle quote tipiche del traffico aereo tradizionale, per una maggiore integrazione con l’ambiente urbano.
• Focus su passeggeri, merci e soccorsi: Diverse applicazioni previste, dal trasporto di persone e beni alla gestione di emergenze e soccorsi.

Con la UAM i vantaggi potenziali che si intravedono riguardano la riduzione della congestione urbana, maggior efficienza e velocità rispetto ai mezzi di trasporto tradizionali, collegamento di zone remote, sviluppo di un nuovo settore industriale con potenziale per l’innovazione e la crescita economica.

La UAM pone ovviamente delle sfide e ostacoli da superare. Naturalmente la priorità è garantire la massima sicurezza dei voli, sia per i passeggeri che per i cittadini a terra.

È necessario sviluppare un quadro normativo chiaro e armonizzato a livello internazionale di pari passo alla creazione di una rete di vertiporti (aeroporti per droni) e sistemi di gestione del traffico aereo dedicati.

L’UAM si presenta quindi come un settore in forte crescita con un enorme potenziale per rivoluzionare il modo in cui ci muoviamo nelle città.

L’Unione Europea, con il progetto AURORA^[2], si propone di collegare tecnologie e attori chiave per favorire l’adozione dell’UAM. Il progetto sta sviluppando una soluzione di volo intelligente, urbana e autonoma per UAV e un velivolo a decollo e atterraggio verticale senza pilota per il trasporto di passeggeri, comprendente la selezione autonoma di siti di atterraggio e capacità di atterraggio di emergenza, l’integrazione con la gestione del traffico aereo a livelli molto bassi, e l’uso del servizio di alta precisione GALILEO^[3].

Ispezioni tecniche, Fotogrammetria, LiDAR e Agricoltura di precisione: il volo dei droni al servizio di molteplici settori

I droni nel campo delle ispezioni tecniche si sono rivelate delle risorse di grande potenzialità, offrendo soluzioni più sicure, precise e convenienti rispetto ai metodi tradizionali basati su velivoli con equipaggio.

I Vantaggi dei droni in queste emergono soprattutto nella riduzione dei rischi per gli operatori quando vi è la necesistà di lavorare in ambienti pericolosi o difficilmente accessibili. La raccolta di dati dettagliati e ad alta risoluzione, garantisce misurazioni precise e modelli 3D accurati. I droni in questo caso consentono di completare le ispezioni in tempi più brevi rispetto ai metodi tradizionali, ottimizzando i tempi e i costi.

Le applicazioni in cui i droni rappresentano il valore aggiunto sono:

• Agricoltura di precisione: Monitoraggio dello stato di salute delle colture, ottimizzazione dell’irrigazione e dei fertilizzanti, mappatura delle rese e analisi variabile di campo.
• Ispezioni di infrastrutture: Ispezione di ponti, dighe, linee elettriche, torri eoliche e altre strutture critiche per individuare crepe, usura o danni.
• Fotogrammetria e LiDAR: Creazione di mappe 3D ad alta risoluzione, modelli digitali del terreno e nuvole di punti per l’archeologia, la geologia, la pianificazione urbana e la gestione del territorio.
• Ricostruzione di scene di incidenti: Documentazione accurata di incidenti stradali, ferroviari o aerei per facilitare le indagini e la ricostruzione degli eventi.
• Conservazione ambientale: Monitoraggio di foreste, ghiacciai e aree naturali per la tutela della biodiversità e la gestione delle risorse ambientali.

L’integrazione di queste tecnologie con l’intelligenza artificiale e il machine learning aprirà nuove frontiere per l’analisi dei dati e l’automazione dei processi, rendendo le soluzioni ancora più potenti, efficienti e accessibili. I droni sono destinati a giocare un ruolo sempre più importante in una vasta gamma di settori, contribuendo a migliorare la sicurezza, la precisione, l’efficienza e la sostenibilità di diverse attività.

Principali costruttori di droni civili in Italia e distributori

Prima di pensare all’acquisto di un drone, è importante avere in mente un idea di business e le competenze per la gestione tecnica ed operativa di un asset così sofisticato. Ma questo è un aspetto che tratteremo in altro post. Occorre poi definire, sulla base del progetto imprenditoriale, quali sono le esigenze, il budget e le risorse a disposizione.

Dato per certo che si abbiano i prerequisiti di cui sopra, è necessario documentarsi sull’offerta del mercato. È importante leggere recensioni e comparare le caratteristiche di diversi modelli prima di prendere una qualsiasi decisione decisione. Inoltre è importante rivogersi ad un rivenditore affidabile che offra supporto tecnico e le garanzie del caso.

Il panorama del settore dei droni è in continua evoluzione, con nuove aziende e tecnologie che emergono frequentemente. Di seguito un breve elenco di produttori e distributori.

• DJI Italia: Distributore ufficiale del colosso cinese DJI, offre una vasta gamma di droni per uso civile, da quelli entry-level a quelli professionali per fotogrammetria, ispezioni e riprese video. (https://www.dji-store.it/)
• Elitaliana: Progetta e produce droni professionali per impieghi industriali, con focus su settori come l’ispezione di infrastrutture, l’agricoltura di precisione e il monitoraggio ambientale. (http://www.elitaliana.eu/)
• Fly & Tech: Azienda italiana specializzata nella produzione di droni per uso professionale e ricreativo, offre anche servizi di formazione e consulenza. (https://www.flytech.com/)
• DroneWorks: Start-up italiana che sviluppa droni personalizzati per esigenze specifiche, con particolare attenzione all’efficienza e alla robustezza. (https://drone-works.com/)
• Parrot (Francia): Droni noti per la loro facilità d’uso e la qualità delle immagini, con modelli dedicati al foto-video, al volo autonomo e al racing. (https://www.parrot.com/us)
• Autel Robotics (Cina): Droni ad alte prestazioni con un buon rapporto qualità-prezzo, adatti a diverse applicazioni professionali e amatoriali. (https://www.autelrobotics.com/)
• Skydio (USA): Droni innovativi dotati di sistemi di volo autonomo avanzati e telecamere con stabilizzazione gimbal, ideali per riprese video di alta qualità. (https://www.skydio.com/)
• XAG (Cina): Droni agricoli leader nel mercato, specializzati in irrorazione, monitoraggio delle colture e mappatura del terreno. (https://www.xa.com/en)
• Flymarket: Ampio catalogo di droni, accessori e componenti di diverse marche. (http://www.flymarket.it/)
• Drone Store Italia: Negozio online specializzato in droni per uso civile e professionale. (https://www.dji-store.it/)
• Unmanned Vehicle Store: Vendita di droni, gimbal, fotocamere e altri accessori per la fotografia aerea. (https://www.supermarketnews.com/online-retail/kroger-pilot-unmanned-grocery-delivery-vehicles)

Conclusione

I droni, un tempo strumenti per uso militare, si stanno evolvendo in potenti alleati per molteplici settori. L’integrazione dell’intelligenza artificiale li rende ancora più versatili, capaci di analizzare dati in tempo reale, prendere decisioni autonome e svolgere compiti complessi con precisione e sicurezza.

Dalla ricerca e soccorso all’agricoltura di precisione, dalla tutela ambientale alla mobilità urbana, le applicazioni dei droni con AI sono in continua espansione. La sfida ora è sviluppare algoritmi intelligenti sempre più sofisticati, garantire la sicurezza e l’affidabilità di questi sistemi e creare un quadro normativo adeguato.

La capacità, del binomio UAS-AI, di migliorare la nostra vita e il nostro modo di lavorare, le opportunità di applicazioni sempre più spinte ed innovative sono destinate a rivoluzionare numerosi settori, rendendoli più efficienti, sostenibili e connessi.

Per questo, il futuro del business intorno ai droni è luminoso, con un enorme potenziale di crescita in termini di investimenti ed occupazione ad elevata competenza tecnica, logistica e gestionale.

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^[1] LiDAR: Light Detection And Ranging identifica la tecnologia che misura la distanza da un oggetto illuminandolo con una luce laser e che al contempo è in grado di restituire informazioni tridimensionali ad alta risoluzione sull’ambiente circostante.

^[2] AURORA: sAfe Urban aiR mObility for euRopeAn citizens. Fonte: Commissione Europea, https://cordis.Europa.eu

^[3] GALILEO sistema globale di navigazione satellitare (GNSS): https://www.asi.it/tlc-e-navigazione/galileo/