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Fabio Ruini's blog

'cause Italians blog better

Archivio per la 'UAV, UCAV and MAV' Categoria

Militareggiando…

In questi giorni sto lavorando sulla parte di un capitolo della mia tesi dedicata alle applicazioni, in ambito civile e militare, degli UAV. Scoprendo, non sarebbe neppure il caso di sottolinearlo, infiniti campi di utilizzo dei quali ignoravo nella maniera piu’ vaga l’esistenza. Questo soprattutto in ambito civile. In una prospettiva militare lo spazio per la fantasia e’ invece decisamente minore ed il range applicativo giocoforza piu’ ristretto. Eppure cose interessanti le si possono scoprire anche a quel riguardo. Condivido con voi quattro articoletti che sto leggendo e che ho trovato decisamente interessanti.

Infine un piccolo extra. Un’intervista, apparsa a suo tempo sul sito della CNN, dove si riflette su quanto sia surreale il ruolo di certi piloti di UAVs non-autonomi. Comodamente seduti in poltrona a Las Vegas, “striking” l’Afghanistan e poi pronti a fermarsi al primo fast food per la pausa pranzo. Come dice il capitano Matt Dean: “Seeing bad guys on the screen and watching them possibly get dispatched, and then going down to the Taco Bell for lunch, it’s kind of surreal.”

L’articolo completo potete trovarlo a questo link.

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Festo SmartBird – bird flight deciphered

Festo, uno dei gruppi leader mondiali in quanto ad automazione industriale e gia’ creatrice di Robotino, ha presentato qualche giorno fa (qui il report di IEEE Spectrum) un suo nuovo e molto interessante prodotto. Si tratta di SmartBird, un flapping-wings MAV o, se preferite, un (invero un po’ ingombrante) gabbiano robotico.

Peculiarita’ di questo MAV non sono tanto le ali “sbattibili” (sono ragionevolmente sicuro esista una traduzione migliore per flapping-wings, ma al momento non mi viene proprio in mente), quanto il fatto che queste possono anche inclinarsi lungo diverse assi in maniera tale da dare enorme flessibilita’ al movimento risultante. E, ovviamente, introducendo al tempo stesso un sacco di problematiche legate al controllo, che gli ingegneri della Festo sembrerebbero essere pero’ riusciti a domare in maniera molto efficiente.

Per chi volesse saperne di piu’, on line e’ disponibile la brochure ufficiale di SmartBird. Nei due video qui sotto potete inoltre vedere rispettivamente l’uccellaccio in azione, alle prese con ambienti esterni ed indoor, e poi dare uno sguardo leggermente piu’ approfondito su quelle che sono le sue dinamiche di funzionamento interne.

“Bird flight deciphered”, il sottotitolo che Festo utilizza nel presentare il suo SmartBird, e’ ovviamente di impatto, ma oltremodo pretenzioso. Guardando il primo dei filmati di cui sopra e’ infatti evidente come il MAV prodotto dal colosso tedesco non riesca veramente ad imitare in tutto e per tutto il volo degli uccelli, specie per quanto riguarda il loro vero e proprio punto di forza, che consiste nello sfruttare le correnti minimizzando cosi’ il consumo energetico. La documentazione ufficiale non presenta nessun dato relativo all’autonomia di volo dello SmartBird, ma e’ lecito assumere che questa non vada oltre a qualche minuto. Detto cio’, siamo comunque in presenza di un prodotto tecnologicamente molto interessante.

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Lawrence Sperry

The two grandstands between Pont Bezons and Pont Argenteuil were packed with spectators, on hand to see the Concours de la Securité en Aéroplane (Airplane Safety Competition) being held on the banks of the Seine River. On that glorious sunny June 18, 1914, there were 57 specially equipped planes competing, with Lawrence Sperry listed last on the program. Entries featured such improvements in aircraft technology as magnetos, self-starters, carburetors and other innovations. Sperry’s entry was the sole participant equipped with a gyroscopic stabilizer apparatus, designed to improve stability and control.

Sperry’s device was mounted on a single-engine Curtiss C-2 biplane with a hydroplane fuselage. Flying with Sperry was his newly hired French mechanic and assistant, Emil Cachin. Considering that Sperry spoke almost no French and Cachin was equally ignorant of English, they seemed an unlikely team — but they had hit it off with each other from the start. Sperry and Cachin had managed to become sufficiently conversant with each other’s language to bandy about phrases such as stabilisateur gyroscopique and generator electrique with true Gallic flair. Now their opportunity to demonstrate the feasibility of the Sperry gyroscopic stabilizer was at hand.

Lawrence’s father, Elmer A. Sperry, a renowned American inventor, accompanied by his wife, Zula, was on hand to see the results, along with the members of the Ligue Nationale Aérienne de France. With the rest of the hushed crowd, they waited to see if what was generally thought to be an impractical gadget might actually work in an airplane.

The elder Sperry had earned a worldwide reputation for his development of the gyrocompass, which had been installed on more than 30 American warships. A massive device that was practical only for marine use at that time, his invention was still gaining in popularity and becoming standard equipment on vessels then entering service. The gyrocompass was immune from deviation and variation problems, which hitherto had been difficult to overcome, particularly in large steel warships. The massive compensating devices required by conventional magnetic compasses were eliminated by Sperry’s breakthrough. Since then his son, Lawrence, had developed a lightweight adaptation of the gyroscope that could be coupled to control surfaces to maintain the flight axes of aircraft.

The firemen’s band of the villages of Bezons and Argenteuil, spotting the aircraft of ‘l’Americain’ approaching, bravely struck up ‘The Star Spangled Banner.’ The Curtiss C-2 flew down the river, and directly in front of the judge’s stand Sperry engaged his stabilizer device, disentangled himself from the shoulder yoke that controlled the C-2′s ailerons and passed in review with both his arms held high. The aircraft continued on a straight and steady course, with the pilot obviously not handling the controls. The crowd was on its feet, cheering, and shouting: ‘Remarquable!’ ‘Extraordinaire!’ and ‘Formidable!’ Sperry had stunned the skeptics with his ‘no hands’ flying.

But Sperry wanted to show them what else his device was capable of. During the second pass, Cachin climbed out on the starboard wing and moved about 7 feet away from the fuselage. Sperry’s hands were still off the controls. As Cachin moved out on the wing, the aircraft momentarily banked due to the shift of weight, but the gyroscope-equipped stabilizer immediately took over and corrected the attitudinal change, after which the Curtiss continued smoothly down the river. This time the crowd was unrestrained in its appreciation and the firemen’s band delivered its supreme compliment — a vigorous rendition of ‘La Marseillaise.’

Sperry elected to make one more pass — his tour de force. As they passed the reviewing stand, there was Cachin on one wing and Sperry on the other, with the pilot’s seat empty. This was a demonstration beyond the already exuberant audience’s expectations. There was the aircraft, flying serenely along with both its pilot and mechanic out on the wings, airily waving to the spectators. The judge, René Quinton, was almost speechless. His comment mirrored the feelings of the crowd: ‘Mais, c’est inoui!’ (‘But that’s unheard of!’).

L’articolo qui sopra, a firma di William Scheck, e’ tratto da HistoryNet.com. La figura ritratta e’ quella di Lawrence Sperry, pioniere dell’aeronautica autonoma ed inventore di altissimo livello, purtroppo non ricordato a sufficienza dalla storia.

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Paper planes from the space

Riuscire a far volare un aeroplanino di carta, anche per soli pochi metri, non e’ un’impresa del tutto banale. Le dinamiche di volo che questi affari possono prendere, anche in ambienti protetti dalle intemperie, tendono spesso alla randomicita’. Chissa’ cosa puo’ succedere allora lasciando fluttuare qualcosa come uno stormo composto da 200 aeroplanini da circa 30 miglia di altezza, ai confini con lo spazio?

La risposta a questa bizzarra curiosita’ ce la fornisce a sorpresa Samsung, grazie al suo progetto Space Planes. Il Project Space Planes nasce come una simpatica trovata pubblicitaria organizzata dal colosso sudcoreano, mirata a dimostrare la resistenza e l’affidabilita’ delle schede di memoria SD da esso prodotte. L’idea e’ quella di preparare uno stormo di aeroplanini di carta, attaccare ad ogni di questi una scheda di memoria, e poi lasciarli volare verso terra partendo da lontano. Molto lontano. Quasi a partire dallo spazio.

Nonostante la New Scientist TV ce ne abbia dato notizia soltanto ieri, il lancio (aiutato dal ricorso ad un pallone aerostatico) ha avuto luogo il 17 gennaio scorso. Alcuni degli aeroplanini sono gia’ stati recuperati nelle piu’ svariate parti del globo (non solo in Germania, sede del lancio, ma a quanto pare anche in Russia, India, Australia) ed i “riceventi” hanno gia’ scandagliato i contenuti delle SD card recuperate, potendo cosi’ scoprire i presunti messaggi “segreti” memorizzati al loro interno.

Di seguito il video riepilogativo/celebrativo del launch day. Nel caso doveste trovare uno di questi aeroplanini nel vostro giardino, ora sapete da dove proviene.

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XBee-Pro-PKG

Dopo il passaggio a vuoto, causa maltempo, dello scorso venerdi’, questa mattina sono stato sul campo di test con gli altri ragazzi per recuperare il tempo perso. Come previsto, i miei controller non hanno funzionato al primo tentativo, ma hanno dato problemi di vario genere che ho pero’ provveduto a debuggare nel pomeriggio. Per farlo mi sono dovuto sorbire la solita rogna informatica della settimana. Nello specifico mi sono trovato alle prese con il settaggio di un XBee-Pro-PKG, uno USB-RF modem della Digi su Mac OS X

XBee-Pro-PKG

Dopo ricerche varie in giro per il web, ho individuato due link utili che per chi fosse alle prese con la suddetta operazione: questo e quest’altro. Il procedimento descritto nel primo link non ha portato il computer a riconoscere i dispositivi connessi, mentre dopo aver applicato anche quanto spiegato al secondo collegamento (non so se con effetto cumulativo o meno) tutto e’ filato liscio come l’olio. Una volta ultimata la doppia procedura, nel momento in cui si connette al computer un dispositivo supportato nel file system del proprio Mac appariranno due nuove cartelle ad indicare le periferiche. Nel mio caso mi sono trovato davanti a queste tre voci:

tty.usbserial-000013FD
tty.usbserial-000014FA
tty.usbserial-000014FD

Non so bene secondo quale regola queste vengano generate, ma credo che il prefisso usbserial sia la chiave.

Tutto qui. A posteriori i problemi con l’informatica sono sempre di una semplicita’ disarmante…

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The Swarming Micro Air Vehicle Network (SMAVNET) Project

Come avrete notato, di recente non ho postato molte informazioni riguardo al lavoro che sto portando avanti qui a Losanna. In parte perche’ ultimamente non ci sono stati sviluppi particolarmente interessanti (ora sto lavorando per testare sui MAVs, settimana prossima, l’algoritmo di flocking Reynolds-based che ho messo a posto in simulazione), in parte perche’ avevo ricevuto un (seppur molto cordiale e delicato) cazziatone riguardo alle troppe informazioni che avevo pubblicato sul blog, contravvenendo alla politica (molto piu’ “privata” rispetto a quanto fossi abituato) del gruppo di cui sono ospite all’EPFL. Fatto sta che proprio oggi, sul sito del LIS, e’ stata aggiornata la pagina relativa al SMAVNET (Swaming Micro Air Vehicle Network Project), con un nuovo video e diverse foto in alta risoluzione. Ne consegue che ora sono libero di prendere un po’ di questo materiale e condividerlo con voi. Si parte con uno sketch inedito dello swinglet, il MAV che utilizziamo per gli esperimenti

senseFly's swinglet (sketch - september 2010)

Qui abbiamo poi un po’ di MAVs in volo sotto un cielo coperto di nubi.

A flock of senseFly's swinglet MAVs flying

Ed infine un video simpatico, dove si vedono all’opera Sabine e Severin intenti a dimostrare la semplicita’ di utilizzo dell’apparato hardware/software.

Ulteriori informazioni, naturalmente, sono disponibili alla pagina del progetto linkata qui sopra.

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Pseudo holidays – day #5

L’idea era che fosse meglio cercare di levarsi il dente il prima possibile. In realta’ non sono riuscito a finire il lavoro, che mi trascinero’ almeno fino a domani, ma ho comunque fatto ottimi progressi. Il lavoro in questione e’ il poster per TAROS 2010, conferenza che si terra’ a Plymouth la prossima settimana ed alla quale partecipero’ non di persona, ma appunto con un poster relativo al paper che avevo sottomesso a suo tempo. So che siete estremamente curiosi di vedere il prodotto della mia vena artistica. Cosi’ vi accontento, mostrando qui sotto il draft del poster.

Ruini, F., and Cangelosi, A. - Poster for TAROS 2010 (draft)

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Maths at work

Dopo un’intera giornata (quella di ieri) passata per l’ennesima volta di fronte a carta e penna, calcolando seni e coseni e debuggando a mano i risultati restituiti dalle mie nuove funzioni per la navigazione dei MAV, oggi e’ stata finalmente la volta buona. Al terzo test sul campo i miei MAVs hanno infatti iniziato a fare esattamente quello che mi aspettavo da loro. Il leader vola bello beato e preciso (in maniera invero molto piu’ precisa rispetto a quanto mi sarei aspettato) tra i due waypoint prefissati (vedi log sotto), mentre il follower comunica a meraviglia (anche fin troppo bene, in quanto mi aspettavo un range di comunicazione decisamente piu’ ristretto) con il leader e lo segue come un’ombra.

leader_path

Gli esperti di hardware devono ancora implementarmi la funzione per la modifica della velocita’ di crociera, quindi i due MAV rimangono ancora un po’ distanti tra di loro. Ma questo e’ un problema secondario. L’importante e’ avere ora tutto l’ambaradan funzionante per iniziare a studiare comportamenti di flocking piu’ complessi.

Momento clou della giornata quando proviamo a far atterrare il leader per vedere come si comporta il follower in sua assenza (il codice che ho scritto dovrebbe farlo ruotare attorno ad un certo “waiting point” in attesa di ricevere informazioni dal leader). Nel giro di un paio di minuti, ci troviamo il leader a terra nella zona prefissata ed il follower che, a mo di avvoltoio, continua a girare inquietante sulla sua testa. Fino a quando non stacchiamo l’alimentazione al leader ed il follower, trascorso qualche secondo, se ne va verso il suo waiting point. Lovely.

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Test fiammanti

Il Signore (quello con la S maiuscola) l’aveva detto. Di domenica si riposa. Ergo non si lavora. Ci sara’ un motivo se quel saggio personaggio (rima veramente infausta, ma in questo momento non riesco a trovare un sinonimo adeguato per “personaggio”) aveva deciso in tal modo. E, lo si dovrebbe sapere, a persone di quel calibro e’ solitamente meglio obbedire. Senza neanche stare tanto a discutere. Se non altro perche’ sono capaci di ritorsioni in grande stile. Anche senza bisogno di impegnarsi tanto come quando decise di allagare il mondo conosciuto, oppure di aprire le acque del Mar Rosso, l’onnipresente puo’ combinare qualunque cosa con il semplice schiocco di un paio dita. Come, ad esempio, bruciare (letteralmente) uno degli aeroplanini con i quali tu, oltraggioso miscredente, stai lavorando. Di domenica mattina. Cosi’ impari. E la settimana prossima, di domenica, se anche non te ne vuoi proprio andare a Messa, perlomeno te ne rimani a letto ad oziare.

Flight test

Chiusa la parentesi blasfema di apertura post, confermo che durante la sessione straordinaria di test che si e’ tenuta questa mattina (a proposito, avrei un bel po’ di foto da pubblicare, ma sono stato caldamente invitato a non farlo) (aggiungo, per quanto sia scontato dirlo, che non e’ stato il sottoscritto ad avere l’idea di andare a far volare gli aeroplanini la domenica, di prima mattina) uno dei nostri MAVs e’ finito avvolto dalle fiamme. Nessuna maledizione divina, pero’, almeno all’apparenza. Semplicemente il buon Severin (che possiamo pero’ anche definire “l’ingegneraccio tedesco”, il che suona molto piu’ professionale/fantozziano) nel collegare di sfuggita una batteria ha invertito inavvertitamente i due cavi di alimentazione, provocando il disastro. Che, ad ogni modo, riparera’ lui stesso. In sostanza ha vinto qualche ora di lavoro in piu’. Mi dispiace per lui, ma ammetto che sentirlo bestemmiare in tedesco con accento francese sia stata comunque una splendida esperienza.

Per la cronaca, i test dei miei controller sono andati leggermente meglio rispetto alla volta scorsa, ma permangono problemi (che presumo essere di natura prettamente trigonometrica) in sottofondo. Ho comunque raccolto qualche MB di files di log ed ora dovrei avere tutto quanto a disposizione per poter effettuare un bel debug ed eventualmente riscrivere ex-novo le funzioni per l’aggiustamento dell’heading dei MAVs a seconda della direzione di volo desiderata. Domani si procedera’, con tutta la dovuta calma, a risolvere una volta per tutte il problema.

Nel frattempo mettiamo in cascina la lezione del giorno. Rosso con rosso, nero con nero.

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Esperimenti sul campo

Ci e’ voluto un po’ piu’ del previsto, ma finalmente il gran giorno e’ arrivato. Nel pomeriggio (dopo aver mancato l’appuntamento originariamente previsto per le 8 di questa mattina causa solito rapporto decisamente conflittuale con la sveglia ed eccessivamente affettuoso con la branda) sono andato con gli altri ragazzi del laboratorio al campo di test per mettere in aria i MAVs guidati dai miei controller autonomi. Ovviamente non si poteva pretendere che tutto funzionasse alla perfezione gia’ al primo colpo. E cosi’, di fatti, non e’ stato. Ma i risultati sono comunque incoraggianti.

Pilot crew briefing before a mission

I test sono stati svolti con un solo aereo, quello che nella dinamica di flocking dovrebbe assumere il ruolo di leader e che aveva il compito di navigare verso un waypoint fissato in termini di coordinate GPS (per chi fosse curioso a riguardo, si trattava del punto di latitudine 466257091 e longitudine 65973049). E poi, presumibilmente, tornare indietro per poi spostarsi nuovamente sul waypoint e cosi’ via, generando una sorta di figura “a 8″ (non credo si tratti del termine tecnico piu’ corretto, ma serve per farci capire). I primi due tentativi sono andati completamente a vuoto con il MAV a volare dritto che piu’ dritto non si poteva, fregandosene nella maniera piu’ assoluta di quello che avrebbe dovuto fare. Il primo a causa di una conversione (gradi->radianti) di troppo che avevo nel mio codice, il secondo perche’ pensavo di aver risolto la questione, ma cosi’ in realta’ non era. Al terzo tentativo l’aereo ha iniziato a capire un po’ quello che doveva fare, ma l’intensita’ delle sterzate generate dal mio software era decisamente troppo leggera (circa un’ordine di grandezza inferiore rispetto a quella ottimale) per generare il comportamento desiderato.

Il solo svolgere questi tre semplici test ha portato via due orette abbondanti. E questo e’ lo scotto da pagare per il fatto di lavorare nel campo della robotica aerea. Ho comunque raccolto una bella massa di dati (ho un paio di logfiles registrati dal MAV di circa 3MB ciascuno) che ora Matlab si divertira’ ad analizzare per vedere se i valori raccolti dai sensori dell’aereo sono quelli che mi aspettavo e sui quali ho basato il mio simulatore. Domani cerchero’ di risistemare il codice e fare un po’ di debug sulla base dei dati di log registrati. Alla prossima uscita potremmo (condizionale d’obbligo) gia’ vedere l’aereo manovrare per aria in maniera sensata.

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