Droni FPV: Cosa Sono? Tutto Quello Che Devi Sapere

Il volo con droni FPV è una delle esperienze più immersive ed adrenaliniche che si possano provare oggi. Ma per chi volesse avvicinarsi a questo mondo può essere difficile capire da dove iniziare. Ecco quindi una guida per tutti i neofiti che vogliono cominciare a muovere i primi passi.

Cosa Sono i Droni FPV?

FPV è l’acronimo inglese di First Person View, ossia visuale in prima persona. E’ proprio questa la caratteristica che distingue i droni FPV dalla loro controparte “normale.”

Ma cosa significa visuale in prima persona?

Un drone è un sistema di volo controllato da remoto e pilotabile a vista o meno grazie un radiocomando. I droni FPV si differenziano in quanto comunicano direttamente con un visore indossato da chi lo pilota. La visuale sarà quindi la stessa come si fosse davvero in volo

Visto che un’immagine vale più di mille parole, ecco un esempio concreto di cosa vede, coi propri occhi e in tempo reale, un pilota di droni FPV. 

Proprio quest’esperienza rivoluzionaria è ciò che sta facendo avvicinare così tante persone al mondo del volo in prima persona.

Da cosa sono composti i droni FPV?

Vediamo quali sono i vari componenti di un sistema di volo FPV, nelle sue parti principali. Ovviamente ognuno dei componenti nominati varia in funzione del compito che l’UAV è chiamato a svolgere.

Telaio

E’ la struttura fisica sulla quale sono montate tutte le componenti che permettono di volare e di comunicare con chi lo pilota. A seconda della tipologia di drone e dell’utilizzo previsto il telaio può essere composto da diversi materiali (come plastica o fibra di carbonio) e avere svariate forme.

Essendo i quadrirotori (ossia droni con 4 motori e altrettante eliche) la tipologia di droni FPV più diffusa, molto spesso il telaio assume una forma a X. Motori ed eliche vengono montati sull’estremità di ciascun braccio del telaio.

PDB – Power Distribution Board

Il PDB rappresenta, molto semplicemente, il circuito elettronico che permette di alimentare tutte le componenti montate sul drone. La scheda PDB preleva quindi l’energia immagazzinata nella batteria e la distribuisce agli altri componenti.

FC – Flight Controller

Il flight controller rappresenta il cervello di tutto l’impianto elettronico all’interno di un drone. Si potrebbe dire che, facendo un parallelismo con il mondo dell’informatica, il flight controller è il processore. Esso infatti elabora le informazioni necessarie allo UAV per muoversi.

Alcuni modelli recenti di flight controller incorporano già al proprio interno l’unità PDB.

ESC – Electronic Speed Controller

L’Electronic Speed Controller è quello specifico circuito che funge da “ponte” tra il processore e i motori del drone. Il suo compito è di regolare la velocità di quest’ultimi.

Le schede ESC si possono solitamente facilmente individuare perché montate sui bracci della X del telaio. Ad ogni singolo motore è associato un singolo ESC.

Motore

I motori sono collegati agli ESC e alle eliche, e operano ciascuno in maniera indipendente l’uno dall’altro. Il fatto che ciascun motore possa operare in modo diverso rispetto agli altri è fondamentale. Sarà infatti questa caratteristica a produrre quelle condizioni fisiche che andranno a creare i vari movimenti del drone.

I motori possono essere di diverso tipo e di diversa potenza. Ovviamente molto dipende dalla funzione, dal peso del drone stesso e degli accessori montati.

Motori brushed e motori brushless

Brushed e brushless sono i due principali tipi di motori elettrici che si possono trovare montati sui droni. Sebbene funzionino entrambi in base ai principi dell’elettromagnetismo, differiscono per come il campo magnetico viene effettivamente generato e convertito in rotazione.

Questa differenza, che dà il nome ai due tipi di motore, viene rintracciata nella presenza – e relativo funzionamento – o meno di spazzole (dall’inglese brush, spazzola).

Se i motori brushed si possono ancora trovare montati su qualche mini-drone, a farla da padrone ad oggi sono quelli brushless, che per via delle loro migliori performance, silenziosità e durevolezza, sono diventati lo standard nel settore dei droni FPV.

Eliche

Collegate al motore, le eliche possono essere di diversi tipi, sia per quanto riguarda il materiale (plastica o fibre di carbonio, come per i telai), sia per forma e dimensioni.

Quest’ultime ovviamente dipenderanno dall’impiego specifico del drone e dal peso che esso dovrà sollevare.

Telecamera nei Droni FPV

Componente fondamentale per l’esperienza del volo in prima persona, la telecamera può essere già montata all’interno del drone oppure montata separatamente tramite uno specifico supporto.

Ovviamente la tipologia di telecamera varierà a seconda dell’impiego del drone. Un utilizzo volto alle riprese di eventi sportivi o per mappature del terreno richiederà telecamere del tutto diverse rispetto a quelle richieste da un utilizzo di riprese video amatoriali.

Batteria

Le batterie utilizzate sono generalmente di due tipi: batterie LiHV (polimeri di litio ad alto voltaggio) e batterie LiPo (polimeri di litio).

Quest’ultime vengono solitamente preferite in quanto hanno una scarica più lineare e consentono quindi voli più lunghi. Non è raro, comunque, trovare batterie LiHV montate sui micro-droni.

Sistemi di Trasmissione dei Segnali nei Droni FPV

Occorre qua fare una distinzione in merito alla tipologia del segnale che un drone fpv trasmette: segnale video o radio. A ciascuna delle due tipologie è infatti associata una diversa componentistica.

In caso di segnali radio, il trasmettitore radio (TX) montato sul drone e collegato con il flight controller, riceverà e trasmetterà il segnale al radiocomando (RTX) con cui il pilota controlla il drone.

In caso di trasmissione del segnali video, invece, il video trasmettitore (VTX) montato sul drone comunicherà quanto rilevato dalla telecamera FPV al visore indossato da chi sta pilotando.

I Goggles dei Droni FPV

I goggles, o visori, sono ciò che differenzia il volo in prima persona da tutte le altre esperienze di volo.

In passato infatti c’era già la possibilità di volare con droni che permettevano la visione del video ripreso dalla videocamera in tempo reale. Basti pensare a tutte quelle videocamere che si potevano collegare al proprio smartphone, montato sul radiocomando usato dal pilota.

Con un visore per il volo FPV, similmente per quanto accade con la realtà virtuale, l’esperienza visuale è totalmente diversa. E’ infatti in grado di fornire una sensazione di immersione nel volo totalmente avvolgente.

Goggles Analogici VS Goggles Digitali

La principale differenza di tipologie di goggles presenti sul mercato riguarda i visori analogici e digitali.

Questa differenza fa riferimento alla modalità con cui il trasmettitore video montato sul drone trasmette i dati al visore. Con un sistema di goggles analogici, il segnale video viene trasmesso così come viene rilevato dalla videocamera. In un sistema digitale, il trasmettitore video codifica il segnale in dati che vengono trasmessi ai goggles.

Ciascuna modalità presenta pregi e difetti. Quali?

Latenza

Per latenza si intende il tempo (solitamente espresso in millisecondi) che impiega il segnale video ad essere trasmesso dal drone ai goggles. Minore la latenza, migliore è l’esperienza di volo.

Solitamente i sistemi analogici sono associati ad una latenza più bassa rispetto a quelli digitali. Motivo per cui vengono preferiti ai sistemi digitali in situazioni in cui è richiesta una certa prontezza di risposta ai comandi, come possono essere le gare di droni.

Risoluzione e qualità dell’immagine

Generalmente i visori digitali presentano un’immagine non solo molto più definita, ma anche meno soggetta a disturbi.

Un sistema analogico infatti, data la tecnologia di trasmissione dei dati, sarà molto incline a trasmettere un segnale che risentirà dei possibili disturbi ambientali (o delle barriere geografiche e architettoniche). Questo ovviamente non vuol dire che un sistema digitale sia immune da potenziali disturbi del segnale. Soprattutto in caso di barriere fisiche, come edifici o promontori, interposte tra i goggles e il drone.

Costo

Ad oggi, i sistemi digitali risultano essere molto più costosi rispetti alla loro controparte analogica. I DJI Goggles V2, che rappresentano al momento lo standard di settore dei visori digitali, non costano meno di 600€. Svariate centinaia di euro in più di quello che può costare un sistema analogico.

Questo anche a causa del fatto che sul mercato dei sistemi analogici vi è – al momento – una maggior presenza di aziende produttrici, e quindi una maggiore concorrenza.

I sistemi analogici sono stati per anni lo standard del settore. E rimangono ancora la scelta principale per chi si volesse avvicinarsi al mondo dei droni FPV senza spendere cifre importanti. O per chi volesse semplicemente testare un simulatore di volo FPV.

Nonostante ciò, il mercato sembra muoversi verso l’adozione della tecnologia di trasmissione video digitale.

Tipologie di Droni FPV

Ci sono vari modi per suddividere i droni FPV. Li si può distinguere sia secondo criteri di grandezza del drone stesso, sia secondo criteri che guardano all’utilizzo che se ne fa. Discorso importante perché a peso e uso del drone sono spesso associati diversi obblighi di legge a cui adempiere.

Vediamo alcune di queste tipologie, tenendo in mente che ci riferiamo quasi esclusivamente a quadrirotori, ossia UAV muniti di quattro motori e altrettante eliche. In inglese, si è soliti riferirsi a questi col termine “quads.”

Tipologie di Per Impiego

I tipi di droni FPV possono essere differenti a seconda del fatto che siano usati per hobby, per uso professionale, per competizioni o per voli long-range.

Se si parla di volo in prima persona come hobby ci si riferisce sia a droni preassemblati che a UAV autocostruiti. Sono sistemi di volo che vengono essenzialmente usati per attività amatoriali, come voli freestyle o riprese video.

I droni di tipo professionale sono invece chiamati a svolgere specifiche funzioni. Ad esempio, si possono trovare impiegati in attività di rilevazione, ispezione e mappatura in ambito agricolo e industriale. O per riprese cinematiche in campo sportivo. Si tratta di velivoli che devono possedere specifiche caratteristiche, come la capacità di sollevare videocamere o pesi di parecchi kg.

Una terza tipologia è rappresentata dai velivoli per competizioni e gare. In questo caso la qualità e la leggerezza dei materiali (e il sistema elettronico montato) sono tutti volti a ricercare la massima performance. Sono velivoli questi capaci di arrivare a toccare velocità di centinaia di km/h.

Un’ultima categoria rintracciabile è quella cosiddetta long-range, ossia droni ad ampio raggio. Sono sistemi volo appositamente pensati per coprire voli che possono arrivare a durare svariate decine di minuti. Autonomia e risparmio energico rappresentano quindi il loro punto di forza.

Dimensioni dei Droni FPV

Le dimensioni di un drone sono strettamente legate al suo impiego. Quando si parla di dimensioni ci si riferisce alla grandezza massima di eliche utilizzabili, solitamente espressa in pollici.

Per quanto riguarda l’utilizzo amatoriale e racing, la soluzione più diffusa è quella di droni di 4 o 5”.

Questa infatti sembra essere la dimensione ideale per coniugare performance, manovrabilità e durata di volo.

Nell’impiego professionale le dimensioni possono aumentare di molto, arrivando anche a 13 o 14”. Possono essere droni, questi, che devono essere in grado di sollevare grossi pesi. Spesso questo droni FPV sono denominati Beast oppure X-Class.

Un caso a parte è rappresentato dai cosiddetti Cinelifter, muniti da 8 motori per il sollevamento di particolari videocamere.

Esiste anche un insieme di quadrirotori dalle dimensioni assai ridotte, i cosiddetti micro-quads. Spesso in questo caso la grandezza non supera i 2 o 3”. Sono spesso usati da chi si avvicina al mondo dei droni FPV. Soprattutto da chi vuole passare dalla simulazione a far volare il proprio primo UAV.

Categorie a parte sono quelle dei cosiddetti droni CineWhoops e Toothpicks. Nel primo caso si tratta di droni FPV di ridotte dimensioni le cui eliche sono protette da una scocca paracolpi. Nel secondo caso, si parla di UAV caratterizzati da telai ultraleggeri (dall’inglese toothpick, ossia stuzzicadenti).

Le Principali Case Produttrici di Droni FPV

Il mercato del volo in prima persona è in decisa espansione. Vediamo alcune delle compagnie costruttrici più famose del settore.

DJI

Azienda cinese fondata nel 2006, la DJI (acronimo di Dà-Jiāng Innovations) è l’azienda leader nel campo dei droni FPV commerciali e consumer.

Non solo infatti possiede la più ampia fetta di mercato (oltre il 75% del volume di vendite, secondo Statista.com), ma è anche la principale responsabile del passaggio dalla tecnologia analogica a quella digitale per quanto riguarda i goggles.

Fornisce sia droni FPV per neofiti, sia sistemi di volo in prima persona per i professionisti delle riprese cinematiche, oltre ad un infinito numero di accessori per il volo in prima persona.

iFlight

Altra azienda cinese, ma fondata nel 2014, iFlight è presto diventata un marchio conosciuto nel settore grazie alla qualità dei propri droni. Ad oggi, soddisfa pienamente più di 50.000 clienti in tutto il mondo.

Il suo catalogo comprende sistemi di volo di tutti i tipi: dai droni per competizioni, per il volo long-range, per le riprese cinematiche e altri modelli ancora.

Parrot

Parrot è la principale azienda europea, con sede in Francia, particolarmente famosa tra i piloti professionisti. Anche se non mancano i modelli per attività hobbistica.

Una delle punte di diamante di Parrot è la qualità del proprio comparto video. Cosa che, nel mondo dei droni FPV, la rende una delle aziende più ricercate nel settore degli impieghi professionali. Soprattutto quando si parla di riprese cinematiche.

Walkera

Si tratta della più antica tra le compagnie costruttrici di droni FPV, fondata nel 1994 e con sede in Cina.

Al contrario della Parrot, è famosa per concentrarsi sullo sviluppo e sulla produzione di sistemi di volo lato consumer. Nonostante ciò, con la sua presenza sul mercato europeo e nord-americano con due compagnie sussidiarie, produce anche sistemi di FPV professionali, spesso utilizzati in campo industriale.

Autocostruzione

Non è raro che l’appassionato di droni FPV, una volta fatta esperienza con un drone preassmblato, decida di costruirsi da sé il proprio sistema di volo.

In questo caso la passione per il volo si unisce a quella del modellismo, dando la possibilità di personalizzare ogni singolo aspetto del proprio drone in base alle proprie esigenze. Non solo, ma poter sperimentare le manovre di base con qualcosa che ci si è costruiti da sé risulta essere molto gratificante, per l’appassionato di FPV.

Nell’ambito dell’autocostruzione è possibile non solo modificare le singole componenti del proprio UAV, ma anche fabbricarsele da sé. È questo il caso, ad esempio, dei telai fabbricabili tramite l’utilizzo di stampanti 3d.

Conclusioni

Arrivati a questo punto dovreste avere un’idea più chiara di cosa sia il mondo dei droni FPV. E’ un mondo affascinante e in continua evoluzione, che può regalare sensazioni mai provate in precedenza.

Prima di poter finalmente effettuare la prima uscita, è necessario iniziare a familiarizzare con la terminologia del settore. Per aiutarvi in questo abbiamo approntato un utile dizionario che potete consultare qui.