Far volare un drone con un solo motore e una sola elica è teoricamente possibile, ma in pratica il controllo è quasi impossibile; per questo negli elicotteri serve un secondo rotore per l’equilibrio e la direzionalità. Le soluzioni a rotore singolo, inoltre, risultano generalmente ingombranti a causa di eliche gigantesche. Joshua Bird voleva sviluppare un drone molto piccolo, con una sola elica.
La chiave della soluzione è stata un mozzo d’elica incernierato che, grazie a un numero di giri molto elevato e alla variazione dell’angolo delle pale, consente il controllo di beccheggio e rollio. Poiché gli ESC standard, che non misurano direttamente la velocità del motore ma si affidano alla forza controelettromotrice (EMF), sono risultati insufficienti, sono stati necessari un codice di controllo personalizzato e lunghe sperimentazioni. Il problema del drone che perdeva la propria posizione e cadeva è stato superato con un puntatore a infrarossi posizionato nella stanza e un sensore a bordo del drone.
I file del progetto sono condivisi su GitHub. Il prossimo passo è l’aggiunta di uno scanner, che consenta al drone di volare anche all’aperto prendendo come riferimento le caratteristiche dell’ambiente circostante.
Perché è importante
Questo progetto mette in discussione, sia pure su scala hobbistica, l’assunto consolidato secondo cui nei droni l’equilibrio e la direzionalità possano essere garantiti solo da un secondo rotore. Controllare una singola elica con un numero di giri elevato e un angolo di pala variabile è un problema ingegneristico per cui i driver dei motori standard non bastano e che impone di ripensare anche il lato software; per questo la soluzione costituisce un esempio tanto per chi si occupa di hardware quanto per chi si interessa di algoritmi di controllo. La pubblicazione dei file su GitHub significa che chi vuole cimentarsi con lo stesso problema non dovrà ricominciare gli esperimenti da zero. Tuttavia, il drone deve ancora la sua posizione al puntatore a infrarossi nella stanza; finché non viene meno la dipendenza dagli spazi chiusi, il valore pratico del progetto resta limitato. Se l’aggiunta dello scanner prevista renderà possibile il volo all’aperto sarà la prossima vera prova del progetto.