Come costruire drone

di Salvatore Aranzulla

Hai mai sognato di essere il pilota di un drone, di guidare una macchina volante attraverso i cieli e catturare vedute spettacolari dall'alto? Sei pronto a costruire il tuo drone personalizzato? La lettura di questo tutorial è il primo passo verso la realizzazione del tuo sogno. In questo articolo, ti guiderò attraverso i fondamenti del fai-da-te dei droni, spiegandoti tutto ciò di cui hai bisogno per iniziare questa affascinante avventura.

I droni commerciali sono ampiamente disponibili, ma cosa c'è di più soddisfacente di costruire il tuo drone personalizzato? Ciò non solo ti permetterà di personalizzare completamente il design e le funzionalità, ma è anche una buona chance per apprendere delle elementari nozioni di ingegneria e elettronica. Ti illustrerò le parti chiave, i metodi di progettazione e i dettagli della programmazione, fornendoti una base solida per creare il tuo drone e prendere il volo con stile.

Partendo dall'essenziale, ti aiuterò a comprendere la varietà delle componenti di un drone e come si integrano per formare una macchina volante funzionante. Ti stai ancora chiedendo come costruire drone? Con questa guida non avrai più alcun dubbio! Ovviamente prendi questo tutorial per una lezione introduttiva, uno spunto per approfondire meglio la questione con dei corsi avanzati. Inoltre ricorda sempre di attenerti alle leggi nazionali e internazionali sul volo quando metti in funzione il tuo drone. Non mi assumo alcuna responsabilità per un eventuale comportamento contrario alle norme.

Come costruire un drone fai da te

Sei pronto a sfidare la gravità e a realizzare il tuo drone personalizzato? Se ti chiedi come costruire un drone fai da te posso confermarti che ti trovi nel posto giust. Si tratta di un'esperienza appagante che ti offre non solo la possibilità di imparare e comprendere i dettagli tecnici, ma anche di avere il controllo completo su un dispositivo che può solcare i cieli.

In questo capitolo trovi i passaggi essenziali per costruire un drone da zero. Sarà un viaggio entusiasmante, e alla fine, potrai dire con orgoglio che hai creato la tua macchina volante. Preparati a esplorare i componenti, il processo di progettazione e i concetti di programmazione necessari per realizzare il tuo drone fai da te.

Introduzione al mondo dei droni

I droni, conosciuti anche come UAV (Unmanned Aerial Vehicle) o UAS (Unmanned Aerial System), hanno rapidamente conquistato l'interesse di tecnologi, appassionati di aeromodellismo e professionisti di settori diversi, dal cinema alla fotografia, dalla ricerca scientifica all'agricoltura.I droni, a differenza degli aeromobili pilotati, sono veicoli aerei autonomi che possono volare in modo pre-programmato o essere controllati a distanza. Questo campo sta crescendo rapidamente grazie alle sue numerose applicazioni, che vanno dal divertimento personale a utilizzi più seri e professionali.

In questa prima introduzione ai droni ti basti sapere che esistono una moltitudine di tipologie e altrettante limitazioni dovute alle regole di volo. Ecco qualche cenno sull'argomento. Innanzitutto si parla di droni ricreativi per indicare velivoli progettati principalmente per l'uso amatoriale e personale. Offrono spesso funzionalità come fotocamere integrate per la ripresa di foto e video aeree ma non si spingono mai oltre un certo livello tecnico o di costo. SI tratta della tipologia più semplice da costruire e che pertanto tratterò in questo tutorial.

Su di un altro livello qualitativo sono invece i droni professionali, macchine più pesanti e complesse che spesso integrano fotocamere professionali e batterie a lunga durata, potendo dunque restare in aria per lunghi periodi e adempiere a scopi come la sorveglianza e la comunicazione a medio raggio. Alcuni di questi modelli professionali sono utilizzati per le consegne di merci o per uso fotografico. Esistono poi droni speciali realizzati per usi specifici, come attività subacquee, volo ad alta quota e persino droni da gara.

Con l'aumento del numero di droni in volo, le autorità di tutto il mondo hanno istituito regole e normative per garantire un uso sicuro e responsabile dei droni. Prima di iniziare a costruire o volare un drone, è importante conoscere le leggi locali e rispettarle. Questo include limiti sull'altitudine, le aree in cui è vietato volare e la registrazione del drone presso le autorità aeree.

Senza andare per tecnicismi, I droni che pesano meno di 250 grammi, noti anche come droni leggeri, godono di alcune regole e regolamenti specifici che differiscono da quelli applicati ai droni più pesanti. Se possiedi o utilizzi un drone al di sotto di questa soglia di peso, ebbene, puoi sì evitare di ottenere un attestato di competenza o “patentino”, ma ci sono comunque obblighi da rispettare. Se sei interessato a questo genere di droni per principianti ti consiglio di dare un'occhiata alle mie guide d'acquisto sull'argomento qui e qui.

Registrazione del drone — anche i droni leggeri dotati di telecamera devono essere registrati sull'apposito portale d-flight . Questo è un requisito fondamentale poiché anche i droni più piccoli potrebbero essere utilizzati per violare la privacy altrui attraverso foto e riprese.
Assicurazione l'assicurazione è obbligatoria per tutti i droni, indipendentemente dal peso. La polizza deve coprire una responsabilità civile con un massimale minimo di circa 880.000 euro.
Altitudine massima — anche per i droni leggeri, il volo è limitato a un'altitudine massima di 120 metri. Inoltre, il drone deve essere sempre visibile a occhio nudo durante il volo e non può essere seguito a più di 50 metri di distanza.
Licenza UE per droni (quando necessario) — se il tuo drone supera il peso di 249 grammi (drone pesante), dovrai essere in possesso di una licenza UE per droni. Questa licenza è composta da un Certificato di Base (A1-A3) che ti permette di iniziare a volare, e un Certificato Supplementare (A2) che ti consente di far volare droni leggermente più pesanti nei centri abitati.

In ogni caso ti consiglio di approfondire l'argomento, magari dando un'occhiata al sito dell'ENAC o consultando qualche testo dedicato.

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Ricorda che queste regole sono progettate per garantire la sicurezza delle operazioni di volo dei droni e per evitare possibili violazioni della privacy. Anche se non è richiesta una formazione completa, è essenziale comprendere e rispettare questi obblighi quando utilizzi un drone leggero.

Materiali necessari

La costruzione di un drone fai da te richiede una selezione oculata di materiali e componenti. Prima di iniziare, è importante avere una buona comprensione delle basi dell'elettronica, della meccanica e delle leggi di aerodinamica che regolano il volo dei droni. Una volta padroneggiate queste nozioni fondamentali, potrai procedere con la raccolta dei materiali necessari.

Droni

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Una volta acquisita un'infarinatura generale puoi procedere al passaggio successivo, nelle prossime righe ti parlo infatti di quelli che sono i materiali necessari per realizzare il tuo scopo. Ecco un'ampia panoramica dei quattro principali gruppi di componenti e alcuni suggerimenti su marche e prodotti da considerare.

La prima categoria è quella della telaio, lo “scheletro” del drone che gli fornisce struttura e rigidità. Assicurati di selezionare un telaio leggero, resistente e compatibile con la dimensione e il tipo di drone che desideri costruire. I telai dei droni possono essere realizzati con vari materiali, tra cui fibra di carbonio, alluminio, plastica o leghe leggere. La fibra di carbonio è comunemente preferita poiché è leggera e incredibilmente resistente.

Tuttavia, anche gli altri materiali possono essere adatti a seconda del tipo di drone che desideri costruire. I telai in plastica, ad esempio, possono essere leggeri e convenienti. Ci sono diversi tipi di telai tra cui scegliere, tra cui i quadricotteri (con quattro braccia), esacotteri (con sei braccia), e ottocotteri (con otto braccia). I quadricotteri sono i più comuni per i principianti poiché sono stabili e facili da costruire. Il telaio influisce anche sulla facilità di guida del drone, per approfondire la materia di consiglio di dare un'occhiata a questa mia guida.

Alcune marche con una buona reputazione nella produzione di telai per droni includono Tarot, RiToEasysports, e SpeedyBee. In particolare queste ultime due sono molto economiche e adatte a costruzioni entry-level. Considera la progettazione e la robustezza del telaio come un investimento nella durata e nell'affidabilità del tuo drone.

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I motori e le eliche sono responsabili della spinta e del controllo del tuo drone. Scegli motori con la potenza adatta alle dimensioni del tuo drone e eliche compatibili con queste specifiche. I droni utilizzano generalmente motori elettrici. I motori “brushless” sono i più comuni, poiché offrono un migliore rapporto potenza-peso, una maggiore efficienza e una durata più lunga rispetto ai motori spazzolati.

Il KV rating è una specifica importante da considerare. Si tratta di un valore che indica il numero di giri del motore per volt applicato. Motori con un KV più alto girano più velocemente, mentre quelli con un KV più basso offrono una maggiore coppia. La scelta dipende dal tipo di drone che desideri costruire. Le eliche sono caratterizzate da due misure chiave: il diametro e il passo.

Il diametro si riferisce alla lunghezza dell'elica, mentre il passo rappresenta la distanza teorica percorsa dall'elica in un giro completo. Rivolgiti a produttori affermati ma capaci di fornire dei prezzi competitivi, come Dij Tello, T-Motor e Mavic.

La batteria è la fonte di energia del tuo drone. Scegli una batteria LiPo con la giusta capacità e tensione per alimentare il tuo drone. È essenziale optare per una batteria di marca rinomata per garantire prestazioni stabili e sicure. Nomi come Tattu, e Gens Ace sono ben noti per la qualità delle loro batterie. Assicurati che la connessione della batteria sia compatibile con il tuo drone. Le connessioni più comuni sono XT60 e XT30, ma esistono molte altre varianti. Assicurati di utilizzare adattatori se necessario.

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Infine, ecco una piccola carrellata delle principali componenti elettroniche, legate al funzionamento elettrico e al controllo del velivolo, nonché alla parte fotografica. In particolare, se ti chiedi come costruire drone FPV, ossia un drone con funzionalità “First-Person View”, vale a dire vista in prima persona, ti sarà necessario includere un modulo fotocamera al tuo drone.

Le possibilità di arricchire il tuo drone sono tante, si va da moduli GPS a puntatori laser, tuttavia non puoi in nessun caso tralasciare l'impiego di una buona scheda di volo, di un radiocomando e di un trasmettitore video. Quest'ultimo è necessario solo nel caso tu voglia costruire un drone FPV. Alcune marche affidabili sono DJI, HUIOP, Fesjoy e SBOJI.

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Costruzione del drone

Ora che hai tutti i materiali necessari, è giunto il momento di assemblare il tuo drone. In questo capitolo, ti illustrerò i passaggi chiave per la costruzione del drone personalizzato. Poiché ci sono molte configurazioni diverse, adotterò un approccio più generale, ma assicurati di seguire sempre le istruzioni specifiche dei produttori per ciascun componente.

Prima di procedere alla fase di assemblaggio, dedica qualche momento alla progettazione del tuo drone. Crea uno schizzo iniziale su carta o utilizza software di disegno CAD come AutoCAD. Questo ti aiuterà a definire le dimensioni, la forma e il posizionamento generale dei componenti del tuo drone.

Ricorda sempre che, a meno che tu non abbia la possibilità di usare una stampante 3D per autoproudurre componenti strutturali come il telaio o le eliche, dovrai basare il disegno finale del drone sulle possibili combinazioni di assemblaggio dei materiali esistenti.

Una volta definito il disegno di progettazione puoi finalmente cimentarti nella costruzione effettiva del drone. Ti consiglio di preparati visivamente a questo step, magari consultando qualche tutorial su YouTube. Ti consiglio qualche video semplice e ben fatto qui e qui.

Posiziona il telaio principale — inizia collocando il telaio principale su una superficie piana. Questo è lo “scheletro” del tuo drone e servirà da base per tutti gli altri componenti.
Monta i motori — ogni drone ha tanti motori quanti sono i bracci del telaio. Assicurati di fissare saldamente i motori. Verifica che siano ben allineati e posizionali in modo che l'intero drone sia bilanciato. Utilizza viti e dadi forniti con i motori o acquistali separatamente per fissare saldamente i motori al telaio. Assicurati che siano ben allineati e che il rotore del motore sia parallelo al piano del telaio. Una buona stabilità è essenziale per un volo controllato. Hai ancora qualche dubbio sulla scelta del motore giusto per il tuo drone? La Rete ti è d'aiuto, in particolare ti consiglio di dare un'occhiata a questo video.
Collega le eliche — ogni motore richiede eliche specifiche. Generalmente, ci sono eliche “orarie” e “antiorarie”. Montale su motori opposti in modo che il drone rimanga stabile durante il volo. Assicurati che i motori, le eliche e il telaio siano compatibili tra loro in termini di dimensioni e tipo di montaggio. I fori di fissaggio dei motori dovrebbero corrispondere al telaio e le eliche dovrebbero essere adatte ai motori. La scelta delle eliche è una fase cruciale. Ti suggerisco di approfondire l'argomento dando una visione a video sull'argomento.
Fissaggio della scheda di volo — la scheda di volo (flight controller) è il “cervello” del drone. Assicurati di montarla in posizione centrale e ben fissata al telaio. Deve trovarsi in un'area chiusa ed ermetica del drone così da resistere alle intemperie. Collega i cavi dai motori alla scheda di volo.
Collegamento della batteria — Collega la batteria alla scheda di volo. Assicurati che i cavi siano ben collegati e organizzati in modo ordinato. Una buona organizzazione ridurrà il rischio di malfunzionamenti durante il volo.
Posizionamento del trasmettitore video — se prevedi di utilizzare una videocamera posizionala nella parte anteriore del drone, insieme al trasmettitore video. Assicurati che sia ben ancorato e che non interferisca con altri componenti. Se prevedi di effettuare riprese cinematografiche con il tuo drone ti consiglio di approfondire la materia. Puoi partire da qui ad esempio.
Prima accensione — ricorda di prestare attenzione durante questa fase, in quanto i motori possono essere affilati e pericolosi quando sono in funzione. Spegni il drone durante l'installazione e non mettere le mani vicino alle eliche quando il drone è acceso.

Ancora dubbi sul montaggio del tuo drone o sul suo funzionamento post-montaggio? Puoi approfondire questa materia molto ampia e decisamente tecnica con qualche manuale sull'argomento. Ti consiglio a seguire qualche lettura interessante.

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Ora hai completato con successo la prima fase di assemblaggio del tuo drone. Assicurati che tutto sia sicuro e ben collegato prima di passare alla programmazione. Vuoi sapere come costruire un drone con Arduino?I droni offrono un terreno fertile per l'apprendimento e l'esplorazione della programmazione con Arduino.

Arduino è una piattaforma open-source ampiamente utilizzata per la creazione di progetti elettronici fai-da-te. Utilizzando Arduino, è possibile scrivere il proprio codice per controllare vari aspetti del drone, come il volo, la fotocamera e il rilevamento degli ostacoli. Questo ti dà un controllo totale sul comportamento del tuo drone e offre infinite opportunità di sperimentazione. La combinazione di droni e Arduino apre la porta a progetti entusiasmanti che vanno oltre il semplice volo, come il monitoraggio ambientale, la fotografia aerea e molto altro ancora.

In ogni caso, se intendi “giocare” con la programmazione ti consiglio di approfondire bene questa materia molto complessa. Puoi partire da questo mio tutorial sulla programmazione o da qualche corso su piattaforme come udemy.

Come costruire un drone in casa

Da un po' di tempo ti balena in testa la domanda come costruire un drone in casa. Ti capisco: si tratta di un'affascinante avventura di ingegneria e creatività, ma può anche essere un modo per risparmiare del denaro! Puoi fare sicuramente affidamento su alcuni materiali reperibili in casa. Questo è possibile soprattutto per le piccole parti come motori, batterie e altri componenti elettronici. L'obiettivo principale qui è realizzare un drone economico e funzionante, piuttosto che uno con caratteristiche avanzate.

Ti consiglio innanzitutto di cercare motorini elettrici leggeri da vecchi giocattoli o dispositivi elettronici che non usi più. Questi motori possono servire come propulsori aggiuntivi per il tuo drone. Per quanto riguarda le batterie, battery pack di altri modellini elettrici o radiocomandati potrebbero fare al caso tuo. Tuttavia, è essenziale accertarsi che abbiano la capacità di fornire abbastanza energia per alimentare il tuo drone e garantire un volo decente.

Ti stai chiedendo come costruire un drone economico? Mentre puoi recuperare alcuni componenti da casa, è fondamentale invece investire del denaro per componenti importanti come eliche, telaio e schede di volo. Assicurati di utilizzare eliche appositamente progettate per droni e componenti elettronici di buona qualità per garantire la sicurezza e le prestazioni del tuo drone. Ricorda che, anche se stai cercando di risparmiare denaro, è fondamentale rispettare le norme di sicurezza e affidarsi a componenti certificate.

Per il resto, ricordati di approfondire per bene tutte le risorse — libri, video, corsi ecc. — segnalate prima, cercane di altri e magari confrontati con altre persone (dal vivo oppure online) che hanno già affrontato questa avventura, per capire ancora meglio come procedere.

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Salvatore Aranzulla è il blogger e divulgatore informatico più letto in Italia. Noto per aver scoperto delle vulnerabilità nei siti di Google e Microsoft. Collabora con riviste di informatica e cura la rubrica tecnologica del quotidiano Il Messaggero. È il fondatore di Aranzulla.it, uno dei trenta siti più visitati d'Italia, nel quale risponde con semplicità a migliaia di dubbi di tipo informatico. Ha pubblicato per Mondadori e Mondadori Informatica.