La barchetta magica, guida autonoma in mare aperto

Una nave fantasma sta solcando l’oceano! A vele spiegate percorre le rotte inesplorate della guida autonoma.

La barchetta magica
La barchetta magica


Si narra che le prime imbarcazioni a vela siano state inventate più di 6000 anni fa, da allora l’umanità ne ha percorse di rotte marinare, fabbricando vele di varie forme e colori per navigare le acque di tutto il mondo. Oggi, al passo coi tempi, un gruppo di scienziati italiani ha promosso un progetto ambizioso, progettare e realizzare un prototipo di imbarcazione totalmente autonoma, che sfrutta la forza del vento e la vela come mezzo di propulsione e l’energia solare per alimentare l’attrezzatura di bordo, in grado, inoltre, di analizzare lo stato di salute dei mari.

Abbiamo l’onore ed il piacere di poter intervistare Marco Montagni, ideatore e fautore del progetto.
Marco nasce a Firenze il 13/05/1987 con il “pallino” per tutto quello che riguarda l’ingegneria. Il suo percorso di studi lo porta prima ad iscriversi all’istituto professionale per l’industria e l’artigianato Chino Chini di Borgo San Lorenzo e poi ad ingegneria elettronica a Firenze dove si laurea finalizzando un progetto per la realizzazione di componenti di alcuni sottomarini con la sua scuola superiore Chino Chini e con il gruppo di Modellistica Dinamica e Meccatronica dell’università di firenze finanziato della regione toscana.
Successivamente si iscrive ad Ingegneria Elettrica e dell’Automazione e segue alcuni corsi del Master in robotica alla Politecnica di Madrid con il progetto Erasmus.
Tornato in Italia si cimenta nella competizione universitaria di droni sottomarini SAUC-E e successivamente collabora per la progettazione con varie realtà imprenditoriali del suo territorio, alcune delle quali faranno da sponsor a questo progetto.
Decide di sfruttare il periodo di tesi cimentandosi nella progettazione e realizzazione di un drone a vela autonomo per attraversare l’oceano mettendo in pratica buona parte della sua formazione.

Marco Montagni
Marco Montagni

Buongiorno Marco, ci può raccontare come si chiama, com’è nato e quali sono gli obiettivi del vostro progetto?

Buongiorno a voi, bè, inizialmente era solo La Barchetta Magica, un drone a guida autonoma di superficie, Surface Autonomous Vehicle (SAV), nato fin dal principio per attraversare l’oceano atlantico perché agli ingegneri piacciono le sfide, fanno parte della nostra indole. Gli obbiettivi finali si sono arricchiti di concrete prospettive aziendali ed ottimi propositi di vendita per il futuro (no bullshit).
Attualmente l’obbiettivo finale è creare la TESLA del mare in Italia.
Una compagnia con un alto potenziale di crescita che può aggredire un vasto mercato, capace di riunire diverse eccellenze Italiane in una realtà che sarà gratificante per tutti.
D’altronde siamo circondati dal mare ed abbiamo sia la creatività che le competenze necessarie (meccanica, informatica, elettronica, vendita) oltre ad essere tra i migliori costruttori di barche con uno stile ed eccellenze riconosciute da sempre nel mondo.
Adesso La Barchetta Magica è uno dei nostri MVP (minimum viable product).

Quali sono state le sfide che avete incontrato nella sua realizzazione e, per soddisfare la consueta curiosità dei nostri lettori, utilizzate software libero nelle vostre attività?

La prima sfida è stata quella di trovare i primi sponsor. Per fortuna grazie alle mie precedenti collaborazioni (Poli C. GG Macchine e Berretti) e gli ottimi rapporti instaurati con gli imprenditori, di larghe vedute, che mi hanno conosciuto sono riuscito a raccogliere circa 2000€ che sono stati sufficienti per la prima versione di prototipo (quella del video) grazie ad un oculata previsione di spesa. Anche chi non è ingegnere, con i milioni o molto molto tempo, riesce a progettare e realizzare progetti importanti, quindi direi che la seconda sfida è stata quella di realizzare un drone a vela funzionante con 2000€ ed in 6 mesi circa. Con questo budget chiaramente neanche la piattaforma inerziale è commerciale/con un software proprietario, ma ho dovuto inventarmi una sensor fusion (con giroscopio,accelerometro ,sensori magneto inerziali) casereccia con un filtro di Kalman, che funziona egregiamente, con i singoli sensori e che ci è costata 3 dollari.
Il solo anemometro ad ultrasuoni commercialmente ha un elevato costo e per questo abbiamo sviluppato quello più leggero esistente nel mercato diretto (e non a riflessione per consentire la misura del vento anche con rollio e beccheggio elevati).
Tutti gli altri team che hanno provato l’impresa della traversata hanno avuto una disponibilità economica ingente (almeno venti volte la nostra) ed hanno fallito la traversata, e con questo già se riusciamo ad arrivare a metà della traversata è un ottimo risultato.
La prima versione l’ho presentata come mia tesi specialistica ed è stata realizzata nel garage del vicino di casa. Nella presentazione sono riuscito a persuadere anche i più scettici della realizzabilità di tale veicolo e via via sono riuscito a coinvolgere ed appassionare sempre più persone, alcune delle quali mi hanno aiutato anche a discapito di alcune dinamiche lavorative non favorevoli.
Riassumendo le sfide sono le solite, trovare i soldi, far sì che tutto costi pochissimo, convincere le persone a lavorarci con passione. Tutto software libero. Qt, Arduino, cubo per nucleo.

Automobili, autobus, treni, camion, mezzi agricoli, droni volanti, navi di varie dimensioni, chi taglierà per primo il traguardo dell’autonomia totale nella guida su larga scala?
Ci saranno grosse novità in questo campo nel prossimo futuro?

Come sappiamo TESLA è a guida assistita e non autonoma, si dice di categoria 3 (basata su una statistica di quanto siano meglio degli uomini), utilizza vari sensori e videocamere con intelligenza artificiale. L’auto di Google non ha neanche il volante, utilizza anche i Lidar e puntano alla categoria 5: ovvero un’auto a guida autonoma 10 volte più sicura di un’auto guidata da un uomo (con meno incidenti, statisticamente parlando rispetto ai km percorsi).
Essendo un mercato molto vasto e con ingenti somme di investimenti da tutte le case costruttrici, le automobili saranno le prime ad essere rese autonome e con una statistica di incidenti di molto inferiore a quella delle persone. A seguire il resto chiaramente, la tecnologia una volta sviluppata, diventa a buon mercato in tempi ragionevoli. Quando il progresso mette a disposizione una tecnologia “disruptive”, le prime compagnie che la utilizzano in modo efficiente, esploreranno un mercato incontaminato e quindi molto ampio.
Eravamo proprio in questi giorni a Google X (creatori e sviluppatori della auto autonoma di Google e dei Google Glass) alle porte di San Francisco, perché siamo stati selezionati dal SOA (Sustainable Ocean Alliance) per un programma di accelerazione di startup di 8 settimane.
Per quanto riguarda le navi e barche vi sono diversi aspetti unici che è necessario approfondire, ma niente di trascendentale rispetto ad una nuvola di punti analizzati con una IA dai Lidar.Probabilmente ci saranno grossissime novità, sicuramente diventeremo più affini con tutti i tipi di droni.

Siamo venuti a conoscenza che la Vostra Università partecipa attivamente anche ad una delle gare di droni più affascinanti, la gara Universitaria di droni sottomarini di La Spezia (http://www.sauc-europe.com) quali sono le differenze sostanziali fra i due progetti?

Bè in realtà La Barchetta Magica è patrocinata dall’università di Firenze, ma il progetto non è dell’università benché mi faccia piacere che sia valorizzata l’Università e che quindi superficialmente si dica che sia dell’università di Firenze ripagando alcune persone che mi hanno aiutato e ci lavorano. Il contributo personale di tempo e denaro è importante anche a causa dei meccanismi universitari per i rimborsi, che purtroppo vengono erogati e gestiti da poco personale e si accumulano (soprattutto ad ingegneria che ha esigenze diverse rispetto a psicologia per dirne una).

Le differenze sostanziali sono rappresentate dalla stima della posizione ed orientazione nello spazio e dal reperimento dell’energia.
Con gli AUV autonomous underwater veicle non è possibile azzerare gli errori con la stima della posizione data dal GPS (sott’acqua non funziona) a meno di essere in superficie: integrando l’accelerazione si ottiene la velocità, integrando la velocità la posizione, ma l’integrale viene sempre risolto a meno di una costante che in ogni caso fa divergere la stima della posizione molto rapidamente.
Con i SAV è più diretta la stima della posizione, ma diventano possibili missioni dall’autonomia potenzialmente illimitata con le giuste accortezze e sviluppi tra pannelli solari ed MPPT. Di conseguenza l’affidabilità gioca un ruolo fondamentale.
Per entrambe le tipologie di veicoli un aspetto curioso quanto essenziale riguarda la stima dell’orientazione. Rimanendo sufficientemente lontani dalla banchina può essere usato il magnetometro, ma è sempre consigliato l’utilizzo di un FOG FibreOpticGyroscope, estremamente preciso anche integrando la misura, che non risente dei disturbi dati dal ferro nella banchina come i magnetometri. Un FOG dopo 24h fermo sopra ad un tavolo, integrando la misura segna 360°: riesce a stimare anche la rotazione terrestre da quanto è preciso
Come prevede che cambierà il mercato della nautica? Si può ipotizzare un futuro in cui anche l’inesperto di vela possa noleggiare un’imbarcazione senza dover sapere il significato di “scotta” o di “randa”?
Prima è necessario un periodo di addestramento delle reti neurali e quindi ogni operazione sarà in ogni caso assistita da un operatore per un certo tempo (guida assistita come per la tesla), proprio come si sta evolvendo per le auto.
Non solo la terminologia verrà superata, ma qualunque tipologia di attività diciamo pure “rognosa” come le manovre in porto, calare o tirare l’ancora saranno effettuate automaticamente nel punto e modo migliore di quello che potrebbe fare l’uomo.

Gli investimenti economici sulla guida autonoma sono ingenti per quanto riguarda il comparto automobilistico, sta accadendo lo stesso nell’ambiente nautico? Pensiamo alle grandi navi mercantili dove qualche passo è stato fatto come ad esempio da Rolls Royce.

Per quanto riguarda l’ambiente nautico cito ad esempio SailDrone che ha raccolto circa 150 milioni di dollari qui a San Francisco per studiare e realizzare un veicolo simile alla Barchetta Magica, ma più grande e con veri sensori che affitta a 2500 dollari al giorno per monitorare l’oceano.
Noi possiamo partire con una startup che oltre a fare quello che fa SailDrone, ma in Europa, realizzeremo imbarcazioni ad alto contenuto tecnologico, delle vere e proprie TESLA del mare, che hanno una vasta applicabilità in vari settori come per il settore turistico, la pesca, analisi continua delle acque di fronte alle nostre spiagge, pulizia autonoma dalla plastica ecc.
Come detto precedentemente quando si rende disponibile una tecnologia “disruptive” facilmente gestibile e dal costo contenuto rispetto a tutte le varie applicazione effettuate con metodi tradizionali, o del tutto non possibili, si apre un ventaglio di opportunità commerciali limitate solo dalla fantasia. Se questo dato si abbina alla previsione di crescita della BlueEconomy si attrae qualunque investitore.

Diciamo che il mercato, soprattutto quello delle barche a vela in Italia, è un po’ restio ai cambiamenti in questo senso, ma lo stesso è accaduto con le auto al principio. Dal momento che sarà possibile entrare in riserve naturali senza inquinare con una imbarcazione elettrica autonoma, osservare flora e fauna indicate sui cristalli liquidi che circondano il veicolo da una intelligenza artificiale che riesce a riconoscerle molto meglio di qualunque altra persona, oppure un’altra qualsiasi delle applicazioni che stiamo valutando, sono convinto che qualcosa cambierà nella visione globale di barche autonome.
Per creare valore e ricchezza nel nostro paese oltre a valutare il ritorno economico nel più breve tempo possibile, qualcuno dovrebbe iniziare davvero a pensare al futuro di tutti ed investire sulla BluEconomy che crescerà del 300% nei prossimi anni.
Rispetto ad altri investimenti dal ritorno rapido, questo è un progetto con una prospettiva ampia, che cerca di valorizzare competenze, dottorati, ricerca nel nostro paese e che in un medio periodo ritorna sicuramente indietro.

Che impatto avrà l’avvento di questa pletora di mezzi autonomi dal punto di vista legislativo? L’attuale impianto normativo rischia di ostacolare l’adozione della guida automatica? Avete avuto difficoltà nei vostri progetti in questo senso?

Dovrà essere aggiornato il punto di vista legislativo.
Sarà sicuramente importante riuscire a coinvolgere le varie parti politiche su quanto questo cambiamento possa solo giovare alla nostra economia ed al nostro ecosistema marino e non solo.
Noi non abbiamo avuto difficoltà perché è così piccola e sicura (dato che non ha eliche o parti che possono ferire) che è stato sufficiente abbandonarla al suo destino lontano dalla costa.

Ed ora una domanda personale, ipotizzando di avere un’imbarcazione a vela che possa trasportare degli umani autonomamente, si sentirebbe sicuro a bordo tanto da permettersi un sonnellino e lasciarsi trasportare sulle onde?

Se avessi tale imbarcazione sarei nel futuro e pertanto sarebbe più affidabile e sicura di quanto possa mai essere bravo, reattivo, affidabile io stesso. Quindi direi proprio di sì.

Ringraziamo Marco e auguriamo a lui ed a tutto il gruppo della barchetta magica il meritato successo con un vecchio motto marinaresco: “che abbiate sempre il vento in poppa!”
È possibile seguire il viaggio della barchetta magica attraverso il sito ufficiale:

labarchettamagica.it

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