Sottosistemi
Propulsione e gestione dell’energia
Il sistema propulsivo monta quattro motori Hobbywing V5212 275KV con eliche MSC 17×5.8 e controllori XRotor Pro H80A 14S. La scelta di eliche da 17 pollici a bassa velocità di rotazione non è casuale: propulsori più lenti e grandi sono più effefficienti di quelli piccoli e veloci, e su un velivolo che deve stare in aria il più a lungo possibile ogni watt conta.
Le batterie sono configurabili a livello di pacco: la configurazione 12S1P riduce il peso per missioni brevi, mentre la 12S2P aumenta la capacità totale per missioni più lunghe — una flessibilità operativa che permette di adattare il velivolo al profilo di missione senza modifiche strutturali. Per validare il sistema propulsivo, il team ha costruito un banco prova dedicato con cella di carico, misurando la spinta in funzione del throttle e verificando che la combinazione motore-elica soddisfacesse i requisiti prestazionali richiesti.
Payload: due missioni, due meccanismi
SFT-QUAD gestisce due tipologie di payload completamente diverse, ognuna con il proprio meccanismo di sgancio dedicato. Il payload sferico — un oggetto da circa 6.4 cm di diametro — è alloggiato in una gabbia cilindrica con sportello comandato da un micro-servo: quando il servo si attiva, lo sportello ruota e rilascia il payload in modo rapido e affidabile. Il payload cubico — circa 1 kg — richiede un sistema più robusto: un meccanismo a spina blocca il payload durante il volo e lo rilascia disimpegnando il collegamento tramite servo. La parte maschio è installata sul drone, quella femmina è integrata direttamente nel payload.
Entrambi i sistemi sono stati testati ripetutamente per garantire ritenzione affidabile in volo e rilascio preciso durante la missione.
Autonomia: il drone che vede e decide
A bordo gira una pipeline di visione artificiale completa, organizzata in stadi sequenziali con responsabilità ben definite: acquisizione immagine, preprocessing, inferenza, geolocalizzazione, clustering delle osservazioni e aggiornamento della missione in volo.
La camera è una Basler a2A5320 con sensore Sony IMX542 da 16 megapixel a otturatore globale — scelta specifica per eliminare le distorsioni da rolling shutter in condizioni di vibrazione. Abbinata a un obiettivo da 16 mm, il sistema è in grado di rilevare target da 0.6 a 90 metri di quota con una risoluzione di circa 39×39 pixel — sufficiente per classificarli e localizzarli con precisione. Il computer di bordo è un NVIDIA Jetson AGX Orin con 275 TOPS di potenza di calcolo AI.
Il modello di rilevamento è YOLO, implementato tramite Ultralytics con supporto TensorRT. Le immagini ad alta risoluzione vengono suddivise in tile da 640×640 pixel con 20% di sovrapposizione, per preservare i dettagli dei target più piccoli senza perdere informazioni ai bordi. Le detection vengono poi riproiettate in coordinate geografiche tramite ray casting e telemetria sincronizzata, e osservazioni ripetute dello stesso target vengono aggregate tramite clustering per produrre una stima stabile e affidabile.
La validazione della pipeline non si è limitata ai voli reali. Il team ha sviluppato due strumenti complementari: un sistema di replay che riproduce missioni registrate per analisi offline, e un simulatore Unreal Engine custom integrato con PX4 SITL che genera in tempo reale il moto del velivolo, lo stato dell’autopilota e le immagini della camera. I dataset di training sono stati generati con Blender, creando automaticamente immagini aeree annotate in condizioni variabili di luce, texture, angolazione e scala dei target
Il PCB custom: decodificare il protocollo proprietario
Una delle innovazioni hardware più significative di SFT-QUAD è un PCB sviluppato internamente per interfacciare i controllori motore con il flight stack. Gli ESC Hobbywing comunicano tramite un protocollo CAN proprietario non documentato pubblicamente — il team ha decodificato i messaggi necessari e ha progettato una scheda compatta basata su ESP32-C3 che traduce la telemetria in messaggi MAVLink standard, accessibili da PX4.
Questo ha reso possibile l’accesso ai dati RPM in tempo reale, abilitando il filtro notch dinamico descritto sopra. Il design è open-source e disponibile pubblicamente su GitHub — un contributo concreto alla comunità UAV che va oltre la competizione.
