I timonieri ipo-vedenti o non vedenti potranno navigare ovunque grazie a ENZO_1

In futuro anche i timonieri ipo-vedenti o non vedenti potranno navigare ovunque, con pochissimi limiti. Ciò grazie a ENZO_1, sviluppato dal socio della Lega Navale Italia- Sesione San Felice Circeo, Luca Mezi

La barca a vela in futuro potrà essere governata anche da timonieri ipo-vedenti o non vedenti, quasi in autonomia. E’ la sfida che ha lanciato Luca Mezi, socio veterano della Lega Navale Italiana – Sezione San Felice Circeo, e da sempre appassionato velista. Prima insieme al padre e poi alla moglie e alla figlia. Luca, non vedente fin dalla giovane età, non ha mai permesso alla sua limitazione di frenare la sua volontà. Anzi, ha fatto un passo in più: ha cominciato a studiare e a sperimentare come far avverare il suo sogno. Dal suo lavoro è nato ENZO_1, all’inizio una “bussola parlante” e poi un dispositivo più complesso ed evoluto, in via di ulteriore sviluppo, che potrebbe rappresentare una rivoluzione in tema di inclusione in mare, soprattutto nell’ambito della navigazione su specchi d’acqua, anche non preventivamente attrezzati. In caso contrario, esiste già il progetto HOMERUS, che ha già dato ottimi frutti tanto da far sì che siano state organizzate regate impegnative tra equipaggi non vedenti. Il limite, però, è che il sistema funziona prevalentemente su campi attrezzati con strumenti come boe sonore, avvisatori acustici particolari ecc. ENZO_1, invece, punta a far sì che si possa navigare liberamente ovunque, senza bisogno di qualcuno che aiuti il timoniere a correggere la rotta. Di fatto, si tratta di due sistemi perfettamente complementari. Luca ci ha raccontato a che punto è il suo progetto e come si può migliorare:

Che cos’è Enzo 1 e come funziona?

ENZO_1 è un dispositivo elettronico, che ho progettato e realizzato per aiutare nella conduzione quasi autonoma di una barca a vela un timoniere non vedente, già dotato di una certa esperienza. Inizialmente mi riferivo ad ENZO_1 anche con il termine ‘bussola parlante’, perché, di questo si trattava durante i primi esperimenti, ma poi il sistema si è evoluto, comprendendo anche un indicatore della direzione del vento apparente ed un ricevitore GPS.

ENZO_1, chiamato così in memoria di mio padre, con cui ho imparato ad andare in barca, può funzionare in varie modalità di utilizzo. Oltre ad una modalità passiva, in cui è possibile, tramite pulsanti, richiedere dati al dsasistema, o avere informazioni ad intervalli di tempo definiti, ho implementato varie modalità attive, in cui ENZO_1, quando necessario, indica al timoniere come correggere la rotta. Le due modalità più importanti sono:

• La guida attiva (compass tracking) lungo una rotta definita, tramite l’elaborazione dei dati forniti da una piattaforma inerziale (IMU) a MEMS, dotata di un accelerometro 3D, di un giroscopio 3D e di un magnetometro 3D, che sente il campo magnetico terrestre;
• La guida attiva (GPS tracking) verso un punto geografico definito, tramite l’elaborazione dei dati GPS.

Tutte le informazioni vengono fornite al timoniere non vedente tramite un’auricolare bluetooth, ma sono disponibili anche su un normale display per altre persone vedenti.

La modalità 1) è arrivata ad uno stato di maturazione quasi definitivo, mentre la 2) richiede ancora un certo lavoro di sperimentazione e messa a punto.

In queste modalità attive di funzionamento, una volta impostata la rotta da seguire, o il way-point da raggiungere, il dispositivo indica, ovvero dice, al timoniere come accostare per correggere la rotta istantanea per ottenere il risultato voluto. Viene anche fornita la direzione del vento apparente ad intervalli regolari. Dato che il dispositivo, tramite il segnavento elettronico installato in testa d’albero, è in grado di determinare se si sta navigando con mura a dritta o a sinistra, le indicazioni per riportarsi in rotta possono essere nella forma “sinistra/dritta” o “orza/poggia”, a seconda dei gusti e della situazione. Naturalmente è sempre possibile, tramite una apposita pulsantiera, richiedere un certo dato, o modificare la modalità di funzionamento. E’ anche possibile modificare “al volo” la rotta che si desidera seguire, il punto da raggiungere etc. E’ prevista anche una modalità che aiuta nella corretta esecuzione di una virata o di una abbattuta.

Come è nata l’idea del progetto?

L’idea di realizzare un dispositivo capace di aiutarmi a mantenere una certa rotta, senza la necessità di aiuto da parte di un compagno di navigazione vedente, è molto “antica”. Sul finire degli anni ’80, avevamo un 24 piedi norvegese. Navigando più volte dal Circeo a Ponza e ritorno, ci rendemmo conto che utilizzando la modalità tracking del LORAN C, anche se questo strumento aveva una scarsa precisione, si riusciva a percorrere una rotta molto più rettilinea di quanto non si riuscisse a fare seguendo la bussola o navigando a vista. In questa modalità sul display del LORAN C comparivano delle frecce che indicavano verso dove accostare per correggere la rotta.

Pensavo: “Se riuscissi ad intercettare qualche segnale e riportare in forma audio queste frecce, potrei governare senza che mi si debba dire continuamente di andare a dritta o sinistra”. Il problema posto in questi termini non era semplice, poi il LORAN C fu abbandonato ed anch’io lasciai l’idea nel cassetto. Mio padre era ancora in gamba e potevo andare in barca a vela con il suo aiuto, ma, soprattutto, preferivo fare il prodiere: ero un ragazzo e mi divertivo a stare al trapezio del nostro 470, zompando come un grillo dove e come serviva. Per imparare meglio certe cose, mi mettevo al timone, ma vivevo questa esperienza solo come un mezzo per migliorare la mia capacità velica. Anche affinando le sensazioni date dal vento e dalle reazioni della barca, ero cosciente che era comunque sempre necessario l’aiuto di qualcuno, se si voleva mantenere una rotta decente.

Quando mio padre non fu più in grado di andare in barca e nessuno degli amici con cui veleggiavamo di solito si rivelò disposto ad aiutarmi, ho lasciato la vela per un po’ di tempo, dedicandomi alla subacquea tecnica.

In quest’ambito ho partecipato alla realizzazione di un computer subacqueo parlante, per poter avere i dati di immersione in voce. Fatto questo progetto, mi sono reso conto che, essendo cambiate molte cose nel campo dei micro-processori, forse ero in grado di riaffrontare il discorso di navigazione autonoma.

Il mio sogno, nel frattempo, era diventato quello di ricomprare una mia barca, potendola condurre con l’aiuto anche solo di persone inesperte. Avevo bisogno di un sistema capace di fornirmi in voce la direzione del vento, in modo molto più preciso di quanto non si riesca a fare con le sensazioni sulla pelle; avevo bisogno di un sistema che mi aiutasse a capire come correggere la rotta, senza che una persona dovesse dirmi continuamente qualche cosa.

Dopo aver cercato per ore ‘ su Google, fatto decine di telefonate e spedito centinaia di mail, ho capito che dovevo fare da solo. Pensai: il linguaggio C lo conosco, come Fisico un po’ d’elettronica la “mastico”, i lavori di meccanica sono uno dei miei hobbies, quindi, una decina di anni fa, è nato il progetto ENZO_1. Il tutto in auto finanziamento, ovviamente.

Durante i primi anni dello sviluppo, non avendo a disposizione una barca con cui testare ENZO_1, i lavori sono andati abbastanza a rilento, anche perché posso dedicarmi a queste cose nei ritagli di tempo rubati al lavoro in laboratorio, o durante le vacanze.

Ottenni una prima prova di qualche ora a fine Agosto 2014 al Circeo, su un’Alpa Tris, prestatami a titolo personale da un socio LNI, poi una prova più articolata a Venezia con l’associazione Ventolibero ad Ottobre 2014. Dopo moltissime richieste, ottenni per un paio d’ore il Caravelle LNI uno dei primi giorni di Settembre 2016, poi un giro sul piccolo Velella i primi di Settembre 2019. Ad ogni prova venivano fuori cose da ritoccare nel software, o modifiche hardware da fare, ma gli esperimenti erano troppo diluiti nel tempo e la diversità tra le barche richiedeva di adattare i vari parametri del software alle varie situazioni. Non era possibile andare avanti in quel modo.

Avendo comunque verificato di poter gestire la conduzione di una barca con minimi aiuti, ho deciso di acquistare una barca sufficientemente grande da assicurare una certa stabilità di rotta e di avere lo spazio per l’istallazione comoda di ENZO_1, ma, allo stesso tempo, sufficiente mente piccola da poter essere gestita su una spiaggia, anche se con un po’ di fatica. Altro aspetto fondamentale, è stato quello di avere un motorino ausiliario, per poter gestire eventuali difficoltà. Dopo varie valutazioni la scelta è ricaduta su un R18S Paiardi, con cui ho potuto sbizzarrirmi l’estate scorsa e, durante l’inverno, al lago Albano.

Quali risultati ha portato la sperimentazione finora?

Come dicevo, già dalla prima prova ho capito di essere sulla strada buona. Era la prima volta che potevo navigare lungo una rotta impostata, senza che nessuno dovesse darmi indicazioni per mantenerla. Una sensazione meravigliosa.

Prova dopo prova, sono arrivato a poter uscire in barca anche solo con persone non esperte di vela. Devono essere capaci di illustrarmi rapidamente la situazione che circonda la barca: altre barche e loro posizione e distanza, la costa  etc., devono essere in grado di governare con il fuoribordo, in caso di necessità, ma non serve che siano velisti.

Forte di questo risultato bellissimo, sto insegnando a mia moglie ad andare in barca a vela, potendo anche controllare, tramite ENZO_1, come si comporta al timone.

Devo dire che i risultati ottenuti vanno anche oltre le mie più rosee aspettative iniziali. Quando sono al timone la barca procede su una linea definita, spesso più regolare di quanto non riesca a fare un timoniere di buone capacità. Sono pienamente soddisfatto.

Quali sono state le maggiori difficoltà e i limiti incontrati?

Oltre alle difficoltà legate alla disponibilità di imbarcazioni per gli esperimenti, ho dovuto fare delle scelte che, poi, hanno condizionato tutto lo sviluppo. Inizialmente, non sapendo se l’idea avrebbe portato a risultati importanti, ho deciso di realizzare il sistema senza commissionarlo ad una ditta specializzata, che mi avrebbe richiesto un costo esorbitante.

L’auto costruzione ha comportato l’impossibilità di miniaturizzare il sistema, sia nella parte elettronica, ma, soprattutto, nella scafandratura. Attualmente ENZO_1 è contenuto in una scatola per derivazioni elettriche che misura circa 30x20x12 cm3, quando una ditta avrebbe potuto comprimere il sistema almeno di un fattore 3 in tutte le direzioni, rendendo l’apparato molto più comodo da installare e gestire. Mentre la scelta dell’auricolare bluetooth è subito apparsa necessaria, ho preferito evitare di utilizzare un telecomando wire-less, per evitare di affrontare tutti i problemi tecnici che si sarebbero inevitabilmente presentati. Durante le prove in mare, però, mi sono reso conto che avere, ad esempio, un telecomando con i vari pulsanti sull’avambraccio, mi avrebbe facilitato enormemente. Al momento non è banale installare un telecomando, ma spero di poterci lavorare in futuro.

Un altro problema è costituito dal costo dei componenti di alta qualità, specialmente l’IMU. Ne ho acquistata una da alcune centinaia di euro, ma non pò reggere il paragone con quelle professionali da alcune migliaia di euro. La scarsa qualità dell’IMU, mi ha costretto ad introdurre algoritmi di filtraggio e di calibrazione, che complicano ed appesantiscono inutilmente il software di gestione delle varie informazioni.

Cosa si può fare per sviluppare ulteriormente l’iniziativa?

ENZO_1 è un progetto che, fondamentalmente, ho portato avanti per soddisfare delle mie esigenze personali, ma credo che potrebbe essere utile anche ad altri velisti non vedenti.

Al momento esiste un solo esemplare di ENZO_1, installato sulla mia barca, il che rende praticamente impossibile diffonderlo, se non in qualche occasionale incontro o una partecipazione ad una manifestazione del settore.

L’intervento di una ditta specializzata potrebbe risolvere molti dei problemi sopracitati, sia da un punto di vista tecnologico, che da quello della diffusione, o commercializzazione, anche se si potrebbe porre un problema di copyright, o simile.

Da un punto di vista tecnico, sarebbe interessante, oltre all’introduzione di un telecomando, anche l’interfacciamento con un solcometro e con un anemometro. In questo modo sarebbe possibile elaborare i dati in modo molto più profondo, arrivando ad ottenere un quadro completo della situazione. Sarebbe anche molto utile collegare un ecoscandaglio, per avere informazioni sulla profondità del mare intorno alla barca. Tutte cose fattibili, ma costose e che richiedono un notevole lavoro, con un importante quantitativo di tempo da poter dedicare al progetto.

Sono in cantiere altre idee?

Quello di cui abbiamo parlato fino ad ora, è già fatto, o fattibile e quindi, prima o poi, sarà realizzato.

Quando parlo di ENZO_1, dico sempre che consente una navigazione quasi autonoma, perché è sempre necessaria la presenza di una persona capace di osservare ciò che sta intorno alla barca e riportarlo in modo essenziale e fattivo al timoniere non vedente.

Un sogno sarebbe quello di dotare l’imbarcazione di sistemi di rilevamento ostacoli, per poter gestire in piena autonomia una navigazione. Implementando rilevatori di varia natura, ottimizzati sui vari range di distanza di interesse: corto (ultrasuoni), medio (laser ottici infrarosso), lungo (microonde, RADAR). Il principale problema, oltre ai costi, in un progetto del genere, sarebbe quello di riuscire a trasferire le varie informazioni di rilevazione al timoniere, senza letteralmente ubriacarlo di dati, suoni e comandi. Non si tratta di un problema banale, si rischia di perdere nel mare di dati, proprio quello necessario. Insomma, siamo ancora lontani, ma l’idea non è impossibile.

Come ultima idea, accennerei ad un utilizzo particolare di ENZO_1: una volta messa a punto anche la modalità attiva di GPS tracking, vorrei intraprendere una traversata, in quasi solitaria, prima abbastanza breve, tipo Circeo Ponza, per poi allungare il percorso fino, ad esempio, alle isole Eolie o qualche cosa di simile. Vorrei fare una navigazione in solitaria, pur dovendo accettare un osservatore vedente in barca, ma questo, al momento, è solo un sogno.