大顯身手的無人機

忠東

取代蜜蜂傳花粉

隨著自動化農(nóng)業(yè)發(fā)展、環(huán)境氣候變化和濫用化學(xué)農(nóng)藥，蜜蜂種群數(shù)量近年來急劇下降。

如果哪一天蜜蜂消失了怎么辦？沒有它們，誰來給植物傳粉？

現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)開始著手研究相應(yīng)的機器來替代它們了。

日本化學(xué)教授宮古的團隊試圖用無人機來為植物授粉。他們研制的無人機寬4厘米，重僅15克，只有火柴盒大小，可以利用凝膠將一朵花的花粉傳播到另一朵花上，達到幫助植物傳宗接代的目的。

“雖然提高其他昆蟲的傳粉能力，也有助于解決蜜蜂數(shù)量短缺的問題，但是將生物投入實際運用絕非易事，因此我們決定改變思路，用機器人代替生物?！睂m古教授指出，“我們首次證明機器人傳播花粉是可能的。”

在傳粉過程中，蜜蜂等昆蟲體表絨毛的作用非同小可。它會增加昆蟲體表面積，從而擴大花粉的附著面積。研究人員在光滑的塑料無人機底部覆蓋一層絨毛，絨毛上面涂滿宮古教授改良過的凝膠，使其具備類似昆蟲絨毛的性能。當無人機飛到花朵上時，花粉顆粒就會輕輕粘到凝膠上，當無人機再飛到別的花朵上，顆粒就會落下。

不過，要使 “機器蜜蜂”真正成為現(xiàn)實還面臨諸多限制。首先無人機手動操控難度很大，另外，無人機成本很高，而且電池性能也限制飛行時間和距離。但宮古教授充滿信心，他認為，如果以上限制得到完善，再配備上高分辨率攝像頭、GPS和人工智能技術(shù)，“機器蜜蜂”遲早會派上用場。

英國的戴夫·古爾森教授是蜜蜂保護領(lǐng)域的專家，他對“機器蜜蜂”的實用性持懷疑態(tài)度，擔心該項技術(shù)會干擾動物傳粉保護工作的進行。

他算了這樣一筆賬：目前，地球上大約有32 000億只蜜蜂，“機器蜜蜂”要維持與蜜蜂相同的數(shù)量，每年投資都需要數(shù)百億美元，同時還會產(chǎn)生大量廢棄無人機?！岸鄯渚筒粫羞@些問題，它們的傳粉效率極高。蜜蜂可以自己傳宗接代，自己尋找食物，不會產(chǎn)生碳排放?！惫艩柹淌趶娬{(diào)說，“當務(wù)之急是把蜜蜂照顧好，而不是為它們準備后事?！?/p>

輔助消防員滅火

美國紐約消防局使用的無人機由Hoverfly公司制造，重約7.2千克，價值高達8.5萬美元（1美元約合人民幣6.6元），用有線電纜供電，配有高分辨率的紅外熱成像攝像機。救援指揮官可以根據(jù)無人機傳回的實時畫面，準確指揮消防員現(xiàn)場施救，并實時掌控消防員的具體情況。

2017年3月6日，美國紐約市布朗克斯區(qū)的一處6層建筑物失火，消防員第一次使用Hoverfly無人機輔助滅火。結(jié)果，大火被成功撲滅，參與救援的168名消防員無一死亡，有效減少了災(zāi)情的損失。

Hoverfly無人機通過小功率電纜提供電力，可以無限期停留在空中，同時電纜還可以充當控制和數(shù)據(jù)渠道，防止任何無線電信號干擾。它將現(xiàn)場視頻實時傳輸給消防人員，幫助指揮中心更好地領(lǐng)導(dǎo)滅火團隊，科學(xué)分配任務(wù)，減少消防員的風(fēng)險系數(shù)。

目前，紐約消防局已經(jīng)擁有3架無人機，未來可能會部署和使用更多的無人機。

搜索救援耐碰撞

在阿聯(lián)酋舉辦的首屆“阿聯(lián)酋無人機公益應(yīng)用獎”活動中，有40名選手現(xiàn)場演示了各自的項目。瑞士聯(lián)邦洛桑理工學(xué)院Flyability無人機公司開發(fā)的耐碰撞無人機“吉姆球”拔得頭籌，贏得100萬美元大獎。

足球大小的“吉姆球”無人機有著保護籠一樣的多軸球形支架，支架內(nèi)有一個穩(wěn)定的平衡環(huán)，上面安裝了推進器和航空電子設(shè)備。保護籠和飛行控制算法解決了目前飛行機器人所面臨的兩個挑戰(zhàn)：障礙和沖突管理以及安全操作問題。

未來無人機的發(fā)展方向不是去攻擊某個目標，而要在技術(shù)上提升感知能力，成為提供服務(wù)的“天使”。“吉姆球”無人機的用途是搜索和救援。

在災(zāi)難發(fā)生時，“吉姆球”無人機可被發(fā)送到人類難以到達的地方，深入不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)空間。它附帶的車載攝像頭能拍攝周圍的環(huán)境，給救援人員提供信息，在建筑物里探測，評估煙霧濃度，深入事故現(xiàn)場，鑒別化學(xué)物質(zhì)的泄漏源。

“吉姆球”無人機的設(shè)計靈感來源于昆蟲飛行。研發(fā)團隊思路與眾不同：與其躲開障礙，不如 “勇往直前”，自行開路。在智能系統(tǒng)實驗室，研究人員讓它直接和障礙物進行碰撞，然后反彈回來，繼續(xù)朝搜索目的地前進。由于有被動旋轉(zhuǎn)的球形籠，各種姿態(tài)都能保持穩(wěn)定。機器人飛行控制算法可使其在最復(fù)雜的地形地貌適應(yīng)，保持穩(wěn)定，而無需復(fù)雜的傳感器。除了飛行之外，它還可以在墻壁、天花板和地面上行走。

“吉姆球”無人機實現(xiàn)了無人機在復(fù)雜、混亂或室內(nèi)等環(huán)境中飛行的可能性。對于檢驗專業(yè)人士來說，操作無人機無需訓(xùn)練有素，萬一指揮失誤，也不會有任何危險。

對于救援和工業(yè)核查人員來說，“吉姆球”無人機是一種廉價又有用的救援工具。它能在狹小的空間中飛行，搜尋隱匿的受害者。由于機身周圍被堅韌輕巧的碳纖維所包圍，因此在執(zhí)行艱巨的救援任務(wù)時，它可利用障礙來找路，而不必試圖躲避。

“吉姆球”無人機的球形還可以保護被營救者免受螺旋槳的傷害，同時使室內(nèi)操作相對輕松。得益于能在室內(nèi)靈活運動，又具備抗碰撞性能，它不怕?lián)p壞自己又不會砸傷他人，非常適合緊急救援。比如在火災(zāi)現(xiàn)場，房屋起火時能代替消防員完成偵察工作。尤其在核事故和建筑物倒塌事故中，操作簡單安全。

經(jīng)過5年的研發(fā)，“吉姆球”無人機已經(jīng)為能源、石油天然氣、海事和重工業(yè)領(lǐng)域提供了一年多的服務(wù)。它裝備了高清攝像頭、熱成像攝影機和一個強大的嵌入式照明系統(tǒng)，與此同時它還有一個非常堅固的數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)，確保在視線外和金屬環(huán)境下飛行時仍可以提供實時視頻。endprint