基于多旋翼飞行器的自主扫雷装置的技术分析及市场应用

尉洁+田勇+杨益钧

摘 要：基于多旋翼飞行器的自主扫雷装置是一种结合机械臂及扫雷排雷设施的具有可垂直起降能力并且能在空中自主扫雷的小型无人飞行器，其可广泛应用在军事领域上。

关键字：多旋翼飞行器；自主扫雷装置；技术分析；市场应用

1 研究意义

党的十八大胜利召开，在党的十八大中提出实施创新驱动发展战略，强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。其中在《中国制造2025》中我国重点强调了机器人在国防军工的应用需求，并鼓励支持积极研发新产品，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用的战略要求。除此之外，在2016年发表的《国家创新驱动发展战略纲要》的战略任务之第四条是“深化军民融合，促进创新互动”，鼓励支持按照军民融合发展战略总体要求，发挥国防科技创新重要作用，加快建立健全军民融合的创新体系，形成全要素、多领域、高效益的军民科技深度融合发展新格局。

基于多旋翼飞行器的自主扫雷装置的研究是积极响应中共中央对创新创业项目的鼓励和支持的一项创新性项目。传统扫雷的几种方式，不是让人或者动物去冒险，就是出动价值连城的装备，不仅效率极低，而且容易发生事故，还要付出惊人的财力、精力，甚至是排雷人员的生命。基于多旋翼飞行器的自主扫雷装置是一款低成本、高效率、零伤亡的自主扫雷装置，是将多旋翼飞行器与扫雷装置相结合，结合机械臂，扫雷排雷设施所制作的一种可自主扫雷的多旋翼飞行器。

2 技术分析

1、先进性

基于多旋翼飞行器的自主扫雷装置主要由上下两部分组成，上面部分为多旋翼飞行器，下面部分为自主扫雷装置。在多旋翼下方安装扫雷装置，即采用结合机械臂，扫雷排雷设施形成的一个系统装置。

该装置的先进性之一是采用多旋翼飞行器为搭载平台。它通过上下共轴放置的电机提供升力，通过改变旋翼转速来调整姿态，通过调整姿态进一步实现位置控制，与常规的单旋翼直升机相比，多旋翼飞行器简化了设计的维护成本。其次，利用多旋翼为搭载平台，飞行器的承重能力得到很大的提高，使作品的稳定性更加可靠。同时，由于多个旋翼允许每个旋翼具有较小的直径，所以该装置还具有悬停性能优异、机动灵活性高、机械结构紧凑、零部件可靠性高等优点，能以较小的风险胜任更具挑战性的飞行环境。

其先进性之二就是其独特的扫雷装置，与传统的扫雷装置相比，其扫雷装置最大的特点就是以多旋翼飞行器为搭载平台的基础上，结合机械臂，扫雷排雷设施形成的一个系统装置。装置内部设有的定位系统，还可以对已经检查过的地方进行记录，不再进行重复扫描，这一独特的自主扫雷装置实现了多旋翼可以在空中自主扫雷的功能，而且通过遥控多旋翼飞行器进行操作，其操作简便，不会造成人员伤亡，同时其准确性较高，大大提高了排雷的速度。

2、性能参数

不带桨尺寸：长562mm 宽487mm 高600mm

带桨尺寸：长600mm 宽600mm 高600mm

机体重量：小于2.5kg

续航时间：25min（一块电池飞行时间约18分钟）

扫描范围：1500平方米左右

工作时飞行器距离地面高度：大于等于1m

3、工作过程

在遥控多旋翼飞行器的过程中自主扫雷主要分为扫雷，标记，排雷三个过程。

扫雷：利用该飞行器内置的GPS，在地面站地图上绘制出飞行轨迹，并用超声波进行地形跟随，让飞行器与地面保持相对设定的高度，扫描整个雷区。如图1所示。

标记：飞行器下方探测器检测到地雷时，利用GPS将相对应地理坐标输出并存在飞行日志里，这样我们就获取了地雷的精确位置。如图2所示。

3）排雷：遙控多旋翼无人机和机械臂，将小型雷管准确放置在被标记的位置，待装置离开时定时引爆。如图3所示。

4、优势

相比传统扫雷，基于多旋翼飞行器的自主扫雷装置的优势主要有以下几点：

1）该装置通过遥控飞行器来操作排雷，大大改善了原本手持扫雷、扫雷车等传统方式的局限性，避免了人或动物去冒险，工作人员牺牲概率几乎为零；

2）该装置基于多旋翼飞行器的支持，该装置工作快速且高效，是传统扫雷排雷技术工作速度的20倍；

3）该装置灵活、稳定，能实现以较小的风险在更具挑战性的环境下进行扫雷排雷任务

4）该装置成本低，不到传统排雷技术的2倍，可以被大规模使用；

5、局限性

由于该装置是基于多旋翼飞行器的装置，在飞行上会受到地形的限制，本装置主要适应于较平旷如平原等地形较不复杂的地方进行自主扫雷，这也是本装置的局限性所在。

3 市场应用

基于多旋翼飞行器的自主扫雷装置主要应用到国防军事上。比如可以将其运用于军事演练等小规模非正式军事化场合中，具有便于操作、利于军事战略布局等优点。近年来，军用无人机的使用数量、种类和频次等呈快速增长趋势，大力发展无人机已经成为当今世界军事强国军方的共识。二十一世纪以来，各国已经纷纷出台各自的无人机发展规划，并加大投入力度，军用无人机的发展呈现前所未有的热潮。可以预见，无人机今后将会以其特有的优势在未来战争中发挥举足轻重的作用。基于多旋翼飞行器的自主扫雷装置的研究是顺应全球国防科技发展的潮流，其在军事领域上的应用前景较为广阔。

4 结束语

新时代的战争不再是常规武器之间的较量，而是科学技术之间的比拼。无人机在军事领域使用的范围也在不断拓展，很多高危险高强度的有人飞机任务正在被无人机所取代。基于多旋翼飞行器的自主扫雷装置通过遥控飞行器来操作扫雷排雷，大大改善了原本手持扫雷、扫雷车等传统方式的局限性，而且此装置的研究也是顺应中国国防科技发展的潮流。

参考文献

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[4]马建光，王小虎，陈立立.世界无人机发展与未来战争[J].唯实， 2014（9）：87-89