大显身手的无人机

忠东

取代蜜蜂传花粉

随着自动化农业发展、环境气候变化和滥用化学农药，蜜蜂种群数量近年来急剧下降。

如果哪一天蜜蜂消失了怎么办？没有它们，谁来给植物传粉？

现在，科学家已经开始着手研究相应的机器来替代它们了。

日本化学教授宫古的团队试图用无人机来为植物授粉。他们研制的无人机宽4厘米，重仅15克，只有火柴盒大小，可以利用凝胶将一朵花的花粉传播到另一朵花上，达到帮助植物传宗接代的目的。

“虽然提高其他昆虫的传粉能力，也有助于解决蜜蜂数量短缺的问题，但是将生物投入实际运用绝非易事，因此我们决定改变思路，用机器人代替生物。”宫古教授指出，“我们首次证明机器人传播花粉是可能的。”

在传粉过程中，蜜蜂等昆虫体表绒毛的作用非同小可。它会增加昆虫体表面积，从而扩大花粉的附着面积。研究人员在光滑的塑料无人机底部覆盖一层绒毛，绒毛上面涂满宫古教授改良过的凝胶，使其具备类似昆虫绒毛的性能。当无人机飞到花朵上时，花粉颗粒就会轻轻粘到凝胶上，当无人机再飞到别的花朵上，颗粒就会落下。

不过，要使 “机器蜜蜂”真正成为现实还面临诸多限制。首先无人机手动操控难度很大，另外，无人机成本很高，而且电池性能也限制飞行时间和距离。但宫古教授充满信心，他认为，如果以上限制得到完善，再配备上高分辨率摄像头、GPS和人工智能技术，“机器蜜蜂”迟早会派上用场。

英国的戴夫·古尔森教授是蜜蜂保护领域的专家，他对“机器蜜蜂”的实用性持怀疑态度，担心该项技术会干扰动物传粉保护工作的进行。

他算了这样一笔账：目前，地球上大约有32 000亿只蜜蜂，“机器蜜蜂”要维持与蜜蜂相同的数量，每年投资都需要数百亿美元，同时还会产生大量废弃无人机。“而蜜蜂就不会有这些问题，它们的传粉效率极高。蜜蜂可以自己传宗接代，自己寻找食物，不会产生碳排放。”古尔森教授强调说，“当务之急是把蜜蜂照顾好，而不是为它们准备后事。”

辅助消防员灭火

美国纽约消防局使用的无人机由Hoverfly公司制造，重约7.2千克，价值高达8.5万美元（1美元约合人民币6.6元），用有线电缆供电，配有高分辨率的紅外热成像摄像机。救援指挥官可以根据无人机传回的实时画面，准确指挥消防员现场施救，并实时掌控消防员的具体情况。

2017年3月6日，美国纽约市布朗克斯区的一处6层建筑物失火，消防员第一次使用Hoverfly无人机辅助灭火。结果，大火被成功扑灭，参与救援的168名消防员无一死亡，有效减少了灾情的损失。

Hoverfly无人机通过小功率电缆提供电力，可以无限期停留在空中，同时电缆还可以充当控制和数据渠道，防止任何无线电信号干扰。它将现场视频实时传输给消防人员，帮助指挥中心更好地领导灭火团队，科学分配任务，减少消防员的风险系数。

目前，纽约消防局已经拥有3架无人机，未来可能会部署和使用更多的无人机。

搜索救援耐碰撞

在阿联酋举办的首届“阿联酋无人机公益应用奖”活动中，有40名选手现场演示了各自的项目。瑞士联邦洛桑理工学院Flyability无人机公司开发的耐碰撞无人机“吉姆球”拔得头筹，赢得100万美元大奖。

足球大小的“吉姆球”无人机有着保护笼一样的多轴球形支架，支架内有一个稳定的平衡环，上面安装了推进器和航空电子设备。保护笼和飞行控制算法解决了目前飞行机器人所面临的两个挑战：障碍和冲突管理以及安全操作问题。

未来无人机的发展方向不是去攻击某个目标，而要在技术上提升感知能力，成为提供服务的“天使”。“吉姆球”无人机的用途是搜索和救援。

在灾难发生时，“吉姆球”无人机可被发送到人类难以到达的地方，深入不稳定的结构空间。它附带的车载摄像头能拍摄周围的环境，给救援人员提供信息，在建筑物里探测，评估烟雾浓度，深入事故现场，鉴别化学物质的泄漏源。

“吉姆球”无人机的设计灵感来源于昆虫飞行。研发团队思路与众不同：与其躲开障碍，不如 “勇往直前”，自行开路。在智能系统实验室，研究人员让它直接和障碍物进行碰撞，然后反弹回来，继续朝搜索目的地前进。由于有被动旋转的球形笼，各种姿态都能保持稳定。机器人飞行控制算法可使其在最复杂的地形地貌适应，保持稳定，而无需复杂的传感器。除了飞行之外，它还可以在墙壁、天花板和地面上行走。

“吉姆球”无人机实现了无人机在复杂、混乱或室内等环境中飞行的可能性。对于检验专业人士来说，操作无人机无需训练有素，万一指挥失误，也不会有任何危险。

对于救援和工业核查人员来说，“吉姆球”无人机是一种廉价又有用的救援工具。它能在狭小的空间中飞行，搜寻隐匿的受害者。由于机身周围被坚韧轻巧的碳纤维所包围，因此在执行艰巨的救援任务时，它可利用障碍来找路，而不必试图躲避。

“吉姆球”无人机的球形还可以保护被营救者免受螺旋桨的伤害，同时使室内操作相对轻松。得益于能在室内灵活运动，又具备抗碰撞性能，它不怕损坏自己又不会砸伤他人，非常适合紧急救援。比如在火灾现场，房屋起火时能代替消防员完成侦察工作。尤其在核事故和建筑物倒塌事故中，操作简单安全。

经过5年的研发，“吉姆球”无人机已经为能源、石油天然气、海事和重工业领域提供了一年多的服务。它装备了高清摄像头、热成像摄影机和一个强大的嵌入式照明系统，与此同时它还有一个非常坚固的数字视频传输系统，确保在视线外和金属环境下飞行时仍可以提供实时视频。endprint