仿生驱鸟无人机在农业生产中的应用

李英翔常 通兰玉彬，2王会征，2张雨滋，2韩 鑫，2*

(1山东理工大学农业工程与食品科学学院 山东 淄博 255000；2山东省农业航空智能装备工程技术研究中心 山东 淄博 255000)

据北京果树产业协会数据得知，果园农作物产量因各类鸟类啃食造成的损失达到10%～15%[1]。对比传统驱鸟器，仿生驱鸟无人机有效工作范围更广。其上可搭载仿生学驱鸟设备，有效降低鸟类产生“适应性”的概率。目前，仿生无人机在诸多领域得到了广泛运用，研制新型仿生驱鸟无人机成为了一个值得探索的新方向。

1 仿生无人机技术原理

蒋国江[2]等通过分析鸟类及昆虫的扑翼特性，使用涡格法进行气动估算，建立了扑翼飞行器的扑翼模型。仿真结果表明，设计的扑翼飞行器具有良好的气动性能，可以产生足够的推力维持飞行速度。

图1 仿生无人机-仿生鸟

2 仿生驱鸟无人机在农业生产中的应用

李莉[3]等采用搭载仿生语音驱鸟模块的自制无人机进行了果园鸟类驱避实验，利用驱鸟语音模块播放老鹰鸣叫。试验结果表明：作物受啄率为0.44%，相比对照区域的5.04%受啄率，仿生无人机驱鸟技术果实受啄率降低91.27%。由此得出，仿生驱鸟无人机应用可有效降低农作物受啄率。

图2 无人机驱鸟原理

3 仿生驱鸟器类型

3.1 超声波驱鸟。当超声波频率达到20～80kHz时，鸟类鼓膜会产生40～80 nm的振幅[4]，郑茳萌[5]等基于超声波驱鸟特性研制出的新型低空域超声波驱鸟器，主要由太阳能电池板、多普勒雷达电路、超声波驱鸟模块等组成。

图3 超声波驱鸟器

3.2 激光驱鸟。刘吉沼[6]等通过论证得出鸟类对波长为532 nm的绿色激光最为敏感，团队研制的新型智能激光驱鸟器由扫描单元拍摄单元、综合控制单元、激光发射单元等组成。其发射单元选用波长532 nm、光斑直径大于18 nm的绿色激光发射器。工作时发射出一束直径152 mm的棒状激光向保护区域扫射。刘吉沼[6]等试验证实，鸟害概率大幅降低。

图4 激光驱鸟器中控系统工作原理

表1 几种主要驱鸟技术作业的优缺点

4 仿生驱鸟无人机研究前景分析

无人机的制造成本、维护成本较高[10]。相比于驱鸟收益，其投入比较大[11]。如可以降低无人机应用成本，此种新型驱鸟技术将更为普及。