李英翔常 通蘭玉彬，2王會(huì)征，2張雨滋，2韓 鑫，2*

(1山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院 山東 淄博 255000；2山東省農(nóng)業(yè)航空智能裝備工程技術(shù)研究中心 山東 淄博 255000)

據(jù)北京果樹(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)得知，果園農(nóng)作物產(chǎn)量因各類(lèi)鳥(niǎo)類(lèi)啃食造成的損失達(dá)到10%～15%[1]。對(duì)比傳統(tǒng)驅(qū)鳥(niǎo)器，仿生驅(qū)鳥(niǎo)無(wú)人機(jī)有效工作范圍更廣。其上可搭載仿生學(xué)驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備，有效降低鳥(niǎo)類(lèi)產(chǎn)生“適應(yīng)性”的概率。目前，仿生無(wú)人機(jī)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用，研制新型仿生驅(qū)鳥(niǎo)無(wú)人機(jī)成為了一個(gè)值得探索的新方向。

1 仿生無(wú)人機(jī)技術(shù)原理

蔣國(guó)江[2]等通過(guò)分析鳥(niǎo)類(lèi)及昆蟲(chóng)的撲翼特性，使用渦格法進(jìn)行氣動(dòng)估算，建立了撲翼飛行器的撲翼模型。仿真結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的撲翼飛行器具有良好的氣動(dòng)性能，可以產(chǎn)生足夠的推力維持飛行速度。

圖1 仿生無(wú)人機(jī)-仿生鳥(niǎo)

2 仿生驅(qū)鳥(niǎo)無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

李莉[3]等采用搭載仿生語(yǔ)音驅(qū)鳥(niǎo)模塊的自制無(wú)人機(jī)進(jìn)行了果園鳥(niǎo)類(lèi)驅(qū)避實(shí)驗(yàn)，利用驅(qū)鳥(niǎo)語(yǔ)音模塊播放老鷹鳴叫。試驗(yàn)結(jié)果表明：作物受啄率為0.44%，相比對(duì)照區(qū)域的5.04%受啄率，仿生無(wú)人機(jī)驅(qū)鳥(niǎo)技術(shù)果實(shí)受啄率降低91.27%。由此得出，仿生驅(qū)鳥(niǎo)無(wú)人機(jī)應(yīng)用可有效降低農(nóng)作物受啄率。

圖2 無(wú)人機(jī)驅(qū)鳥(niǎo)原理

3 仿生驅(qū)鳥(niǎo)器類(lèi)型

3.1 超聲波驅(qū)鳥(niǎo)。當(dāng)超聲波頻率達(dá)到20～80kHz時(shí)，鳥(niǎo)類(lèi)鼓膜會(huì)產(chǎn)生40～80 nm的振幅[4]，鄭茳萌[5]等基于超聲波驅(qū)鳥(niǎo)特性研制出的新型低空域超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器，主要由太陽(yáng)能電池板、多普勒雷達(dá)電路、超聲波驅(qū)鳥(niǎo)模塊等組成。

圖3 超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器

3.2 激光驅(qū)鳥(niǎo)。劉吉沼[6]等通過(guò)論證得出鳥(niǎo)類(lèi)對(duì)波長(zhǎng)為532 nm的綠色激光最為敏感，團(tuán)隊(duì)研制的新型智能激光驅(qū)鳥(niǎo)器由掃描單元拍攝單元、綜合控制單元、激光發(fā)射單元等組成。其發(fā)射單元選用波長(zhǎng)532 nm、光斑直徑大于18 nm的綠色激光發(fā)射器。工作時(shí)發(fā)射出一束直徑152 mm的棒狀激光向保護(hù)區(qū)域掃射。劉吉沼[6]等試驗(yàn)證實(shí)，鳥(niǎo)害概率大幅降低。

圖4 激光驅(qū)鳥(niǎo)器中控系統(tǒng)工作原理

表1 幾種主要驅(qū)鳥(niǎo)技術(shù)作業(yè)的優(yōu)缺點(diǎn)

4 仿生驅(qū)鳥(niǎo)無(wú)人機(jī)研究前景分析

無(wú)人機(jī)的制造成本、維護(hù)成本較高[10]。相比于驅(qū)鳥(niǎo)收益，其投入比較大[11]。如可以降低無(wú)人機(jī)應(yīng)用成本，此種新型驅(qū)鳥(niǎo)技術(shù)將更為普及。