仿生驅鳥無人機在農業生產中的應用

李英翔常 通蘭玉彬，2王會征，2張雨滋，2韓 鑫，2*

(1山東理工大學農業工程與食品科學學院 山東 淄博 255000；2山東省農業航空智能裝備工程技術研究中心 山東 淄博 255000)

據北京果樹產業協會數據得知，果園農作物產量因各類鳥類啃食造成的損失達到10%～15%[1]。對比傳統驅鳥器，仿生驅鳥無人機有效工作范圍更廣。其上可搭載仿生學驅鳥設備，有效降低鳥類產生“適應性”的概率。目前，仿生無人機在諸多領域得到了廣泛運用，研制新型仿生驅鳥無人機成為了一個值得探索的新方向。

1 仿生無人機技術原理

蔣國江[2]等通過分析鳥類及昆蟲的撲翼特性，使用渦格法進行氣動估算，建立了撲翼飛行器的撲翼模型。仿真結果表明，設計的撲翼飛行器具有良好的氣動性能，可以產生足夠的推力維持飛行速度。

圖1 仿生無人機-仿生鳥

2 仿生驅鳥無人機在農業生產中的應用

李莉[3]等采用搭載仿生語音驅鳥模塊的自制無人機進行了果園鳥類驅避實驗，利用驅鳥語音模塊播放老鷹鳴叫。試驗結果表明：作物受啄率為0.44%，相比對照區域的5.04%受啄率，仿生無人機驅鳥技術果實受啄率降低91.27%。由此得出，仿生驅鳥無人機應用可有效降低農作物受啄率。

圖2 無人機驅鳥原理

3 仿生驅鳥器類型

3.1 超聲波驅鳥。當超聲波頻率達到20～80kHz時，鳥類鼓膜會產生40～80 nm的振幅[4]，鄭茳萌[5]等基于超聲波驅鳥特性研制出的新型低空域超聲波驅鳥器，主要由太陽能電池板、多普勒雷達電路、超聲波驅鳥模塊等組成。

圖3 超聲波驅鳥器

3.2 激光驅鳥。劉吉沼[6]等通過論證得出鳥類對波長為532 nm的綠色激光最為敏感，團隊研制的新型智能激光驅鳥器由掃描單元拍攝單元、綜合控制單元、激光發射單元等組成。其發射單元選用波長532 nm、光斑直徑大于18 nm的綠色激光發射器。工作時發射出一束直徑152 mm的棒狀激光向保護區域掃射。劉吉沼[6]等試驗證實，鳥害概率大幅降低。

圖4 激光驅鳥器中控系統工作原理

表1 幾種主要驅鳥技術作業的優缺點

4 仿生驅鳥無人機研究前景分析

無人機的制造成本、維護成本較高[10]。相比于驅鳥收益，其投入比較大[11]。如可以降低無人機應用成本，此種新型驅鳥技術將更為普及。