仿生無(wú)人機(jī)能增強(qiáng)無(wú)人機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性 是未來(lái)無(wú)人機(jī)研發(fā)的重要方向
2019-11-26
來(lái)源:電子發(fā)燒友
仿生,顧名思義是模仿鳥(niǎo)類(lèi)、蝙蝠或者飛行類(lèi)昆蟲(chóng)的外形構(gòu)造。仿生無(wú)人機(jī),主要是通過(guò)仿生優(yōu)化無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)外形及內(nèi)在結(jié)構(gòu)以提高飛行性能,進(jìn)而增強(qiáng)無(wú)人機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性,是未來(lái)無(wú)人機(jī)研發(fā)的重要方向。
仿生無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)主要是小巧靈活易攜帶,仿生無(wú)人機(jī)的材料大多采用高技術(shù)復(fù)合材料,質(zhì)量輕盈,體型較小,便于單人攜帶;融入環(huán)境能力強(qiáng),無(wú)人機(jī)以其外形酷似鳥(niǎo)類(lèi)或昆蟲(chóng),飛行姿態(tài)也較為類(lèi)似,能高度融入自然環(huán)境;隱蔽接近難發(fā)現(xiàn),高度仿生肉眼很難分辨,動(dòng)力系統(tǒng)噪音較小,高復(fù)合材料又降低了雷達(dá)反射率,可實(shí)現(xiàn)近距離接近目標(biāo),而不被發(fā)現(xiàn)。
俄羅斯此次展出的“雪鸮”無(wú)人機(jī)可用于偵察監(jiān)視及目標(biāo)定位,無(wú)人機(jī)重5公斤,續(xù)航時(shí)間40分鐘,飛行距離約20公里,被做成鳥(niǎo)的形狀是為了降低可見(jiàn)度,便于隱蔽接近目標(biāo)。研發(fā)者透露,他們還制作了“游隼”無(wú)人機(jī),能通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出模擬游隼的聲音,驅(qū)離機(jī)場(chǎng)區(qū)域的飛鳥(niǎo)。
德國(guó)費(fèi)斯托公司研發(fā)生產(chǎn)的“仿生蝴蝶”無(wú)人機(jī)是一款氣動(dòng)仿生無(wú)人機(jī),擁有蝴蝶一樣輕盈的外形,并且能夠展現(xiàn)成群結(jié)隊(duì)的蝴蝶一起飛舞的效果。該無(wú)人機(jī)翼展50厘米,重量?jī)H為32克,雙翼各配備微型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。其翅膀每秒擺動(dòng)1到2次,一次充電15分鐘可飛行3到4分鐘,速度可達(dá)2.5米/秒?!胺律睙o(wú)人機(jī)之間的通信網(wǎng)絡(luò),不僅可用于工廠生產(chǎn)的后勤組織和監(jiān)控系統(tǒng),也可用于組成無(wú)人機(jī)集群執(zhí)行任務(wù)。
美國(guó)麻省理工學(xué)院下屬的Draper公司研發(fā)了一款可控制的“蜻蜓”無(wú)人機(jī),該機(jī)將微型導(dǎo)航技術(shù)、合成生物技術(shù)以及神經(jīng)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合,創(chuàng)造了一個(gè)指甲大小的控制“背包”,里面配置了太陽(yáng)能電池、控制器和傳感器,一旦蜻蜓背上這樣的“背包”,便能由操作人員遠(yuǎn)程控制?!膀唑选睙o(wú)人機(jī)的獨(dú)特之處在于,使用光學(xué)電極來(lái)對(duì)經(jīng)過(guò)基因編輯的昆蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)號(hào)施令。這意味著,蜻蜓可以在保留其原生飛行技能的前提下被操控飛行,而這是其他微型空中機(jī)器人所不具備的。
我國(guó)西北工業(yè)大學(xué)研制的“信鴿”無(wú)人機(jī),時(shí)速高達(dá)40公里,滯空時(shí)間約30分鐘,飛行距離5公里?!靶砒潯睙o(wú)人機(jī)上安裝了高清攝像頭和圖像傳輸系統(tǒng),能夠傳輸即時(shí)圖像信息。因采用了先進(jìn)的人工智能技術(shù),“信鴿”無(wú)人機(jī)能夠模擬真實(shí)鴿子90%以上的飛行動(dòng)作,這賦予了“信鴿”無(wú)人機(jī)強(qiáng)大的隱蔽性,在空中偵察、反恐作戰(zhàn)、緝毒作戰(zhàn)等特殊任務(wù)中,能夠發(fā)揮奇效。
仿生無(wú)人機(jī)的軍事用途很廣泛,如可近距離偵察監(jiān)視,仿生無(wú)人機(jī)裝配光學(xué)、紅外等小型偵察設(shè)備后,可近距離接近目標(biāo),實(shí)施偵察或監(jiān)視任務(wù);高精度引導(dǎo)打擊,在接近并確定目標(biāo)坐標(biāo)后,仿生無(wú)人機(jī)可使用自身裝備的激光目標(biāo)照射器瞄準(zhǔn)敵方飛機(jī)、火炮等目標(biāo)來(lái)引導(dǎo)打擊;突然性精確攻擊,仿生無(wú)人機(jī)可攜帶少量使人失去行動(dòng)能力的化學(xué)藥物、可燃物、炸藥等武器,在接近目標(biāo)后,突然地實(shí)施精確攻擊。
目前研發(fā)的仿生無(wú)人機(jī)大多采用電池供電和借助空氣升力兩種方式提供飛行動(dòng)力,借助空氣對(duì)流獲得升力對(duì)環(huán)境的要求較高,采用鋰電池、太陽(yáng)能薄膜供電等方式提供的能量有限,因此需要進(jìn)一步研究動(dòng)力來(lái)源或提升電池的儲(chǔ)能效率。另外,由于仿生無(wú)人機(jī)大都體型小巧,材質(zhì)輕盈,在駐足啟動(dòng)、變化路線(xiàn)、發(fā)射回收等環(huán)節(jié),容易受自然環(huán)境的影響,操作控制較為困難。但是,隨著新材料技術(shù)的突飛猛進(jìn),電池能源以及太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化技術(shù)的不斷升級(jí),特別是人工智能技術(shù)研究的持續(xù)深入,仿生無(wú)人機(jī)的諸多瓶頸也將隨之而解,未來(lái)仿生無(wú)人機(jī)必將大放異彩。