March 2024
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开拓无人直升机的应用领域
——控制装置的开发扩大了其在农用、赈灾等方面的用途
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工业用无人直升机(RMAX G1L201型。总长3630mm,总高1220mm,总宽1220mm。最大起飞重量94kg)
Photo:雅马哈发动机株式会社 -
悬挂着器材的无人直升机前往西之岛的火山口附近进行拍摄
Photo:雅马哈发动机株式会社
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世界上首次通过自主飞行的无人直升机观测到的北海道有珠山喷发状况
Photo: hassii.noc / PIXTA -
无人直升机向水田均匀地喷洒农药
Photo:雅马哈发动机株式会社
Photo:雅马哈发动机株式会社
工业用无人直升机对于一般人来说是较难操纵的,所以至今一直得不到普及。但是,近年来,由于控制装置的飞跃性进步,操纵变得容易了,用途也在快速扩大。近年来,无人直升机在火山观测以及灾区的信息收集、资材的运输等方面,为解决社会课题做出着很大的贡献。
工业用无人直升机是在二十世纪八十年代中期开发的,主要用于农药喷洒。在无人直升机的操纵上,相对于其机体重量所产生的重力,必须平衡地控制好其上升力、前进力及后退力。例如喷洒农药时,必须从150米高处起随时把握好风与大气变化的影响,对机体的飞行航向保持数十厘米的精准度,否则就不能有效地进行喷洒。由于操纵需要熟练的技术,无人直升机也因此一直很难普及。
在开发10年后的二十世纪九十年代中期,为能正确保持机体态势而开发的姿势控制系统,大大提高了操纵性。此外,通过搭载GPS*传感器来检测飞行中机体位置、速度的速度控制系统的开发,使无人直升机进化到即便是初学者也能容易地操纵。由于这一进化,使无人直升机产生了优越性,它能以低于载人直升机的高度进行飞行,并能比机体较小的无人机装载更多药剂进行长时间的飞行。因此,现在日本国内利用无人直升机进行水稻农药喷洒的比率达到了40%。
这一优势也促使无人直升机的用途不断扩大,例如在海外被用于消杀害虫以及除草剂的喷洒等。虽然手工喷洒作业跟不上害虫的繁殖速度,但高空飞行的载人直升机的喷洒作业存在着药剂向四周飞散的风险,因此,使用无人直升机进行喷洒被认为是最理想的。例如在澳大利亚领地的南太平洋诺福克岛,无人直升机被用于消杀外来物种的有害蚂蚁,在美国加利福尼亚州,它被用于消杀专用于葡萄酒酿造的高级葡萄葡萄根瘤蚜**等。
Photo:雅马哈发动机株式会社
另一方面,在无人直升机控制系统精细化的同时,为能在人员无法靠近的地方、例如火山活动频繁的区域等进行作业,科研人员对用于自主飞行的控制装置的开发取得了进展。2000年,世界上首次通过自主飞行的无人直升机观测到北海道有珠山喷发。2013年,当东京以南约1000公里的太平洋火山岛西之岛喷发时,自主飞行的无人直升机清晰地记录下了喷出物堆积形成陆地的过程。
Photo:雅马哈发动机株式会社
这些成果获得了极高的评价,从事推动无人直升机进化一系列技术开发的4位研究人员与技术人员,于2019年在日本"科学技术领域的文部科学大臣表彰"中荣获科学技术奖(开发部门)。获奖者是静冈理工科大学教授佐藤彰、京都大学研究生院讲师中西弘明、有限公司IS社长大川宏久以及雅马哈发动机株式会社机器人事业部UMS统括部部长中村克(上述均为获奖当时的职务)。
Photo: hassii.noc / PIXTA
最初始于农用的无人直升机不太能装载物资,但如今,通过加大主旋翼的直径,装载量最高能达到50公斤,主旋翼是装载量的关键,相当于是直升机产生升力的部位。今年(2024年)1月发生的日本能登半岛地震给石川县造成了巨大的灾难,在公路网被切断的情况下,无人直升机通过自主飞行观测受灾状况的同时,为孤岛地带的紧急物资运送做出了贡献。
如今无人直升机的用途已扩大到了赈灾以及资材的远程运输等,其用途正在显著增加。
*GPS是"Global Positioning System"的缩写。也被称为"全球定位系统"、"全球无线定位系统",即使用人造卫星进行地理信息计测的系统,具有能够确定地面上所有地区的纬度、经度、高度的功能。
**蚜虫的一种,寄生在葡萄的根或叶等的上面,它妨碍葡萄生长,并会使葡萄枯死。
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