前不久,中国海外人才创新创业项目大赛在广西南宁圆满落幕。此次大赛以吸引具有原创性、独创性和引领性的海外高科技创新创业项目为目标,致力于展示国内外最新的科技成果与产品,并为海外高层次人才及其团队搭建起一座通往中国创新创业的桥梁和平台。
大赛中,浙大湖州研究院的曹燕军博士凭借其“面向数字林业的智能空地两栖无人机系统”项目,在众多参赛者中脱颖而出,一举夺得数字经济赛道的榜首。
据了解,该项目旨在设计和开发一套先进的林业测绘机器人系统,专用于数字林业测绘和降碳应用场景。其机器人系统搭载了具有自主知识产权的自主定位、规划、避障及导航算法,能够在林间实现高效、安全的飞行作业,并实现实时快速树林相关数据采集,包括检测区域内树木的数量、高度、胸径等关键信息,并以3D点云的形式迅速、准确地呈现出来。通过后台软件的处理和计算,可以得到该区域内树木的精确数据,为碳汇计算提供坚实的数据支撑,进而为当地政府完成有效的降碳指标提供相关的技术服务。
项目的设计开发主要分为四个部分:林业测绘机器人系统的的整体设计、弱GPS信号环境下的自主定位技术、机器人的轨迹规划与智能避障策略,以及机器人数据采集与林业数据分析。其应用场景广泛,涵盖华南地区的桉树林测绘降碳项目,江南地区的竹林测绘降碳项目,长江中游地区的马尾松、杉木、桦树等树种的测绘降碳项目,以及东北地区的阔叶林、针叶林等树种的测绘降碳项目。
相较于传统树木测量方法,工作人员需亲自进入林区进行手动测量,不仅耗时耗力,还存在一定的安全风险。曹燕军博士团队的项目在这方面取得了显著突破。通过操控无人机在森林中灵活飞行,并利用激光雷达发射红外线来生成点云数据,团队能够迅速且精确地获取树木直径等关键信息。这一创新不仅大幅提高了测量的效率和精确性,也确保了整个测量过程的安全性。

在湖州梁希森林公园进行的实验测试中,曹燕军博士团队的无人机系统展现了其卓越的性能。通过使用无人机深入茂密的竹林,仅用两个小时的飞行时间,就精确测量了6亩林地内树木的数量和直径,并据此估算出了碳汇储量。这一成果不仅充分证明了该项目在实际应用中的高效率和准确性,也为数字林业的发展提供了强有力的技术支持。
值得一提的是,该项目的核心主体——优飞ROFLY空地两栖无人机,由浙大湖州研究院集群机器人自主导航研究中心于2022年成功研发,是国内首款实现产业化的空地双模两栖机器人产品。
这款无人机不仅具备市面上同类产品的所有功能,还特别配备了两个被动轮,实现了可飞可走的独特能力。同时,它还搭载了激光雷达、云台摄像机、对地传感器等先进设备,能够自动避障并对飞行区域进行3D建模,为各种探测任务提供精准的数据支持。
“刚研发出来时,我们还没想到它能有这么广泛的应用。”曹燕军博士回忆道。然而,随着产业化的加速推进,他们逐渐发现了这款无人机在市场上的巨大潜力。它可以轻松飞进仓库、梯井、管道等密闭场所进行快速探测,还能应用于林业测绘领域,准确计算出碳汇量。此外,它甚至能进入矿洞、危房等危险环境进行自主探索,真可谓是功能全面、无所不能。
今年4月,研发团队前往四川的一个长达70米的废弃矿洞进行数字化测量任务。曹燕军表示,由于废矿回填后存在较大的安全风险,且人工测量费时费力,因此他们的无人机被派往矿洞进行探测。无人机成功勘察了矿洞的每个角落,并进行了精准的3D建模,为矿洞的数字化管理提供了重要手段。
此外,三峡大坝工程也邀请了他们的团队进行检测。曹燕军自豪地说:“大坝里有一些危险区域,人工很难进入以查看细节。但是我们的无人机可以自主飞入并且紧贴墙面,精确查找监测区域的漏水点。”更重要的是,他们的无人机不依赖卫星导航,具备强大的自主导航功能,即使在卫星信号拒止的环境中也能利用自身传感器进行作业。
目前,研发团队的产业化进程正在加速推进。“我相信,在国防、灾后救援等更多场景中,我们的无人机将展现出更大的应用价值,‘湖产’无人机一定会飞得更远、更高!”曹燕军充满信心地说道。