猩猩的呼唤:救援坠毁的无人机

编者注:这是关于使用无人机技术在北苏门答腊岛的锡昆杜尔研究站附近搜索猩猩的两部分文章的第二部分。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


编者注:这是关于使用无人机技术在北苏门答腊岛的锡昆杜尔研究站附近搜索猩猩的两部分文章的第二部分。要阅读第一部分,请点击此处。对于“猩猩的呼唤”系列的所有文章,请点击此处

在我们的无人机(旨在帮助我们的团队扫描森林以寻找猩猩巢穴)在从侦察任务返回途中失踪后,一周过去了,野外工作人员每天外出搜索网格,但没有找到失踪的无人飞行器(UAV)的踪迹。因此,格雷厄姆·厄舍苏门答腊猩猩保护计划(SOCP)的景观专家,提出了一个新的计划:用另一架无人机(同样是天行者类型)搜索失踪的无人机。这次天气晴朗,小型飞机很快就准备就绪,可以飞行了。

尽管有许多瑞士实习生在SOCP的创始组织Pan-Eco工作,但我还是被派去发射无人机。再次,我非常紧张,但因为之前成功发射过一次,至少我知道会发生什么。在前一周差点撞到树木后,发射点略微移动,所以我沿着一条土路向下投掷,两侧有一些漂亮的蕨类植物,如果出现问题,可以提供软着陆。这一次,无人机的重量和力量没有那么令人惊讶,我设法将它从手中抛出并立即升空。很快,无人机开始了20分钟的飞行,飞越了上次任务丢失的区域。


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时间过得很快,我们围在飞行控制监视器旁,仔细观察,以确保类似的命运不会降临到第二架无人机上。不久之后,它回来了,自动绕着我们发射的位置盘旋,电池还剩下 50% 以上可供着陆使用。我作为格雷厄姆“助手”的第二个任务是逐渐降低无人机的高度,以便他手动降落,我通过每次降低自动驾驶仪的高度 20 米来实现这一点。一旦无人机离地面大约 50 米,他就切换到手动控制,并将其降落,轻轻一震(并受到所有观看者的普遍庆祝)。

几分钟后,格雷厄姆将朝下的 GoPro 相机的静止照片显示在监视器上,我们急切地扫描它们,在树木中搜索丢失的无人机。令人惊讶的是,它很容易被发现。它整齐地位于树冠顶部,我们可能永远不会在地面以下的搜索中看到它的位置。格雷厄姆使用相机的时钟和距离来计算出准确的 GPS 坐标,并找到一棵巨大的枯树作为标记。然后,他派野外工作人员进入丛林,找回这架不幸的无人机。

当野外工作人员执行任务时,格雷厄姆设置了第二架无人机,它将携带更大的佳能 Cybershot 相机,设置为每五秒拍摄一张照片,以便获得进行猩猩巢穴调查所需更高的分辨率。这架无人机是MAJA,一个更大的机身,看起来非常方正,不是我见过的空气动力学性能最好的设备。然而,它显然飞行性能不错,并且有一个巨大的存储舱,可以携带高达两公斤的重量作为有效载荷。

重量基本上是限制不同无人机机身可用于哪些应用的关键因素。一旦你考虑了自动驾驶仪、电池和用于远程控制设备的接收器,对于较小的机身来说,剩余的容量不多,因此较大的 MAJA 在这方面具有优势。然而,这种额外的重量减少了它的飞行时间,也使我更难举起它,所以在准备发射时,我有点担心我是否能够保持它的水平。然而,我们快没时间进行完成 10 条样带所需的 3 次飞行,所以我真的没有太多机会感到紧张,起飞前检查就完成了,我站在土路上准备出发。

格雷厄姆警告我说,MAJA 会“因为发动机更大而拉力更大”,这绝对是真的。我几乎失去了控制,并与巨大的机身搏斗。再一次,我迈出五个快速的步伐并投掷。感觉发射不错,无人机只是稍微晃动了一下以保持水平。但是,模型飞机看起来还不错,只是懒洋洋地向左桶滚,然后直接冲进了跑道边上的蕨类植物中!

这令人失望。实际上,我对此感到非常糟糕,即使每个人都向我保证发射和机身都很好(显然它们可以承受比从 3 米高处坠落更猛烈的撞击)。因此,经过一些小的维修后,我跑起来,投掷,飞机再次翻滚并卡在完全相同的蕨类植物丛中。总共,我尝试了 4 次发射,我的手臂逐渐变得越来越累,我的投掷也越来越不稳,直到我被粗暴地从土堆上拉开。

“也许应该让个子更高的人试试,”有人说,所以 SOCP 的生物多样性监测主管 马修·诺瓦克 介入了。作为六次发射(两次成功)的老手,我觉得自己能够对马特的努力提供有见地的评论和分析:他比我高,这绝对有帮助,比我快得多,并且有一个更大的体格,使他能够轻松地举起无人机。所有这些因素都促成了我所描述的教科书般的发射。

然而,MAJA 再次在完全相同的地方坠入地面,表明存在某种机械问题,我们决定当天中止。

由于我们持续失败,士气低落,但野外工作人员带着一周前最初的无人机凯旋归来,让我们都感到振奋。他们使用坐标和标记,很快就在树冠上方 25 米处找到了坠毁的无人机。幸运的是,它也靠近一个陡峭的山坡,他们爬上去,用一根长棍子将无人机捅了出来。

那么它为什么会坠毁呢?事实证明,我们发射地点上方的最终航点设置为 90 米(这应该足够高了,但传感器和地形存在很大差异),因此无人机试图在完成最后一次转弯后立即下降到这个高度,在树冠中短暂巡航,然后(相当)轻柔地落在树上。机身仍然完好无损,尽管它在潮湿的环境中放置了一个多星期,但两台 GoPro 相机中的一台仍然可以工作,格雷厄姆设法从另一台相机中抢救出了数据。

我们将改装无人机以携带佳能相机,并在下周最终完成猩猩巢穴调查!

总而言之,对我来说,帮助进行调查工作是一次具有挑战性但又收获颇丰的经历。虽然无人机看起来像玩具,但实际上它们需要大量的设备和技术知识才能飞行,更不用说处理进行科学研究所需的复杂调查方法了。这是我有幸参与的最令人兴奋的项目之一,使用无人机只会提高我们以大大降低的成本收集重要的、高分辨率的调查和监测数据的能力——不仅适用于印度尼西亚的猩猩研究,而且适用于各种分类群和栖息地。

James Askew is a PhD candidate in Integrative and Evolutionary Biology at the University of Southern California Jane Goodall Research Center. His research is focused on orangutan behavior, specifically the "long call" and its role in social and reproductive relationships. Over the next 18 months he will be running a comparative study of three different populations at sites in Borneo and Sumatra. His advisors are Drs. Craig Stanford and Roberto A. Delgado, Jr. James discovered an interest in apes after visiting the mountain gorillas of Rwanda while backpacking in Africa as an undergraduate in Marine Biology and Coastal Ecology at the University of Plymouth. As a result, he completed a Masters in Animal Behavior at the University of Exeter, where he first studied orangutan vocal communication for his thesis. When not sweating in the field, James lives in Hollywood with his girlfriend and their overweight cat Mabel. He enjoys reading, filmmaking and playing/watching soccer (especially Arsenal). This research wouldn't be possible without funding from the University of Southern California Dornsife College of Letters, Arts, and Sciences, the Foster Endowment, and Sigma Xi Grants in Aid of Research. Nor would it be possible without James' collaborator NGOs: the Sumatran Orangutan Conservation Project, the Orangutan Tropical Peatland Project and the Kutai Orangutan Project. All are fantastic organizations working to conserve Indonesia's rainforests!

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