行业背景与挑战 - 山体滑坡对居民安全与基础设施构成持续威胁 传统斜坡加固和柔性防泥石流屏障需定期检查结构完整性及堆积物状态 [1] - 受限于地形复杂 通道难以建设 人工巡检效率低下及安全隐患 传统巡检方式面临严峻挑战 [1] - 现有无人机系统在狭窄 植被茂密环境中存在定位不稳 地图构建不精确 动态障碍物规避能力不足等问题 [3] 技术方案与创新 - 香港大学研究团队开发基于激光雷达的四旋翼飞行器 配备完善软件系统 解决茂密植被下边坡巡检难题 [4] - 飞行器关键优势在于卓越避障能力 可探测3.53米范围内4毫米和10毫米金属丝细网 以及7.10米范围内16毫米钢丝绳 [4][5] - 采用"人在环"作业模式 飞手引导飞行器飞向特定目标 同时自主避开障碍物 具备高度灵活性和适应性 [6] - 硬件核心采用Livox Mid-360激光雷达 重量265克 提供360度水平视野和59度垂直视野 [8] - 机载计算单元搭载Intel i7-1260P处理器 整机重量2.1公斤 具备12分钟续航和每秒1.5米巡航速度 完成约千米范围巡检任务 [8][9] - 软件系统通过定位 建图 路径规划和集成规划与控制四大核心模块紧密配合实现自主运行 [11] 实际应用与测试 - 与香港土木工程拓展署合作实地试验 飞行器成功规避小型障碍物 在茂密植被中灵活机动 [6] - 在狭窄测试区内 飞行器与障碍物最小距离始终大于机身尺寸 导航算法展现高稳健性 [12] - 动态人员靠近测试中 飞行器可主动忽略指向人员操控指令 自主机动避让 整体流程流畅 [13] - 在六个实际边坡场景测试 包括五个植被茂密斜坡及一个山体滑坡区域 均出色完成近距摄影检查任务 [14] - 飞行器在复杂环境下展现优异性能 验证实际边坡工程中的应用价值和可靠性 [15] 研究发表与行业影响 - 研究成果以"Slope inspection under dense vegetation using LiDAR-based quadrotors"为题发表于《Nature Communications》杂志 [7] - 技术方案为农业 基础设施建设 工业检查 搜索救援行动等更广泛领域应用开辟前景 [6]