無人機(jī)參與排雷鼠和緝毒鼠工作的可行性研究

許益維，趙建文，徐楊，胡庭溪，孫寧，朱啟文

（1.沈陽醫(yī)學(xué)院，遼寧 沈陽 110034；2.中國刑事警察學(xué)院，遼寧 沈陽 110854）

1 鼠的嗅覺應(yīng)用及無人機(jī)的參與

鼠類有著優(yōu)秀的嗅覺，有研究表明，鼠的嗅覺感受器基因大約比犬多50%。基于鼠的嗅覺能力，世界上已經(jīng)有國家利用岡比亞袋鼠來完成排雷工作，其工作20min就能完成排雷工4天的工作量，大大提高了排雷效率，減輕人員傷亡。但鼠的嗅覺應(yīng)用不僅于此，當(dāng)前我國科研人員敢為人先，通過訓(xùn)練松鼠、大鼠和小鼠來完成緝毒工作，目前已取得突破性進(jìn)展。緝毒鼠有希望與緝毒犬形成互補(bǔ)，甚至取代。著眼于當(dāng)前排雷鼠的排雷工作和未來緝毒鼠的緝毒任務(wù)，我們大膽創(chuàng)新，將無人機(jī)引用到緝毒排雷鼠的訓(xùn)練中。

當(dāng)前，無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，產(chǎn)品功能不斷豐富，越來越多的工作都引入了無人機(jī)進(jìn)行輔助工作，如無人機(jī)播撒農(nóng)藥、無人機(jī)監(jiān)控巡邏、通訊中繼、無人機(jī)運(yùn)送快遞等。在我國抗擊新型冠狀病毒疫情時(shí)，無人機(jī)也發(fā)揮了重要的作用。無人機(jī)的應(yīng)用在將來也許會(huì)形成“無人機(jī)+”的浪潮。針對(duì)當(dāng)前的排雷鼠和未來緝毒鼠的工作特點(diǎn)，無人機(jī)可以因地制宜，根據(jù)鼠的不同需求發(fā)揮不同作用，幫助鼠圓滿完成任務(wù)。但無人機(jī)應(yīng)用于鼠的工作尚無人嘗試，無人機(jī)是否會(huì)引起鼠的恐慌，影響鼠的工作亟待驗(yàn)證。本實(shí)驗(yàn)就無人機(jī)參與鼠的緝毒排雷工作的可行性進(jìn)行研究。

2 無人機(jī)協(xié)同排雷鼠和緝毒鼠工作的意義

2.1 無人機(jī)應(yīng)用于排雷工作

當(dāng)前，應(yīng)用岡比亞袋鼠進(jìn)行排雷需要兩名工作人員和鼠進(jìn)行配合，兩名工作人員之間拉有兩根繩索，一根繩索起到固定排雷鼠路線的作用，另一根繩索起到牽拉引導(dǎo)排雷鼠行進(jìn)的作用。這種排雷方法雖然已經(jīng)取得了優(yōu)秀的成果，但也存在問題。一是應(yīng)用場景受限，當(dāng)前兩根繩索引導(dǎo)排雷鼠的工作方式只適用于地勢(shì)平坦簡單、沒有坑洼或障礙物的地點(diǎn)。一旦地勢(shì)不平或雷區(qū)存在比較大的障礙物，就很難建立起繩索。然而，現(xiàn)實(shí)的雷區(qū)有平坦地形更有山林地形，而平坦地形上也可能有巨石或樹木等障礙物，因此，這種兩根繩鎖牽引的工作方法無法適用于所有雷區(qū)；二是效率問題，為了清晰地觀察排雷鼠找到地雷時(shí)的示警動(dòng)作，排雷鼠在較短的路程上不斷往返，這無疑降低了排雷鼠的工作效率；三是安全問題，即使排雷鼠體重較輕，觸發(fā)踩壓式地雷的可能性極低，但地雷種類多樣，仍無法保證百分百的不會(huì)有引爆地雷的風(fēng)險(xiǎn)，這無疑對(duì)兩名工作人員的人身安全造成了嚴(yán)重的威脅。

將無人機(jī)引用到排雷鼠的排雷工作中可以在一定程度解決這三個(gè)問題：第一，無人機(jī)具有優(yōu)秀的飛行能力，可以自由地牽引排雷鼠按照規(guī)定軌跡工作，遇到坑洼可以跟隨排雷鼠在坑洼地探尋或攜帶排雷鼠越過坑洼地帶，遇到障礙物時(shí)可以引導(dǎo)排雷鼠繞過障礙物。通過無人機(jī)綁定排雷鼠可以讓排雷鼠更加適用，能夠應(yīng)對(duì)不同地形的排雷工作。第二，無人機(jī)具有優(yōu)秀的航拍功能，在排雷鼠工作時(shí)，可以時(shí)刻追蹤拍攝排雷鼠的動(dòng)作，清晰地觀測排雷鼠發(fā)現(xiàn)地雷時(shí)的示警動(dòng)作。這就免去了人工觀察導(dǎo)致的距離限制，無人機(jī)可以引導(dǎo)排雷鼠長距離單方向探測地雷，不必再多次折返，提高了排雷效率。第三，通過無人機(jī)牽引排雷鼠，省去了人為拉拽繩索工作，減少了人力，同時(shí)，也避免了工作人員在雷區(qū)遇到爆炸的危險(xiǎn)。

2.2 無人機(jī)應(yīng)用于緝毒工作

中國科研人員敢為人先，嘗試用鼠來協(xié)助緝毒工作。目前已經(jīng)采用松鼠、大鼠和小鼠進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)過訓(xùn)練三種鼠均能對(duì)毒品氣味做出反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)還在不斷深入，相信在不久的將來，緝毒鼠能走向?qū)崙?zhàn)，在緝毒任務(wù)中發(fā)光發(fā)熱。

著眼于未來緝毒鼠的緝毒工作，無人機(jī)可以代替人對(duì)緝毒鼠進(jìn)行控制。一是無人機(jī)具有航拍功能，而且拍攝畫面清晰穩(wěn)定，視野廣闊，可以從任意角度進(jìn)行拍攝，實(shí)時(shí)掌握緝毒鼠的一舉一動(dòng)，及時(shí)捕捉緝毒鼠的特異性動(dòng)作，當(dāng)緝毒鼠發(fā)現(xiàn)毒品并示警時(shí)，可以立刻發(fā)現(xiàn)，避免遺漏；二是無人機(jī)可以飛到人難以到達(dá)的位置，陪同緝毒鼠進(jìn)行緝毒工作。面對(duì)越來越狡猾的販毒分子，越來越刁鉆的藏毒位置，無人機(jī)可以緊緊跟隨排雷鼠進(jìn)行監(jiān)控拍攝并對(duì)鼠進(jìn)行有效控制。比如，在生產(chǎn)毒品的廠房中，毒品可能藏在類似棚頂?shù)母咛?，人很難牽引緝毒鼠到達(dá)該處。而無人機(jī)則可以跟隨緝毒鼠進(jìn)行排查工作；三是無人機(jī)牽引緝毒鼠可以減少繩索對(duì)緝毒鼠的干擾。人直接牽引緝毒鼠有時(shí)會(huì)跟不上緝毒鼠的奔跑速度，使得牽拉繩索經(jīng)常對(duì)緝毒鼠牽拽，由此可能會(huì)影響緝毒鼠的工作狀態(tài)，影響緝毒鼠的工作效率。如果用無人機(jī)對(duì)鼠進(jìn)行牽引，無人機(jī)的飛行更靈活，減少了對(duì)鼠的牽拉，減少了對(duì)緝毒鼠的影響，提高了緝毒鼠的工作效率。

3 可能影響無人機(jī)協(xié)同緝毒排雷鼠工作的因素

3.1 無人機(jī)噪音

無人機(jī)雖然有著優(yōu)秀的航拍功能和較高的機(jī)動(dòng)能力，但無人機(jī)在飛行狀態(tài)也存在噪音大的問題。如果讓未經(jīng)過抗干擾訓(xùn)練的緝毒排雷鼠直接在無人機(jī)管控下工作，無人機(jī)產(chǎn)生的噪音很可能會(huì)影響鼠的緝毒和排雷效果，影響緝毒排雷鼠工作的準(zhǔn)確率和效率。

3.2 鼠對(duì)高空的恐懼

無人機(jī)在管控緝毒排雷鼠工作時(shí)，因?yàn)楣ぷ餍枰?，比如牽拉鼠越過障礙物或是緝毒排雷工作完成后通過繩索牽拉鼠離地飛行將鼠回收，都會(huì)讓鼠在高空飛行一段距離。但除松鼠外，大部分鼠都生活于地表，都可能存在恐高的問題。

4 針對(duì)無人機(jī)負(fù)面影響因素的脫敏實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

如果能讓鼠克服對(duì)無人機(jī)噪音和恐高心理的影響，無人機(jī)和緝毒排雷鼠就很可能如預(yù)測中協(xié)同工作，讓緝毒排雷鼠事半功倍。

4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。32只雄性小鼠，體重在20±2g，由沈陽醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心提供。

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備。電子秤、音響、噪聲測試儀、計(jì)時(shí)器、大疆無人機(jī)、自制小鼠噪音與恐高脫敏訓(xùn)練篩選裝置。

4.2 自制小鼠噪音與恐高脫敏訓(xùn)練篩選裝置介紹（圖1）

圖1

基于小鼠明暗箱的原理，結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出小鼠噪音與恐高脫敏訓(xùn)練篩選裝置。本裝置由透明塑料板構(gòu)成，外形為邊長30cm的正方體，由隔板分為兩個(gè)室，上層室為暗室，下層室為明室。暗室下方隔板有兩個(gè)開口，隔板上方開口為由暗室到明室的出口，距地25cm，下方開口為明室到暗室的入口，距地10cm。入口有單向門，小鼠只能從入口由明室進(jìn)入暗室，無法通過入口由暗室到明室。小鼠若想從暗室進(jìn)入明室必須從距地25cm的高處跳下。箱體外放有音響播放噪音。

4.3 實(shí)驗(yàn)方法

（1）前期噪音與恐高脫敏實(shí)驗(yàn)。將32只小鼠放入四個(gè)小鼠噪音與恐高脫敏訓(xùn)練篩選裝置的暗室中，每箱放8只。在暗室中放飲水器，在明室中放鼠糧。在距離箱體5cm處放置音響，24h循環(huán)播放錄制好的無人機(jī)噪音，音量為60±5DB。整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置置于明亮的環(huán)境中，保證明室的亮度和暗室的黑暗。實(shí)驗(yàn)為期1周。

（2）中期篩選。將32只經(jīng)過前期訓(xùn)練后的小鼠分別通過繩索綁定在無人機(jī)上。每只小鼠由無人機(jī)牽引飛行3min，觀察鼠的情況。再將32只小鼠分別放入小鼠噪音與恐高脫敏訓(xùn)練篩選裝置的暗室，將入口堵住，計(jì)時(shí)1h，觀察停留在明室的小鼠的數(shù)量，完成中期篩選。

（3）后期實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。為期1周，每天上午8:30～10:00，下午2:00～3:30將篩選好的小鼠通過繩索分別綁在無人機(jī)上，每只每次訓(xùn)練3min。觀察一周后鼠的情況。

5 結(jié)語

無人機(jī)聯(lián)合緝毒排雷鼠工作有著很好的前景，如果能克服無人機(jī)管控對(duì)緝毒排雷鼠的負(fù)面影響，無人機(jī)能讓緝毒排雷鼠應(yīng)用場景更廣，工作效率更高。我國無人機(jī)發(fā)展位居世界前列，無人機(jī)功能不斷豐富，產(chǎn)品不斷優(yōu)化，一方面，無人機(jī)的噪音在不斷減小，飛行也更加平穩(wěn)，可以將對(duì)鼠的負(fù)面影響進(jìn)一步降低；另一方面，豐富的功能在未來應(yīng)用到緝毒排雷鼠的工作中時(shí)，可以根據(jù)不同的場景不同的使用需求特化，針對(duì)緝毒排雷鼠量身定制無人機(jī)方案。相信在我國科研人員的不斷努力下，緝毒松鼠、大鼠、小鼠能很快和我們見面，相信無人機(jī)協(xié)同鼠進(jìn)行緝毒和排雷在不久的將來成為現(xiàn)實(shí)。