林正軒
本文透過2024年日本兩場無人機展覽，分析無人機的多樣款式與類型，從中梳理出技術發展的脈絡與趨勢。其中，兩場展覽皆以「救災經驗」為核心議題，展現無人機在救災領域的潛力與未來應用，並揭示下一世代無人機技術的發展方向。此外，透過探討台灣與日本在無人機發展上的互補優勢，並強調兩國通過交流合作，創造雙贏的發展機會，進一步推動無人機技術在全球市場的應用與發展。
一、 無人機 (UAV)
以下章節整理展覽期間的無人機類型，帶讀者瞭解日本無人機發展技術方向。
1. 無人機構型與級距
千葉無人機展近年來的特色之一是逐步納入大型酬載與可載人航空器展示，其中，三菱重工(Mitsubishi)展示一款「六軸十二槳」的半成品展示品(圖一a)，與同展會的eHang載人機同為展會上最大台的機型。該多旋翼無人機最大負載200 kg、全長約6 m、航速60 km/hr、最高90 km/hr，主要用途在於貨物運送，做為有人駕駛直升機的替代載具。湘南工科大的Space Frame Drone(圖一b)採用鋁合金材料與三維桁架結構設計，應能有效提升無人機的輕量化和結構強度，同時兼顧拆卸/組裝及運輸/儲存等實際需求要素……
前述的級距是以多旋翼(Multi-Rotors)的構型做為主軸，並以重量做為概略分類，會場中另一大宗是定翼機型(Fixed Wing)與定旋複合翼型(VTOL)。TERRA公司展示的Dolphin系列，8000系列(圖四a)是大型定翼機型，最大起飛重500 kg，最大酬載重60 kg，飛速可達250 km/h與20 hrs，其餘包括AirKamuy、AeroSense以及QUKAI MEGA FUSION等公司(圖四b至d)在內，均展示起飛重量在100 kg以內的定旋複合翼機型。相較於旋翼機型，在外觀設計上的差異即是它的機翼，兩者的優/缺點有互補的關係，以致衍生出兩者之間的混合體，即定旋複合翼機型，具備原定點起飛與降落的功能外，亦保留定翼機的高速飛行與飛行時間。惟在空中定懸與慢速移動的作業需求，仍然是多旋翼機的特色。
圖四、(a) TERRA定翼型；定旋複合翼：(b) AirKamuy；(c) AeroSense；(d) QUKAI MEGA FUSION
因空中定懸作業需求，多樣化的功能酬載模組在近年如雨後春筍般出現，傳統的模組還是以可見光(相機)為主，日本東洋製罐透過與Sekido公司的酬載模組技術，在中國大彊(DJI)的M300機身上實現遠端控制噴射的酬載功能(圖五)，目的是做為大樓或是橋樑、管道等基礎設施的外牆噴漆維護作業需求；法國YellowScan公司與日本RIEGL公司的miniVUX-SYS系列，皆開發以光達(LiDAR)模組技術為主軸(圖六)，該模組特色結合GNSS(全球導航衛星系統)與IMU(慣性測量單元)，在確保地理位置資訊下，亦整合無人機的機體姿態和角度資訊，確保測繪時可捕捉到精確的三維數據……
圖六、LiDAR功能酬載 (a)Yellow Scan公司；(b) RIEGL公司
2. 空中近距/接觸作業
無人機近距/接觸作業主要目的有二：滿足半封閉場域的檢查任務，例如橋樑下方的巡檢、管道間的巡檢，或是倉儲裡的盤點任務；滿足目標物的維運工作，例如外牆檢查與清洗、管線檢查或修補、大型桶槽漆面檢查、清洗或補漆等。目標物通常具備一定的高度，往常以人工作業時需搭鷹架、吊掛或架高，有費時、費力、高成本與人身安全等多項顧慮，而可慢速且定懸的無人機機體正是一種替代方式。西武建設展示一款與東京理科大學和建築研究所共同開發的「結構微破壞性檢查無人機」原型，以及一款可以噴塗修復材料的噴塗無人機。前者的主要特點是配備軟手機器人，可實現鑽孔的概念；後者是配備注射噴嘴的無人機 Ser α，實現將固化材料噴塗到人類難以觸及的混凝土結構的概念，可望用於隧道和外牆作業等場域(圖八) ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖八、西武建設兩款概念機種