| 8 декабря 2020 г. — 8:36 PT
Исследователи из Вашингтонского университета создали дрон, который точно обнаруживает запахи с помощью живой антенны мотылька. На антенне есть два крошечных провода, которые позволяют подключать ее к цепи, благодаря чему дрон, по сути, может «нюхать».
Дрон-нюхач может летать автономно, используя антенну для полета к источникам запаха, одновременно избегая препятствий. Главная причина, по которой исследователи исследовали использование биологических датчиков, заключается в том, что они намного лучше тех, которые можем создать мы.
Ведущий автор Мелани Андерсон, докторант Вашингтонского университета по машиностроению, сказала:
Используя настоящую антенну мотылька с Smellicopter, мы можем получить лучшее из обоих миров: чувствительность биологического организма на роботизированной платформе, где мы можем контролировать его движение.
Мотыльки используют свои антенны для обнаружения химических веществ в окружающем воздухе. Антеннам нужна всего одна молекула химического вещества, чтобы вызвать ряд реакций у мотылька. Это то, что не могут делать датчики, созданные человеком.
Антенна, использованная в исследовании, взята у бражника Manduca sexta. Ее поместили в холодильник для анестезии перед удалением антенны. После отсоединения антенна может оставаться живой в течение четырех часов, а срок ее службы можно продлить, храня ее в холодильнике для последующего использования.
Как упоминалось выше, антенна была подключена проводом с каждой стороны для включения в цепь. После подключения исследователи смогли измерить средний сигнал от нее. Затем команда добавляла в воздух определенные запахи, чтобы увидеть, как она отреагирует, для последующих автономных полетов.
Исследовательская группа сравнила антенну с датчиком, созданным человеком, в конце аэродинамической трубы. Они медленно добавляли запахи, в результате чего биологический датчик реагировал быстрее и требовал меньше времени для восстановления между запахами.
Антенна была добавлена к открытому дрону, который позволяет проводить именно такие исследования. К дрону были добавлены два стабилизатора, чтобы он всегда находился против ветра. После завершения этапа тестирования команда создала протокол кастинга и ускорения, который позволяет дрону работать как мотылек.
После взлета Smellicopter летит влево на заданное расстояние. Если он не обнаруживает запах, превышающий порог, он делает то же самое, на этот раз двигаясь вправо. Как только запах обнаружен, дрон летит к источнику запаха. Он оснащен четырьмя инфракрасными датчиками обнаружения препятствий, которые обновляются 10 раз в секунду, чтобы обеспечить его безопасность в воздухе.
Андерсон сказала:
Таким образом, если Smellicopter двигался влево, а теперь препятствие слева, он переключится на движение вправо. И если Smellicopter уловил запах, но перед ним препятствие, он продолжит двигаться влево или вправо, пока не сможет ускориться вперед, когда на его пути не будет препятствий.
Во время тестирования дрон-мотылек был оснащен камерой вместо GPS и запрограммирован на полет к запахам, которые интересны мотылькам. В будущем дрон может быть запрограммирован на обнаружение и полет к углекислому газу от человека, попавшего под завал.
Фото: Марк Стоун