Автономный беспилотный летательный аппарат «Smellicopter» может улавливать запахи с помощью антенн живого мотылька

Способность отслеживать определенные запахи может буквально быть разницей между жизнью и смертью в определенных ситуациях, например, при попытке вызвать дыхание жертв, оказавшихся в ловушке под завалами, или найти неразорвавшуюся бомбу. К сожалению, человеческие носы в этом отделе несколько тусклые, но усики бабочек — это точно настроенные детекторы запаха. Совместите это с автономным дроном, который может избегать препятствий, и что вы получите? Встречайте Smellicopter.

Автономный беспилотный летательный аппарат "Smellicopter" может улавливать запахи с помощью антенн живого мотылька

Smellicopter был создан в рамках исследования, опубликованного в журнале IOP Bioinspiration & Biomimetics. Под руководством команды из Вашингтонского университета автономный дрон был создан с использованием живых антенн мотылька для обнаружения запахов в местах, труднодоступных для людей по причинам логистики или безопасности.

Способность обнаруживать химические вещества в воздухе имеет множество применений, но когда искусственные или выращенные человеком материалы не смогли обеспечить чувствительность, необходимую для такого рода технологий, команда обратилась к природе в поисках альтернативы. Усики мотылька могут улавливать мимолетные шлейфы химических веществ, которые колеблются в окружающей среде. Они очень чувствительны и усиливают обнаруживаемые ими химические сигналы, которые вызывают клеточные реакции у моли.

Чтобы максимально использовать эти естественные детекторы запаха, исследователи поместили живые экземпляры бражника Manduca sexta в холодильник, поскольку холод действует как анестетик. Затем они удалили антенны бабочки и прикрепили ее к Smellicopter с помощью крошечных проводов, которые могли передавать мощность сигнала запахов, улавливаемых антеннами. Эти усики оставались биологически и химически активными в течение четырех часов после удаления и оставались активными еще дольше при хранении в холодильнике.

Затем им нужно было дать дрону возможность преодолевать препятствия на своем пути, поэтому они создали протокол «бросок и всплеск», вдохновленный тем, как мотыльки ищут запахи. Дрон начинает сканирование области, двигаясь влево, а затем, если он не улавливает никаких химически значимых сигналов, перемещается на такое же расстояние вправо. Когда он обнаруживает запах, его траектория полета будет двигаться в направлении химической подсказки с инфракрасными датчиками, чтобы уловить физические препятствия. Когда такое препятствие приближается к дрону в пределах 20 сантиметров (8 дюймов), он снова переключается на траекторию заброса слева направо, чтобы обойти его.

«Итак, если Smellicopter выполнял бросок влево, а теперь слева есть препятствие, он переключится на литье вправо», — заявила в своем заявлении ведущий автор Мелани Андерсон, докторант Университета Западной Австралии по специальности «машиностроение». «И если Smellicopter чувствует запах, но перед ним есть препятствие, он будет продолжать метаться влево или вправо, пока не сможет устремиться вперед, когда на его пути нет препятствия.

«Природа действительно выдувает из воды наши созданные человеком датчики запаха. Используя настоящую антенну от мотыльков с Smellicopter, мы можем получить лучшее из обоих миров: чувствительность биологического организма на роботизированной платформе, где мы можем контролировать его движение «.