Использует усики как у мотыльков для обнаружения целей дрон Smellicopter

Независимо от того, насколько хорошо мы, люди, что-то сделали, скорее всего, природа уже сделала это в несколько раз лучше миллионы лет назад. И вместо того, чтобы соревноваться с ней, лучше всего брать ее за основу - и именно это ученые сделали с Smellicopter, дроном, который использует усики как у настоящего мотылька для обнаружения своих целей.

Мы, люди, не склонны слишком полагаться на подобные органы чувств, но для мотыльков обоняние имеет решающее значение. Они используют свои перистые усики для поиска запаха цветов, самок и других важных вещей, поэтому они невероятно чувствительны - одна молекула запаха может очень быстро вызвать каскад клеточных реакций.

Как устроен Smellicopter

Понимая это, инженеры Вашингтонского университета подключили усики от живого мотылька к набору электроники и использовали их, чтобы направлять дрон к определенным запахам. «Природа поистине поражает», - говорит Мелани Андерсон, ведущий автор исследования.

«Используя усики мотылька в связке с Smellicopter, мы можем получить лучшее из обоих миров: чувствительность биологического организма на роботизированной платформе, где мы можем контролировать его движение». Для устройства используются усики ястребиной моли, которую перед удалением подвергают анестезии.

Затем в каждый из концов вставляются небольшие провода, которые могут измерять средний сигнал. Усики остаются биологически и химически активными только в течение четырех часов после удаления из живого мотылька, но исследователи говорят, что это время можно увеличить, храня их в холодильнике.

Тестирование возможностей Smellicopter

Чтобы протестировать устройство, команда поместила его в конце аэродинамической трубы и сравнила со стандартным датчиком искусственного запаха. Когда по туннелю доносился цветочный аромат или запах этанола, усики реагировали быстрее, чем обычный датчик.

Для следующих экспериментов исследователи установили электронику на небольшую платформу квадрокоптера, которая была оборудована двумя пластинами, чтобы контролировать положение в пространстве, и четырьмя инфракрасными датчиками электроники для обнаружения препятствий и их избегания.

Наконец, Smellicopter управлялся алгоритмом, который имитировал возможности мотылька по обнаружению запахов. Сперва дрон летит влево на определенное расстояние, и если он не обнаруживает достаточно сильного запаха, то начинает перемещаться в обратном направлении.

И когда квадрокоптер обнаруживает запах – начинает лететь к нему. Если в какой-либо момент эти инфракрасные датчики обнаружат препятствие в пределах 20 см (8 дюймов), Smellicopter изменит направление, чтобы избежать столкновения. «Благодаря датчикам Smellicopter может с легкостью избегать любые препятствия», - говорит Андерсон.

«И, если устройство обнаружит запах, но перед ним встанет препятствие, оно будет метаться влево или вправо, пока не сможет устремиться вперед, обойдя преграду». Команда ученых говорит, что устройство может быть полезно для поиска шлейфов запахов, к примеру, химические сигнатуры взрывчатых веществ или дыхание людей, которые были завалены обломками разрушившегося здания.

Таким образом, дроны могут помочь в ситуациях, когда посылать людей для расследования может быть опасно. Исследование было опубликовано в журнале IOP Bioinspiration & Biomimetrics. Команда продемонстрировала Smellicopter в видео ниже.