Эволюция - лучший инженер. Потому, вместо изобретения новой технологии с нуля, ученые подсмотрели, как работает обоняние у мотыльков, и создали дрон, умеющий вынюхивать свои цели, подобно живому насекомому.
Люди не слишком полагаются на чувство обоняния, но для мотыльков оно имеет решающее значение. Насекомые используют свои пушистые усики для сканирования воздуха на наличие запаха цветов, пара и других важных вещей. Обоняние мотыльков невероятно чувствительно - всего одна молекула запаха может мгновенно вызвать каскад клеточных реакций.
Инженеры Вашингтонского университета подключили антенну живого мотылька к комплекту электроники и использовали ее для наведения беспилотника на конкретные запахи. Созданную машину они называют Smellicopter.
“Природа на голову превосходит наши искусственные датчики запаха. Используя обонятельную антенну настоящего мотылька на дроне Smellicopter, мы можем получить лучшее из обоих миров: чувствительность биологического организма на роботизированной платформе, которой можно управлять”, - говорит Мелани Андерсон, ведущий автор исследования.
Полая трубчатая антенна позаимствована у бабочки вида табачный бражник (manduca sexta). В каждый конец антенны вставляют небольшие электроды, которые снимают сигнал с ее рецепторов. Антенна остается биологически и химически активной в течение четырех часов после удаления, но срок ее годности можно продлить, если хранить компонент в холодильнике.
Чтобы проверить обоняние полученного киборга, команда поместила сенсор в аэродинамическую трубу, где ему пришлось конкурировать со стандартным искусственным датчиком запаха. Тесты показали, что антенна мотылька реагирует на цветочный запах или на запах этанола гораздо быстрее любого другого датчика.
В следующих экспериментах исследователи установили сенсор на небольшой квадрокоптер, оснащенный двумя пластиковыми плавниками, позволяющими машине ориентироваться по ветру, и четырьмя инфракрасными датчиками обнаружения препятствий.
Smellicopter приводится в движение алгоритмом, который имитирует полет бабочки. Дрон начинает полет с дрейфа влево на указанное расстояние. Если он не обнаруживает достаточно сильный запах, то меняет курс и движется вправо. Обнаружив запах, беспилотник летит к его источнику. Если в какой-либо момент инфракрасные датчики обнаруживают препятствие в пределах 20 см, Smellicopter меняет направление.
Устройство может использоваться для обнаружения взрывчатых веществ или дыхания людей, застрявших под завалами на местах катастроф.
Исследование опубликовано в журнале IOP Bioinspiration & Biomimetrics.
