无人机的一个优势是,它们可以飞到人们不能去的地方,包括那些自然灾害后可能太危险的地区,比如不稳定的建筑物或未爆炸装置的地区。

研究人员感兴趣的是开发一种设备,通过嗅出空气中的化学物质来定位灾难幸存者、气体泄漏、爆炸物等情况。但是大多数传感器都不够灵敏或不够快,无法在这些来源产生的斑状气味中找到并处理特定的气味。

一个研究小组开发了一种名为“气味直升机”(Smellicopter)的无人驾驶飞机,它利用飞蛾身上的一根带电天线来识别气味。它还可以感知并避开空气中的障碍物。通过使用一个真正的飞蛾天线,研究人员能够获得两个世界的最佳效果:一个机器人平台上的生物有机体的敏感性,在这个机器人平台上运动可以被控制。

蛾使用其天线在其环境中感测化学品,并朝着食物或潜在伙伴的来源进行导航。该团队使用来自Manduca Sexta Hawkmoth的天线进行闻名。研究人员将冰箱放置在冰箱里,以在去除天线之前麻醉它们。一旦与活蛾分开,天线就会在生物学上保持和化学活跃长达四小时。该时间跨度可以通过在冰箱中存储天线来延伸。

通过将微小的电线添加到天线的任一端,研究人员能够将其连接到电路并测量来自天线中所有单元的平均信号。然后,该团队将其与典型的人造传感器进行比较,通过在风洞的一端和烘干味道的嗅觉中,两个传感器都会响应:一种花香和乙醇,一种酒精。天线更快地反应并在泡芙之间恢复较少的时间。

为了创建闻名器,该团队将天线传感器添加到开源,手持式商业上可用的四转型转换器易用平台,允许用户添加特殊功能。研究人员还在无人机背面添加了两个塑料翅片,以创造拖动,以帮助它不断取向逆风。

通过将微小的电线添加到天线的任一端(此处附加的电弧),研究人员能够将其连接到电路并记录其响应。(马克斯坦/华盛顿大学)

Smellicopter不需要研究人员的任何帮助来寻找气味。该团队为无人机创建了一个“投射和激增”协议,模仿飞蛾搜索气味的方式。Smellicopter通过向左移动一个特定的距离开始搜索。如果没有任何东西通过特定的嗅觉阈值,那么Smellicopter就会向右侧移动相同的距离。一旦嗅到气味,它就会改变飞行模式,冲向气味。

异味的另一个优点是它不需要GPS。相反,它使用相机来调查其周围环境,类似于昆虫如何使用他们的眼睛。这使得闻练非常适合探索室内或地下空间,如矿山或管道。

在实验室的测试期间,嗅觉自然调整以飞向嗅到蛾发现如花香的味道。但研究人员希望未来的工作可以让飞蛾天线感知其他嗅觉,例如从被困在瓦砾或未爆炸装置的化学特征下的人的二氧化碳呼气。

欲了解更多信息,请与Sarah McQuate联系此电子邮件地址受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用Javascript来查看它。;206-543-2580。


技术简报杂志

本文首次发表于《华尔街日报》2021年3月号技术简介杂志。

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