Биогибридный дрон с антеннами шелкопряда ориентируется по запаху

Для навигации дроны, как правило, используют визуальные датчики, такие как тепловизоры и лидары. Но эти устройства работают хуже в условиях низкой освещенности, пыли или влажности. В природе тоже есть свои навигационные системы. Животные, птицы и насекомые используют обоняние, чтобы ориентироваться, искать пищу, защищаться от хищников и привлекать партнеров. Например, самцы моли чувствуют запах половых феромонов на расстоянии нескольких километров. Этот механизм помогает им выживать и размножаться.

Биогибридные дроны, объединяющие биологические сенсоры с машинами, могут решить многие проблемы, с которыми сталкивается робототехника. Исследователи использовали антенны тутового шелкопряда для создания нового дрона, способного обнаруживать и отслеживать запахи.

Ранее команда разработала биогибридный дрон с датчиком электроантеннографии (EAG) на основе антенн насекомых Однако дальность обнаружения запаха у этого аппарата ограничивалась двумя метрами. В новом исследовании ученые усовершенствовали дрон, добавив функцию, имитирующую поведение насекомых при поиске источника запаха. Насекомые периодически останавливаются, чтобы точнее определить направление. Машины такой способностью не обладают, что может снижать их эффективность.

Тогда исследователи использовали «алгоритм ступенчатого вращения», имитирующий эти паузы насекомых. Также были улучшены электроды и EAG-сенсор для лучшей совместимости с антеннами шелкопряда. Бесшовное соединение между датчиком (с управляемым усилением, реагирующим на интенсивность электрического сигнала) и антеннами насекомых улучшило работу системы.

Чтобы уменьшить сопротивление воздуха, исследователи использовали воронкообразный корпус, а для защиты от помех, вызванных электростатическим зарядом, нанесли на его внутреннюю поверхность проводящее покрытие. В результате дальность обнаружения запаха достигла пяти метров, а система стала устойчивее к различным условиям.

Новый дрон может обнаруживать утечки газа, выявлять пожары, находить опасные вещества и взрывчатку в аэропортах, а также помогать при катастрофах. Например, после землетрясений спасатели обычно ищут пострадавших визуально. Биогибридный аппарат может помочь быстро находить выживших по запаху.