Дрон-киборг усеща миризми с помощта на истински органи за обоняние на насекомо

Американски инженери са създали безпилотен летателен апарат с имплантирани в него органи за обоняние, взети от насекомо. С тяхна помощ дронът различава различни миризми и по този начин се ориентира в пространството. Резултатите от новата разработка са публикувани в списанието IOP Bioinspiration & Biomimetics.

Но защо на роботът му e нужно обоняние? Например, за откриване на изтичане на газ, на взривни вещества, за зараждащи се пожари или хора, оживели след стихийни бедствия.

Въпреки че създадените от хората химически датчици имат известни успехи в разпознаването на миризми, те все още не могат да си съперничат с възможностите на обонянието на животните, което еволюционно се е усъвършенствало милиони години. По тази причина американски изследователи решили да тръгнат по нетрадиционен път и да използват обонянието на насекоми в безпилотен летателен апарат.

Новата система е получила наименованието Smellicompter ( от „smell” – миризма и “copter” ). Те са използвали комерсиално достъпен миниатюрен дрон, който има четири винта и може да се побере на човешка длан.

Учените са снабдили дрона с „нос“ от живо мустаче (антена) от Manduca sexta, средноголямо насекомо от семейство Sphingidae. То е пеперуда, разпространена в по-голямата част от Америка и е сериозен вредител за такива земеделски култури, като тютюна и картофите. Това мустаче представлява органа на обоняние на насекомото и продължава да функционира четири часа след отделянето от тялото. Реагирайки на присъствието на определени вещества във въздуха, мустачето изработва електрически сигнал. Но в този случай този сигнал не постъпва във нервната система на пеперудата, а в бордовия компютър на дрона.

„Използвайки в Smellicopter истинска антена от пеперуда, ние можем да вземем най-доброто от двата свята: чувствителността на биологическия организъм и роботизирана платформа, чието движение можем да контролираме“ – обяснява водещият автор на изследването Мелани Андерсън (Melanie Anderson) от Вашингтонския университет.

Изпитанията в аеродинамична тръба са потвърдили, че биохибридната система различава миризмите по-добре от изкуствените датчици.

За да направят от дрона летящ следотърсач, инженерите се извършили няколко промени в конструкцията на миниатюрния летателен апарат. Те са снабдили дрона с четири инфрачервени датчика. Сканирайки околното пространство десет пъти в секунда, тези сензори позволяват на дрона да не се сблъсква с препятствия. Освен това учените монтирали на Smellicopter пластмасова опашка. Тя помага на дрона през цялото време да проследява посоката на вятъра и да развърта дрона в нужната посока. Това е важно, защото щлейфът от миризми лети по посока на вятъра и за да се достигне до техния източник, дронът трябва да лети срещу вятъра.

Освен това, учените са разработили специален алгоритъм, управляващ движението на устройството. Движейки се против вятъра, Smellicopter се премества вляво и вдясно в търсенето на шлейфа от миризмата. Откривайки търсения аромат, той се насочва към неговия източник. Ако на неговия път има препятствие, на около 20 сантиметра от него дронът се отклонява и след като го преодолее, започва отново да търси миризмата.

Изпитанията са потвърдили, че системата успешно „открива“ източник на аромат от цвете и миризмата на етанол. Тези миризми са привлекателни за насекомото и затова неговите мустачки реагират на тях по естествен начин. Изследователите се надяват, че с помощта на генно инженерство ще могат да настройват органите за обоняние на пеперудата към най-различни вещества, от взривни вещества до въглероден диоксид, издишван от хора (например, на такава миризма реагират комарите).

Изследователите наричат Smellcopter първата биохибридна система за разпознаване на миризми, която може да лети. Освен това, те отбелязват, че техният дрон открива източниците на определени миризми много по-бързо, отколкото всеки друг летящ робот.

Друго преимущество на дрона-следотърсач е че може да прониква в много малки процепи, което го прави особено перспективен при спасителни операции. Така че скоро спасителите ще могат да тръгват към мястото на произшествието с дронове и запаси от мустачета на пеперуди, съхранявани в хладилник.