谁需要制造商的传感器?华盛顿大学的研究人员用大自然的最好的最佳探测器配备了无人机:蛾天线。

“自然真的让我们的人造气味传感器吹出水中,”说UW博士生学生梅兰妮安德森,被称为“嗅觉”的航空公司的领导研究员。

“通过使用具有嗅觉的实际飞蛾天线,我们能够获得两个世界的最佳:生物体对机器人平台的敏感性,我们可以控制其动作。”

现场天线响应化学信号,允许飞行的车辆导航朝向特定气味。该团队将天线传感器添加到开源手持市售的Quadcopter平台,以及两种后塑料翅片,可以创造拖曳并保持无人机导向的上风。

安德森和研究人员转向了manduca sexta.HawkMoths为他们的飞行机器人平台,将飞蛾放入冰箱中以在拆下天线之前麻醉它们。根据UW发明人,一旦采取了一旦采取的天线仍然保持有效,并且可以延长该时间范围,如果UW发明人则可以延长冰箱中的更长。

在将微小的电线添加到天线的任一端之后,研究人员将附件连接到电路,并测量来自所有天线的单元的平均信号。嗅觉天线更快地拾起花香气味和乙醇 - 并且花费较少的时间来恢复 - 比闻名员工程师测试的人造传感器。

该团队于10月1日发布了结果杂志IOP Bioinspiration&Biomimetics

闻名器使用称为“施放和浪涌”的协议来模仿蛾发现特定气味。UW无人机从左边开始特定距离。如果未检测到气味,则直升机向右移动相同的距离。一旦闻名器检测到气味,它会改变其飞行模式并朝向感兴趣的对象移动。

相机和四个红外传感器引导无人机,以每秒十次的速度测量附近的障碍物。当物体在设备的8英寸内检测到,无人机通过进入下一个“浇口和浪涌”阶段来改变方向。

“所以如果左转闻名射击,现在左边有一个障碍物,它会转向铸造权,”安德森说。“如果闻练闻到气味,但它面前有一个障碍,它将继续落后或向右铸造,直到它能够在它的道路上没有障碍时涌现。”

在UW研究实验室的测试期间,闻名器自然调整以飞向嗅到蛾发现有趣的味道,例如花卉香味。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,例如从被困在瓦砾下的某人的二氧化碳的呼气或未爆炸装置的化学特征。

在下面的简短问答中,安德森解释了更多关于闻名器如何工作的信息,以及它最佳的地方。

yabovip16.com:什么激发了使用现场天线的选择?与通常的传感器相比,我想象这是一种“开箱即用”的想法。

Melanie Anderson:在研究之前,实际上已经在研究中进行了测量来自蛾天线的电信号(电织环)。我们只是第一个与一个小型飞行机器人平台相结合的人!飞蛾天线比任何便携式商业化学传感器更敏感多倍。此外,它是轻量级和低功耗 - 适用于小型无人机平台。

yabovip16.com:你能在第一次测试它的那一天吗?你在uw视频中提到了[在本文中如上所示]这是非常令人兴奋的,你不确定它会上班。你最关心的是什么,那天你是如何表演的?

Melanie Anderson:天线还产生响应于运动和触摸(机械刺激)以及气味的信号。担心转子的振动和转子在天线上提供的空气的额外流动将使难以分离出异味检测。但对气味的反应比其他信号强大,而天线在我们的无人机的设置中非常好。

那一天,我们都非常兴奋!它感到非常验证,我们努力创建读取来自天线信号的电路并将其与无人机平台组合出来的电路,以产生这样一个令人兴奋的结果!

yabovip16.com:天线感测化学信号 - 然后通知无人机的位置如何?它只是遵循强烈的气味吗?它可以以某种方式区分气味吗?

Melanie Anderson:与心脏监视器一样,当它击败时,心脏监视器从心脏中显示电信号,当它闻到气味时,天线也产生这些脉冲状电信号。我们可以将小电线插入天线以测量该信号,并响应气味而看到脉冲。这些脉冲通知无人机的天线闻到什么东西。目前,天线对花香和飞蛾信息素最强烈的反应,但我们正在努力在遗传工程中致力于蛾,使其对其他气味敏感,并且可以在场景中使用,如查找炸弹或在灾难中找到被困的幸存者。

Melanie Anderson是一种机械工程博士生,拥有闻名器。(图片信用:马克斯坦斯顿大学)

许多不同的动物通过依靠风向来搜索异味。你可以安全地假设如果你闻到异味,那么这种气味的来源将从你身上涌现,因为气味被风携带。通过这种方式,当你闻到异味时,然后你旅行,当你失去这种气味时,你会在横向行驶,直到你再次拿起踪迹。无人机对此进行了简化版本,在那里使用无人机背面的翅片像天气叶片背面的翅片,然后在遇到气味时飙升。当它不再闻到气味不再闻到时,然后它左右施放,直到它再次闻到气味。

yabovip16.com:关于您的职务是什么关于这项研究的内容?

Melanie Anderson:我们非常兴奋地在遗传工程上工作,使摩托车在各种场景中有用。对于我的博士研究,我还将探索基于仿真的搜索方法,使得闻名器可以在不同的空间中有效地飞行,例如障碍物。

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。(图片信用:马克斯坦斯顿大学)

yabovip16.com:什么申请对您最令人兴奋?

Melanie Anderson:搜救是非常令人兴奋的。它是一个应用程序,我们目前以嗅探犬的形式使用自然而不是人造的气味传感器,以找到被困人员。如果我们能够使用微小的无人机或一群微小的无人机,可以找到这些被困的人,我们能够更快地定位它们并将搜索犬和救援工人脱离伤害。

阅读UW团队在期刊上的研究IOP Bioinspiration和Biomimetics

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