一种名为“嗅直升机”(Smellicopter)的自主无人机使用飞蛾的活天线来识别气味。

 

当它在空气中穿行时，它还能感知并避免障碍物。

 

无人机的一个巨大优势是，这些小型机器人可以前往人类无法前往的地方，包括被认为过于危险的地区，比如自然灾害后不稳定的建筑物或有未爆炸装置的地区。

 

研究人员对开发能够通过嗅探空气中的化学物质来定位灾难幸存者、气体泄漏、爆炸物等情况的设备很感兴趣。但大多数传感器都不够灵敏或速度不够快，无法在飞行过程中发现和处理特定的气味，而这些气味是由这些气味源产生的。

 

“大自然真的把我们的人造气味传感器从水中吹出来了，沐鸣怎么注册”该研究的第一作者梅勒妮·安德森说，她是华盛顿大学机械工程专业的博士生。“通过使用带有Smellicopter的真实的蛾子天线，我们能够获得两方面的优势:在机器人平台上，我们可以控制生物有机体的运动。”

 

一名研究人员调整了嗅觉直升机上的电线

 

通过在天线的两端加上细小的电线(这里是弧形)，研究人员能够将其连接到一个电路并记录其反应。(来源:马克石头/ U。华盛顿)

 

蛾子用它的触须来感知环境中的化学物质，并找到食物来源或潜在配偶。

 

“蛾子天线中的细胞会放大化学信号，”合著者托马斯·丹尼尔说，沐鸣注册官网他是一位生物学教授，同时监督安德森的博士研究。“飞蛾的嗅觉反应非常有效——一种气味分子就能触发许多细胞反应，这就是诀窍所在。”这个过程非常高效、具体和快速。”

 

研究小组使用了来自Manduca sexta hawkmoth的天线来制造嗅觉直升机。研究人员将飞蛾放在冰箱中，在取出天线之前先麻醉它们。一旦从蛾体内分离出来，触角会在长达4个小时的时间内保持生物和化学活性。研究人员说，通过在冰箱中储存天线，时间跨度可以延长。

 

通过在天线的两端添加细线，研究人员可以将天线连接到电路上，测量天线中所有细胞的平均信号。然后，研究小组将其与典型的人造传感器进行比较，将其放置在风洞的一端，并将其散发出两种气味:一种花香，一种乙醇(一种酒精)。天线的反应速度更快，而且在两次吹气之间的恢复时间也更短。

 

嗅觉直升机追踪气味

 

为了制造Smellicopter，该团队在开源手持商用四轴飞行器平台上添加了天线传感器，允许用户添加特殊功能。研究人员在无人机的背部添加了两个塑料鳍，以产生阻力，帮助它持续逆风飞行。

 

“从机器人技术的角度来看，这是一个天才，”合著者和共同顾问索耶·富勒说，他是机械工程的助理教授。“机器人领域的经典方法是添加更多传感器，可能还会构建一个花哨的算法，或者使用机器学习来估计风向。”事实证明，你所需要的只是加上一个鳍。”

 

嗅opter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“cast and surge”协议，以模仿飞蛾寻找气味的方式。嗅觉直升机通过向左移动一段特定的距离开始它的搜索。如果没有任何东西能通过特定的嗅觉阈值，嗅觉直升机就会向右移动相同的距离。一旦它探测到一种气味，它就会改变飞行模式冲向气味。

 

嗅觉直升机还可以借助4个红外传感器，以每秒10次的速度测量周围的环境，避开障碍物。当距离无人机8英寸(20厘米)以内的物体出现时，它就会改变方向，进入下一阶段的“抛-投-涌”方案。

 

安德森说:“因此，如果Smellicopter在左侧铸造时遇到了障碍，它就会切换到右侧铸造。”“如果嗅直升机闻到一种气味，但前面有障碍物，它会继续向左或向右抛，直到它能够在没有障碍物的情况下向前冲。”