Исследователи из Японии разработали биогибридный беспилотник, который интегрирует антенны тутового шелкопряда для улучшения возможностей отслеживания запаха и навигации по запаху. Традиционные дроны полагаются на визуальную навигацию и датчики, но эти системы работают с перебоями в условиях низкой освещенности, пыльности или влажности. Это ограничение затрудняет эффективную работу дронов в пострадавших от стихийного бедствия районах, где нарушена видимость.
Животные, особенно насекомые, такие как бабочки, используют свое обоняние, чтобы находить пищу, избегать хищников и находить себе пару. Самцы бабочек могут обнаруживать феромоны на расстоянии нескольких километров, используя процесс, называемый локализацией источника запаха.
Вдохновленные этой природной способностью исследователи во главе с адъюнкт-профессором Дайго Теруцуки из Университета Синшу, а также адъюнкт-профессором Тосиюки Накатой и Тихиро Фукуи из Университета Тиба разработали беспилотник , имитирующий этот механизм.
Биогибридный дрон использует живые антенны насекомых в качестве элементов, чувствующих запах. В предыдущем биогибридном дроне команды использовался электроантеннографический датчик (EAG), который измеряет электрические сигналы от антенн насекомых. Несмотря на высокую чувствительность, первоначальная модель имела ограниченный диапазон обнаружения — менее 2 метров. Исследователи улучшили это, улучшив дизайн, чтобы лучше воспроизводить поведение насекомых.
Для повышения точности исследователи внедрили «алгоритм ступенчатого вращения», который имитирует то, как насекомые останавливаются при отслеживании запахов. В отличие от моделей роботизированного поиска запахов, которые работают непрерывно, насекомые периодически останавливаются для повышения точности. Это биологическое поведение было включено в систему слежения дрона, что значительно повысило ее эффективность.
Команда также переработала конструкцию электродов и датчика EAG, чтобы они лучше соответствовали структуре антенн тутового шелкопряда, что позволило более эффективно обнаруживать сигнал. Кроме того, они внедрили корпус в форме воронки для уменьшения сопротивления воздушному потоку и нанесли проводящее покрытие для минимизации электростатических шумовых помех. Эти усовершенствования расширили дальность обнаружения запаха дроном примерно до 5 метров, что сделало его гораздо более эффективным в реальных условиях применения.
Потенциальные области применения этой биогибридной технологии огромны. Дрон можно было бы использовать для обнаружения утечек газа в критически важных объектах инфраструктуры, идентификации опасных веществ, таких как взрывчатые вещества, наркотики и в службах безопасности аэропортов и даже для оказания помощи в раннем обнаружении пожара.
Что еще более важно, он предлагает многообещающее решение для поисково-спасательных операций в зонах бедствий, где обычные визуальные датчики не работают.
