Исследователи из Японии объединили роботизированную технологию с тонко настроенными чувствами тутового шелкопряда, создав биогибридный дрон. Благодаря использованию эволюционно развитой способности насекомых отслеживать запахи на больших расстояниях, это новшество может помочь в реагировании на чрезвычайные ситуации.
Традиционные дроны полагаются на визуальные датчики, такие как камеры и лазеры, для навигации. Однако эти системы могут быть ненадёжными в сложных условиях, таких как низкая освещённость, пылевые бури или влажная среда. Это создаёт проблемы при обследовании районов, пострадавших от катастроф, где видимость может быть ограничена. Кроме того, воздушное наблюдение может быть неэффективным, если нет чёткой цели для отслеживания.
Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи предложили креативное решение – дать дронам возможность обнаруживать запахи.
Как сообщает TechXplore, проект возглавляет доцент Дайго Теруцуки из Университета Синшу в сотрудничестве с Университетом Тиба. Инновационный дизайн включает аккуратное извлечение антенн тутового шелкопряда и их подключение к электродам на устройстве электроантенографии (EAG), которое измеряет электрические сигналы от антенн насекомых в ответ на запахи.
Самец тутового шелкопряда обладает удивительной способностью обнаруживать феромоны самок на поразительных расстояниях – иногда на несколько километров – чтобы найти партнёра. Если он может отслеживать потенциального партнёра с такого расстояния, то адаптация этого навыка для поиска людей, попавших в ловушку, может стать настоящим прорывом.
Ранее исследовательская группа разработала биогибридный прототип с использованием электродов из антенн насекомых для обнаружения запахов. Однако у этой версии был серьёзный недостаток – она могла обнаруживать запахи только в пределах двух метров, что делало её непрактичной для поисково-спасательных операций.
Чтобы решить эту проблему, учёные разработали новый подход, улучшив систему путём воспроизведения реального поведения насекомых при отслеживании запахов. В основе этого улучшения лежит «трёхступенчатый алгоритм вращения», который имитирует, как насекомые периодически останавливаются, чтобы сфокусироваться на потоке запаха.
Интерфейс антенн также был значительно улучшен для повышения производительности. Новый дизайн включает воронку с проводящим покрытием, которая помогает уменьшить сопротивление воздушному потоку и электрические помехи. Эти улучшения увеличили эффективный радиус действия биодрона до пяти метров.
Помимо реагирования на чрезвычайные ситуации, исследователи видят широкий спектр практических применений этой технологии для отслеживания запахов. Она может быть использована для обнаружения утечек газа, выявления пожаров и опасных материалов, а также для усиления мер безопасности в аэропортах и на пограничных пунктах.
«Традиционно поисково-спасательные операции полагались на визуальный поиск вручную из-за отсутствия надёжной технологии, способной эффективно находить людей в беде. Передовой биогибридный дрон, разработанный в рамках этого исследования, имеет потенциал помочь спасателям быстро находить выживших, отслеживая запахи, что в конечном итоге спасёт больше жизней, когда каждая секунда на счету», – заключил доктор Теруцуки.
Ещё по теме: