Smellicopter「嗅覺直升機」可在機器人平臺上控制生物有機體的運動

2020-12-14 電子發燒友

Smellicopter「嗅覺直升機」可在機器人平臺上控制生物有機體的運動

佚名 發表於 2020-12-11 17:30:59

能夠在人類無法前往的危險區域執行任務是無人機的重要優勢之一，這些危險區域包括自然災害後的失穩建築物以及有未爆炸裝置的地區。研究人員一直希望能開發「嗅覺救援設備」，通過嗅覺感知空氣中的化學物質來定位災難倖存者、氣體洩漏及爆炸物。

然而，人造傳感器要麼不夠靈敏，要麼分析速率較慢，無法在無人機的飛行過程中定位並處理特定氣味。techxplore.com網站當地時間12月8日報導，美國華盛頓大學領導的研究團隊推出了一款「嗅覺直升機」（Smellicopter）。

這種自主無人機，能夠利用搭載的「飛蛾活體觸鬚」，實現氣味導航。它在空中飛行時還可以感知並躲避障礙物。相關研究成果刊登在《生物靈感與仿生學》雜誌中。

論文作者、華盛頓大學機械工程學博士生Melanie Anderson評價：「Smellicopter綜合了兩方面的優勢——在機器人平臺上，控制生物有機體的運動。」

為尋找食物或配偶，飛蛾藉助觸鬚來感知環境中的化學物質。「飛蛾觸鬚中的細胞能夠放大化學信號，」論文作者、華盛頓大學生物學教授Thomas Daniel解釋道，「飛蛾的嗅覺反應非常迅速、高效——一種氣味分子就能觸發許多細胞反應。」

研究人員使用菸草天蛾（Msh）的觸鬚製造了嗅覺直升機。他們將Msh放在冰箱中，在其麻醉後將觸鬚剝離，觸鬚分離後能在4小時內保持生物、化學活性，冰箱儲存能延長觸鬚的活性時間。隨後，他們在觸鬚上引入細電線，將其接入電路並測量其中所有細胞的平均信號。實驗證明，這種觸鬚傳感器的反應速度更快。

為製造Smellicopter，研究人員在商用開源手持四軸飛行器上加裝了觸鬚傳感器，並在其尾部設置了塑料翼片，以幫助飛行器進行持續逆風飛行。

研究人員為Smellicopter創建了「Cast Surge」協議，使其得以模仿飛蛾尋找氣味的方式：Smellicopter向左飛行一段特定距離，開啟搜索任務，如果沒有達到氣味閾值，它就會向右飛行相等距離，繼續展開搜索。一旦探測到了氣味信息，Smellicpter就會改變飛行模式，衝向氣味源。

此外，無人機裝備的4個紅外傳感器，能以每秒10次的速度檢測周圍環境，幫助飛行器避開障礙物。

研究人員表示，Smellicopter的另一優勢在於不需要GPS協助。與昆蟲使用目視觀察類似，Smellicopter可用攝像機來觀察周圍環境。因此，它非常適合用於搜索礦山及管道等室內、地下空間。

責任編輯：gt

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