Q＆A：Smellicopterはライブモスアンテナを使用して匂いを探します

メーカーのセンサーが必要なのは誰ですか？ワシントン大学の研究者は、ドローンに自然界で最も優れた検出器の1つである蛾アンテナを装備しました。

「自然は私たちの人工の匂いセンサーを水から吹き飛ばします」と、ワシントン大学の博士課程の学生であるメラニーアンダーソン 、「Smellicopter」として知られる航空機の主任研究員。

「Smellicopterで実際の蛾アンテナを使用することで、両方の世界を最大限に活用することができます。つまり、動きを制御できるロボットプラットフォーム上の生物の感度です。」

ライブアンテナは化学信号に反応し、空飛ぶ乗り物が特定の匂いに向かって移動できるようにします。チームは、アンテナセンサーをオープンソースのハンドヘルドの市販のクワッドコプターに追加しました。 プラットフォームと、ドラッグを作成してドローンを風上に向けたままにする2つの後部プラスチックフィン。

アンダーソンと仲間の研究者はManducasextaに目を向けました 飛んでいるロボットプラットフォームのスズメガ。アンテナを取り外す前に、蛾を冷蔵庫に入れて麻酔をかけます。 UWの発明者によると、アンテナは一度使用すると最大4時間アクティブのままであり、冷蔵庫に長期間保管するとその時間範囲を延長できます。

アンテナの両端に細いワイヤーを追加した後、研究者は付属品を電気回路に接続し、アンテナのすべてのセルからの平均信号を測定しました。 Smellicopterアンテナは、Smellicopterのエンジニアがテストした人工センサーよりも、花の香りとエタノールをより速く、回復にかかる時間を短縮しました。

チームは10月1日にジャーナルIOPBioinspiration＆Biomimetics に結果を公開しました。 。

Smellicopterは、「キャストアンドサージ」と呼ばれるプロトコルを使用して、蛾が特定の匂いを見つける方法を模倣します。 UWドローンは、特定の距離の左側から始まります。匂いが検出されない場合、ヘリコプターは同じ距離だけ右に移動します。 Smellicopterは匂いを検出すると、飛行パターンを変更し、対象のオブジェクトに向かって移動します。

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カメラと4つの赤外線センサーがUAVを誘導し、1秒間に10回の速度で近くの障害物を測定します。デバイスから8インチ以内に物体が検出されると、ドローンは次の「キャストアンドサージ」ステージに進むことで方向を変えます。

「つまり、Smellicopterが左にキャストしていて、左側に障害物がある場合は、右にキャストするように切り替わります」とアンダーソン氏は言います。 「そして、Smellicopterがにおいをかぐが、その前に障害物がある場合、その経路に障害物がないときに前方に急上昇できるようになるまで、左または右にキャストし続けます。」

ワシントン大学の研究所でのテスト中、Smellicopterは、花の香りなど、蛾が面白いと感じる匂いに向かって飛ぶように自然に調整されました。しかし、研究者たちは、将来の作業で、瓦礫の下に閉じ込められた人からの二酸化炭素の吐き出しや、爆発していないデバイスの化学的特徴など、他の匂いを蛾のアンテナに感知させることができると期待しています。

以下の短いQ＆Aで、アンダーソンはSmellicopterがどのように機能し、どこで最も効果的に機能するかについて詳しく説明します。

技術概要 ：ライブアンテナを使用することを選択したきっかけは何ですか？これは、通常のセンサーの追加と比較して、一種の「すぐに使える」アイデアだったと思います。

メラニーアンダーソン： 蛾のアンテナからの電気信号の測定（電気アンテナグラム）は、実際に以前の研究で行われてきました。私たちはそれを小さな飛行ロボットプラットフォームと組み合わせた最初の人です！蛾のアンテナは、携帯型の市販の化学センサーよりも何倍も感度が高くなっています。さらに、軽量で低電力であり、小型のドローンプラットフォームに最適です。

技術概要 ：初めてテストした日を案内していただけますか？あなたはワシントン大学のビデオで言及しました[この記事で上に示した] とてもエキサイティングで、うまくいくかどうか確信が持てなかった。あなたが最も心配していたことは何ですか、そしてそれがその日にどのように実行されたと感じましたか？

メラニーアンダーソン： アンテナはまた、匂いだけでなく、動きや接触（機械的刺激）に応じて信号を生成します。ローターからの振動とローターがアンテナ上に提供する余分な空気の流れにより、臭気の検出を分離することが困難になることが懸念されていました。しかし、匂いに対する反応は他の信号よりもはるかに強く、アンテナはドローンのセットアップで非常にうまく機能します。

私たちは皆、それがその日にうまくいったことにとても興奮していました！アンテナからの信号を読み取り、それをパンアウトされたドローンプラットフォームと組み合わせて、このようなエキサイティングな結果を生み出す回路を作成するという私たちの努力は、非常に妥当であると感じました！

技術概要 ：アンテナは化学信号を感知します-それはどのようにしてドローンがどこに行くのかを知らせますか？強い匂いがするだけですか？どういうわけか匂いを区別できますか？

メラニーアンダーソン： 心臓モニターが心臓の鼓動時に心臓からの電気信号を表示するように、アンテナも匂いがするときにこれらのパルス状の電気信号を生成します。アンテナに細いワイヤーを挿入してこの信号を測定し、匂いに反応するパルスを確認できます。これらのパルスは、アンテナが何かのにおいがするときをドローンに知らせます。今のところ、アンテナは花の香りと蛾のフェロモンに最も強く反応しますが、他の香りに敏感になり、爆弾の位置を特定したり、災害で閉じ込められた生存者を見つけるなどのシナリオで使用できるように、蛾の遺伝子操作に取り組んでいます。

匂いを探す多くの異なる動物は、風向に依存してそうします。あなたが匂いを嗅いでいるなら、その匂いは風によって運ばれるので、その匂いの源はあなたから風上にあると安全に推測することができます。このように、匂いを嗅ぐと風上に移動し、その匂いを失うと横風に移動して再びトレイルをピックアップします。ドローンはこれを簡略化したもので、風見鶏のようにドローンの背面にあるフィンを使用して風上に受動的に向きを変え、臭いに遭遇すると前方に急上昇します。その匂いがしなくなったら、再び匂いがするまで左右にキャストします。

技術概要 ：この調査に関して、あなたとあなたのチームの次は何ですか？

メラニーアンダーソン： Smellicopterをさまざまなシナリオで役立つようにするために、蛾の触角を遺伝子操作することに非常に興奮しています。博士課程の研究では、Smellicopterが障害物のある場所など、さまざまな場所を効率的に飛行できるように、シミュレーションベースの検索方法も検討します。

技術概要 ：どのアプリケーションがあなたにとって最もエキサイティングですか？

メラニーアンダーソン： 捜索救助は非常にエキサイティングです。これは、現在、人工の匂いセンサーではなく、探知犬の形で自然を利用して、閉じ込められた人を見つけるアプリケーションです。小さなドローンまたは小さなドローンの群れを使用して、代わりにこれらの閉じ込められた人を見つけることができれば、彼らをより速く見つけて、捜索犬や救助隊員を危害から遠ざけることができます。

ジャーナルIOPBioinspiration＆Biomimetics でUWチームの調査を読んでください。 。

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