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Smellicopter：具有“生物嗅覺(jué)”的無(wú)人機(jī)

2020-12-11 00:02 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：科技工作者之家 來(lái)源：百家號(hào)
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通過(guò)為天蛾觸須加裝細(xì)小的電線，研究人員能夠?qū)⑵浣尤腚娐凡⒂涗浄磻?yīng)。Smellicopter裝備的塑料翼片（藍(lán)色），可通過(guò)產(chǎn)生阻力幫助其定向飛行。能夠在人類無(wú)法前往...

通過(guò)為天蛾觸須加裝細(xì)小的電線，研究人員能夠?qū)⑵浣尤腚娐凡⒂涗浄磻?yīng)。

Smellicopter裝備的塑料翼片（藍(lán)色），可通過(guò)產(chǎn)生阻力幫助其定向飛行。

能夠在人類無(wú)法前往的危險(xiǎn)區(qū)域執(zhí)行任務(wù)是無(wú)人機(jī)的重要優(yōu)勢(shì)之一，這些危險(xiǎn)區(qū)域包括自然災(zāi)害后的失穩(wěn)建筑物以及有未爆炸裝置的地區(qū)。研究人員一直希望能開(kāi)發(fā)“嗅覺(jué)救援設(shè)備”，通過(guò)嗅覺(jué)感知空氣中的化學(xué)物質(zhì)來(lái)定位災(zāi)難幸存者、氣體泄漏及爆炸物。

然而，人造傳感器要么不夠靈敏，要么分析速率較慢，無(wú)法在無(wú)人機(jī)的飛行過(guò)程中定位并處理特定氣味。techxplore.com網(wǎng)站當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月8日?qǐng)?bào)道，美國(guó)華盛頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)推出了一款“嗅覺(jué)直升機(jī)”（Smellicopter）。

這種自主無(wú)人機(jī)，能夠利用搭載的“飛蛾活體觸須”，實(shí)現(xiàn)氣味導(dǎo)航。它在空中飛行時(shí)還可以感知并躲避障礙物。相關(guān)研究成果刊登在《生物靈感與仿生學(xué)》雜志中。

論文作者、華盛頓大學(xué)機(jī)械工程學(xué)博士生Melanie Anderson評(píng)價(jià)：“Smellicopter綜合了兩方面的優(yōu)勢(shì)——在機(jī)器人平臺(tái)上，控制生物有機(jī)體的運(yùn)動(dòng)?！?/p>

為尋找食物或配偶，飛蛾借助觸須來(lái)感知環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)。“飛蛾觸須中的細(xì)胞能夠放大化學(xué)信號(hào)，”論文作者、華盛頓大學(xué)生物學(xué)教授Thomas Daniel解釋道，“飛蛾的嗅覺(jué)反應(yīng)非常迅速、高效——一種氣味分子就能觸發(fā)許多細(xì)胞反應(yīng)?！?/p>

研究人員使用煙草天蛾（Msh）的觸須制造了嗅覺(jué)直升機(jī)。他們將Msh放在冰箱中，在其麻醉后將觸須剝離，觸須分離后能在4小時(shí)內(nèi)保持生物、化學(xué)活性，冰箱儲(chǔ)存能延長(zhǎng)觸須的活性時(shí)間。隨后，他們?cè)谟|須上引入細(xì)電線，將其接入電路并測(cè)量其中所有細(xì)胞的平均信號(hào)。實(shí)驗(yàn)證明，這種觸須傳感器的反應(yīng)速度更快。

為制造Smellicopter，研究人員在商用開(kāi)源手持四軸飛行器上加裝了觸須傳感器，并在其尾部設(shè)置了塑料翼片，以幫助飛行器進(jìn)行持續(xù)逆風(fēng)飛行。

研究人員為Smellicopter創(chuàng)建了“Cast and Surge”協(xié)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(kāi)啟搜索任務(wù)，如果沒(méi)有達(dá)到氣味閾值，它就會(huì)向右飛行相等距離，繼續(xù)展開(kāi)搜索。一旦探測(cè)到了氣味信息，Smellicpter就會(huì)改變飛行模式，沖向氣味源。

此外，無(wú)人機(jī)裝備的4個(gè)紅外傳感器，能以每秒10次的速度檢測(cè)周圍環(huán)境，幫助飛行器避開(kāi)障礙物。

研究人員表示，Smellicopter的另一優(yōu)勢(shì)在于不需要GPS協(xié)助。與昆蟲(chóng)使用目視觀察類似，Smellicopter可用攝像機(jī)來(lái)觀察周圍環(huán)境。因此，它非常適合用于搜索礦山及管道等室內(nèi)、地下空間。

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