Un piccolo drone dotato di antenne di falena è in grado di fiutare i prodotti chimici

Un grande vantaggio dei droni è che questi piccoli robot possono addentrarsi in luoghi dove le persone non possono, comprese aree troppo pericolose come le strutture instabili dopo un disastro naturale o una regione con dispositivi inesplosi. I ricercatori sono interessati allo sviluppo di dispositivi in ​​grado di affrontare queste situazioni annusando sostanze chimiche nell’aria per localizzare sopravvissuti a disastri, fughe di gas, esplosivi e altro ancora.

Ora un team guidato dall’Università di Washington ha sviluppato lo Smellicopter: un drone autonomo che utilizza un’antenna viva di una falena per navigare verso gli odori. L’odore fa sì che il drone rilevi ed eviti gli ostacoli mentre viaggia nell’aria. Il team ha pubblicato questi risultati sulla rivista IOP Bioinspiration & Biomimetics.

La falena usa le sue antenne per rilevare le sostanze chimiche nel suo ambiente e navigare verso fonti di cibo o potenziali compagni. Il team ha utilizzato le antenne del Manduca sexta hawkmoth per Smellicopter. I ricercatori hanno messo le falene nel frigorifero per anestetizzarle prima di rimuovere un’antenna. Una volta separata dalla falena viva, l’antenna rimane biologicamente e chimicamente attiva per un massimo di quattro ore. Quel lasso di tempo potrebbe essere esteso, hanno detto i ricercatori, conservando le antenne in frigorifero.

Aggiungendo piccoli fili alle due estremità dell’antenna, i ricercatori sono stati in grado di collegarla a un circuito elettrico e misurare il segnale medio da tutte le celle nell’antenna. Il team lo ha quindi confrontato con un tipico sensore creato dall’uomo posizionando entrambi a un’estremità di una galleria del vento e diffondendo odori a cui entrambi i sensori avrebbero risposto: un profumo floreale ed etanolo, un tipo di alcol. L’antenna ha reagito più rapidamente e ha impiegato meno tempo per riprendersi.

Smellicopter, il drone fiuta odori che fonde tecnologia e biologia

Per creare Smellicopter, il team ha aggiunto il sensore dell’antenna a una piattaforma per droni quadricottero portatile open source disponibile in commercio che consente agli utenti di aggiungere funzionalità speciali. I ricercatori hanno anche aggiunto due alette di plastica sul retro del drone per creare resistenza per aiutarlo a essere costantemente orientato controvento.

Smellicopter non ha bisogno dell’aiuto dei ricercatori per la ricerca degli odori. Il team ha creato un protocollo “cast and surge” per il drone che imita il modo in cui le falene cercano gli odori. Smellicopter inizia la sua ricerca spostandosi a sinistra per una distanza specifica. Se nulla supera una specifica soglia di odore, Smellicopter si sposta a destra per la stessa distanza. Una volta rilevato un odore, cambia il suo schema di volo per spostarsi verso di esso.

Smellicopter può anche evitare gli ostacoli con l’aiuto di quattro sensori a infrarossi che gli consentono di misurare ciò che lo circonda 10 volte al secondo. Quando qualcosa arriva a una distanza di circa 20 centimetri dal drone, cambia direzione passando alla fase successiva del suo protocollo cast-and-surge. Un altro vantaggio di Smellicopter è che non ha bisogno del GPS, ha riferito il team. Invece utilizza una fotocamera per osservare l’ambiente circostante, in modo simile a come gli insetti usano i loro occhi. Questo rende Smellicopter adatto per esplorare spazi interni o sotterranei come miniere o tubi.

Durante i test nel laboratorio di ricerca, Smellicopter è stato naturalmente sintonizzato per volare verso odori che le falene trovano interessanti, come i profumi floreali. Ma i ricercatori sperano che il lavoro futuro possa far sì che l’antenna della falena percepisca altri odori, come l’espirazione di anidride carbonica da qualcuno intrappolato sotto le macerie o la firma chimica di un dispositivo inesploso.

Ph. Credit: Università di Washington