Q&A:Smellicopter는 살아있는 나방 안테나를 사용하여 냄새를 찾습니다.

제조업체의 센서가 필요한 사람은 누구입니까? 워싱턴 대학의 연구원들은 드론에 자연에서 가장 우수한 탐지기 중 하나인 나방 안테나를 장착했습니다.

UW 박사 과정 학생인 Melanie Anderson은 "자연은 인간이 만든 냄새 센서를 물 밖으로 날려버립니다."라고 말했습니다. , "Smellicopter"로 알려진 항공기의 수석 연구원입니다.

"Smellicopter와 함께 실제 나방 안테나를 사용하여 두 세계의 장점을 모두 얻을 수 있습니다. 즉, 움직임을 제어할 수 있는 로봇 플랫폼에서 생물학적 유기체의 감도를 얻을 수 있습니다."

라이브 안테나는 화학 신호에 반응하여 비행체가 특정 냄새를 감지할 수 있도록 합니다. 팀은 상업적으로 이용 가능한 오픈 소스 휴대용 쿼드콥터 에 안테나 센서를 추가했습니다. 플랫폼, 2개의 후면 플라스틱 핀과 함께 드래그를 생성하고 드론이 바람을 맞도록 유지합니다.

Anderson과 동료 연구원들은 Manduca sexta로 눈을 돌렸습니다. 비행 로봇 플랫폼을 위한 hawkmoths, 안테나를 제거하기 전에 마취시키기 위해 냉장고에 나방을 배치합니다. UW 발명가에 따르면 안테나는 한 번 촬영하면 최대 4시간 동안 활성 상태를 유지하며 냉장고에 더 오래 보관하면 그 시간 범위를 연장할 수 있습니다.

안테나의 양쪽 끝에 작은 와이어를 추가한 후, 연구원들은 부속물을 전기 회로에 연결하고 모든 안테나 셀의 평균 신호를 측정했습니다. Smellicopter 안테나는 Smellicopter 엔지니어가 테스트한 인간이 만든 센서보다 꽃 향기와 에탄올을 더 빨리 감지하고 복구하는 데 시간이 더 적게 걸렸습니다.

팀은 10월 1일 IOP Bioinspiration &Biomimetics 저널 에 결과를 발표했습니다. .

Smellicopter는 나방이 특정 냄새를 찾는 방법을 모방하기 위해 "캐스트 및 서지"로 알려진 프로토콜을 사용합니다. UW 드론은 특정 거리의 왼쪽에서 시작합니다. 냄새가 감지되지 않으면 헬리콥터는 같은 거리만큼 오른쪽으로 이동합니다. Smellicopter는 냄새를 감지하면 비행 패턴을 변경하고 관심 대상을 향해 이동합니다.

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카메라와 4개의 적외선 센서가 UAV를 안내하여 초당 10번의 속도로 주변 장애물을 측정합니다. 장치에서 8인치 이내의 물체가 감지되면 드론은 다음 "cast-and-surge" 단계로 이동하여 방향을 변경합니다.

"따라서 Smellicopter가 왼쪽으로 캐스팅했는데 이제 왼쪽에 장애물이 있으면 오른쪽으로 캐스팅하는 것으로 전환됩니다."라고 Anderson이 말했습니다. "그리고 Smellicopter가 냄새를 맡는데 앞에 장애물이 있다면, 경로에 장애물이 없을 때 앞으로 돌진할 수 있을 때까지 왼쪽이나 오른쪽으로 계속 던질 것입니다."

UW 연구실에서 테스트하는 동안 Smellicopter는 꽃 향기와 같이 나방이 흥미롭게 여기는 냄새를 향해 날아가도록 자연스럽게 조정되었습니다. 그러나 연구자들은 미래 연구에서 나방 안테나가 잔해 밑에 갇힌 사람의 이산화탄소 배출이나 폭발하지 않은 장치의 화학적 특성과 같은 다른 냄새를 감지할 수 있기를 희망합니다.

아래의 짧은 Q&A에서 Anderson은 Smellicopter의 작동 방식과 가장 잘 작동하는 위치에 대해 자세히 설명합니다.

기술 요약 :라이브 안테나를 사용하게 된 동기는 무엇입니까? 일반적인 센서 추가와 비교했을 때 이것은 일종의 "즉시 사용 가능한" 아이디어라고 생각합니다.

멜라니 앤더슨: 나방 안테나(전자안테나그램)의 전기 신호를 측정하는 것은 실제로 이전에 연구에서 수행되었습니다. 우리는 이를 소형 비행 로봇 플랫폼과 결합한 최초의 기업일 뿐입니다! 나방 안테나는 휴대용 상업용 화학 센서보다 몇 배나 더 민감합니다. 또한 가볍고 저전력이므로 소형 드론 플랫폼에 적합합니다.

기술 개요 :당신이 그것을 처음으로 테스트한 날까지 우리를 데려갈 수 있습니까? UW 동영상 [이 기사의 위]에서 언급하셨습니다. 그것은 매우 흥미로웠고 그것이 효과가 있을지 확신하지 못했다는 것입니다. 가장 우려했던 점은 무엇이며 그날 실적이 어땠나요?

멜라니 앤더슨: 안테나는 또한 움직임과 촉각(기계적 자극) 및 냄새에 반응하여 신호를 생성합니다. 로터의 진동과 로터가 안테나를 통해 제공하는 추가 공기 흐름으로 인해 냄새 감지를 분리하기 어려울 것이라는 우려가 있었습니다. 그러나 냄새에 대한 반응은 다른 신호보다 훨씬 더 강력하며 안테나는 드론의 설정에서 매우 잘 작동합니다.

우리는 그것이 그날 효과가 있었다는 사실에 매우 흥분했습니다! 안테나의 신호를 읽고 이를 드론 플랫폼과 결합하는 회로를 만들려는 우리의 노력이 이렇게 흥미로운 결과를 만들어 냈다는 것이 매우 타당하게 느껴졌습니다!

기술 개요 :안테나는 화학 신호를 감지합니다. 그러면 드론이 어디로 가는지 알려주는 방법은 무엇입니까? 강한 냄새만 따라가나요? 어떻게든 냄새를 구별할 수 있나요?

멜라니 앤더슨: 심장 모니터가 심장이 박동할 때 전기 신호를 보여주듯이 안테나는 냄새를 맡을 때 이러한 펄스와 같은 전기 신호를 생성합니다. 안테나에 작은 전선을 삽입하여 이 신호를 측정하고 냄새에 대한 응답으로 펄스를 볼 수 있습니다. 이 펄스는 안테나에서 무언가 냄새가 나면 드론에 알립니다. 현재로서는 안테나가 꽃 향기와 나방 페로몬에 가장 강하게 반응하지만, 다른 냄새에 민감하고 폭탄을 찾거나 재난에서 갇힌 생존자를 찾는 것과 같은 시나리오에서 사용할 수 있도록 나방을 유전자 조작하는 작업을 하고 있습니다. .

냄새를 찾는 많은 다른 동물들은 바람의 방향에 의존하여 냄새를 찾습니다. 당신이 냄새를 맡는다면 그 냄새는 바람에 의해 옮겨지기 때문에 그 냄새의 근원은 당신에게서 바람이 부는 방향일 것이라고 안전하게 가정할 수 있습니다. 이런 식으로 냄새를 맡으면 바람을 타고 올라가고 그 냄새를 잃으면 다시 길을 찾을 때까지 측풍을 여행합니다. 드론은 풍향계처럼 드론 뒷면의 지느러미를 사용하여 수동적으로 바람을 향하게 한 다음 냄새가 나면 앞으로 솟구치는 단순화된 버전을 수행합니다. 더 이상 그 냄새가 나지 않으면 다시 냄새가 날 때까지 좌우로 움직입니다.

기술 개요 :이 연구와 관련하여 귀하와 귀하의 팀이 앞으로 해야 할 일은 무엇입니까?

멜라니 앤더슨: 우리는 Smellicopter를 다양한 시나리오에서 유용하게 만들기 위해 나방 안테나를 유전적으로 조작하는 작업을 하게 되어 매우 기쁩니다. 박사 연구를 위해 Smellicopter가 장애물이 있는 공간과 같은 다양한 공간에서 효율적으로 비행할 수 있도록 시뮬레이션 기반 검색 방법도 모색할 예정입니다.

기술 요약 :가장 흥미로운 애플리케이션은 무엇입니까?

멜라니 앤더슨: 수색 및 구조는 매우 흥미진진합니다. 갇힌 사람을 찾기 위해 인공 냄새 센서가 아닌 탐지견의 형태로 현재 우리가 자연을 사용하는 응용 프로그램입니다. 소형 무인 항공기나 소형 무인 항공기 떼를 사용하여 갇힌 사람을 대신 찾을 수 있다면 더 빨리 찾고 수색견과 구조대원을 위험에서 보호할 수 있을 것입니다.

IOP Bioinspiration &Biomimetics 저널에서 UW 팀의 연구 읽기 .

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