Dron que evita obstáculos utiliza una antena polilla viva

Una ventaja de los drones es que pueden ir a lugares donde las personas no pueden, incluidas áreas que pueden ser demasiado peligrosas, como estructuras inestables después de un desastre natural o una región con dispositivos sin explotar.

Los investigadores están interesados ​​en desarrollar dispositivos que puedan sortear estas situaciones olfateando sustancias químicas en el aire para ubicar a sobrevivientes de desastres, fugas de gas, explosivos y más. Pero la mayoría de los sensores no son lo suficientemente sensibles o rápidos para encontrar y procesar olores específicos mientras vuelan a través de las columnas de olor irregulares que crean estas fuentes.

Un equipo ha desarrollado Smellicopter, un dron autónomo que utiliza una antena viva de una polilla para navegar hacia los olores. También puede detectar y evitar obstáculos mientras viaja por el aire. Mediante el uso de una antena de polilla real, los investigadores pudieron obtener lo mejor de ambos mundos:la sensibilidad de un organismo biológico en una plataforma robótica en la que se puede controlar el movimiento.

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"La naturaleza realmente saca del agua a nuestros sensores de olor hechos por humanos", dijo Melanie Anderson, estudiante de doctorado de la UW.

La polilla usa sus antenas para detectar sustancias químicas en su entorno y navegar hacia fuentes de alimento o parejas potenciales. El equipo usó antenas del Manduca sexta hawkmoth para Smellicopter. Los investigadores colocaron polillas en el refrigerador para anestesiarlas antes de retirar una antena. Una vez separada de la polilla viva, la antena permanece biológica y químicamente activa hasta por cuatro horas. Ese lapso de tiempo podría extenderse almacenando las antenas en el refrigerador.

Al agregar pequeños cables en cada extremo de la antena, los investigadores pudieron conectarlo a un circuito eléctrico y medir la señal promedio de todas las celdas de la antena. Luego, el equipo lo comparó con un sensor típico hecho por humanos al colocar ambos en un extremo de un túnel de viento y emanar olores a los que ambos sensores responderían:un aroma floral y etanol, un tipo de alcohol. La antena reaccionó más rápido y tardó menos en recuperarse entre bocanadas.

Para crear Smellicopter, el equipo agregó el sensor de antena a una plataforma de dron cuadricóptero de código abierto, portátil y comercialmente disponible que permite a los usuarios agregar características especiales. Los investigadores también agregaron dos aletas de plástico en la parte posterior del dron para crear resistencia y ayudarlo a orientarse constantemente contra el viento.

Smellicopter no necesita ninguna ayuda de los investigadores para buscar olores. El equipo creó un protocolo de "lanzamiento y aumento" para el dron que imita cómo las polillas buscan olores. Smellicopter comienza su búsqueda moviéndose hacia la izquierda por una distancia específica. Si nada pasa un umbral de olor específico, Smellicopter se mueve hacia la derecha por la misma distancia. Una vez que detecta un olor, cambia su patrón de vuelo para avanzar hacia él.

Otra ventaja de Smellicopter es que no necesita GPS. En cambio, usa una cámara para inspeccionar su entorno, de manera similar a como los insectos usan sus ojos. Esto hace que Smellicopter sea ideal para explorar espacios interiores o subterráneos como minas o tuberías.

Durante las pruebas en el laboratorio, Smellicopter se sintonizó naturalmente para volar hacia los olores que las polillas encuentran interesantes, como los aromas florales. Pero los investigadores esperan que el trabajo futuro pueda hacer que la antena de la polilla detecte otros olores, como la exhalación de dióxido de carbono de alguien atrapado bajo los escombros o la firma química de un dispositivo sin explotar.