Antena inspirada en polillas permite a drones detectar peligros y localizar supervivientes en zonas de desastre

Una ventaja de los drones es que pueden ir a lugares donde la gente no puede, incluyendo áreas que podrían 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 navegar estas situaciones oliendo químicos en el aire para localizar supervivientes de desastres, fugas de gas, explosivos y más. Pero la mayoría de sensores no son lo suficientemente sensibles o rápidos para encontrar y procesar olores específicos mientras vuelan a través de las plumas de olor irregulares que estas fuentes crean.

Un equipo ha desarrollado Smellicopter, un dron autónomo que usa una antena viva de una polilla para navegar hacia olores. También puede detectar y evitar obstáculos mientras viaja por el aire. Al usar 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 el movimiento puede controlarse.

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"La naturaleza realmente supera a nuestros sensores de olor hechos por humanos", dijo la doctoranda de UW Melanie Anderson.

La polilla usa sus antenas para detectar químicos en su entorno y navegar hacia fuentes de comida o parejas potenciales. El equipo usó antenas de la polilla halcón Manduca sexta para Smellicopter. Los investigadores pusieron polillas en la nevera para anestesiarlas antes de remover una antena. Una vez separada de la polilla viva, la antena se mantiene biológica y químicamente activa hasta por cuatro horas. Ese lapso podría extenderse almacenando antenas en la nevera.

Al agregar diminutos alambres en cualquiera de los extremos de la antena, los investigadores pudieron conectarla a un circuito eléctrico y medir la señal promedio de todas las células en la antena. El equipo luego la comparó con un sensor típico hecho por humanos colocando ambos en un extremo de un túnel de viento y soplando olores a los que ambos sensores responderían: un aroma floral y etanol, un tipo de alcohol. La antena reaccionó más rápido y tomó menos tiempo para recuperarse entre bocanadas.

Para crear Smellicopter, el equipo agregó el sensor de antena a una plataforma de dron cuadricóptero de mano, de código abierto y comercialmente disponible que permite a usuarios agregar características especiales. Los investigadores también agregaron dos aletas plásticas en la parte trasera del dron para crear arrastre y ayudarlo a orientarse constantemente a favor del viento.

Smellicopter no necesita ayuda de los investigadores para buscar olores. El equipo creó un protocolo de "lanzamiento y avance" para el dron que imita cómo las polillas buscan olores. Smellicopter comienza su búsqueda moviéndose a la izquierda por una distancia específica. Si nada pasa un umbral de olor específico, Smellicopter luego se mueve a 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 su lugar, usa una cámara para inspeccionar sus alrededores, similar a cómo los insectos usan sus ojos. Esto hace que Smellicopter sea adecuado para explorar espacios interiores o subterráneos como minas o tuberías.

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