Smellicopter无人机用蛾触角探测气味，超越人造传感器

谁需要制造商传感器？华盛顿大学研究人员给无人机装上自然最优秀探测器之一：蛾触角。

“自然真把人造气味传感器甩在身后，”UW博士生Melanie Anderson ，称为“Smellicopter”飞行器首席研究员说。

“用实际蛾触角配合Smellicopter，我们获两全其美：生物体灵敏度在可控运动机器人平台上。”

活触角响应化学信号，让飞行器导航向特定气味。团队将触角传感器加到开源手持商用四旋翼 平台，加两后塑料鳍产生阻力保持无人机迎风朝向。

Anderson和同事选用烟蛾 作飞行机器人平台，将蛾放入冰箱麻醉后取下触角。触角取下后仍活性达4小时，冷藏可延长此时长，据UW发明者称。

在触角两端植入微细导线后，研究人员将附肢连接电路测量触角所有细胞平均信号。Smellicopter触角捕捉花香和乙醇更快——恢复时间更短——比Smellicopter工程师测试人造传感器。

团队10月1日在《IOP生物灵感与仿生学》期刊 发表结果。

Smellicopter用“投射与冲进”协议模仿蛾寻找特定气味。UW无人机从左起特定距离。未检测气味则右移相同距离。一旦Smellicopter检测气味，改变飞行模式向兴趣对象移动。

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“所以如果Smellicopter左投射现左侧有障碍，会切换右投射，”Anderson说。“如果Smellicopter闻到气味但前方有障碍，将继续左或右投射直到路径无障碍能冲进。”

UW实验室测试中，Smellicopter天然调谐飞向蛾感兴趣气味如花香。但研究者希望未来工作让蛾触角感知其他气味，如废墟下被困者呼出二氧化碳或未爆装置化学特征。

下面简短问答中，Anderson解释更多Smellicopter工作原理及最佳适用场景。

Tech Briefs：是什么启发用活触角？想象这比常规加传感器更“跳出框框”想法。

Melanie Anderson： 测量蛾触角电信号（触角电图）研究前已做过。我们只是首个将其结合小型飞行机器人平台！蛾触角比任何便携商用化学传感器灵敏度高数倍。此外轻量低功耗——完美小型无人机平台。

Tech Briefs：能带我们回顾首次测试那天吗？你在UW视频[本文上方所示]提到非常激动且不确定是否奏效。最担心什么，那天感觉表现如何？

Melanie Anderson： 触角也对运动触觉（机械刺激）产生信号而非仅气味。担心旋翼振动和旋翼提供额外气流会使气味检测难分离。但气味响应比其他信号强得多，触角在无人机上我们设置极好工作。

我们都非常激动那天奏效！感觉非常验证我们努力创建读取触角信号电路并结合无人机平台产出如此激动人心结果！

Tech Briefs：触角感知化学信号——如何告知无人机去向？只是跟随强气味？能否区分气味？

Melanie Anderson： 像心电图显示心脏跳动电信号，触角闻气味也产生脉冲式电信号。可植入微细导线测量此信号见气味响应脉冲。这些脉冲告知无人机触角何时闻到东西。目前触角对花香和蛾信息素反应最强，但我们在基因工程改造蛾使对其他气味敏感，用于定位炸弹或灾难中寻找被困幸存者场景。

许多寻找气味动物依赖风向。可安全假设：若你闻气味，则气味源在你上风向，因气味随风携带。这样闻到气味则向上风移动，失去气味则横风移动直到再拾取踪迹。无人机做简化版：用后鳍像风向标被动朝向上风，遇气味则冲进。不闻气味则左右投射直到再闻到。

Tech Briefs：你和团队此研究下一步什么？

Melanie Anderson： 我们非常激动进行蛾触角基因工程让Smellicopter适用多种场景。我博士研究也将探索基于仿真搜索方法让Smellicopter在不同空间如有障碍物环境高效飞行。

Tech Briefs：最让你激动应用什么？

Melanie Anderson： 搜救非常激动。目前用自然形式嗅探犬而非人造气味传感器寻找被困者。若能用微型无人机或蜂群找到被困者，能更快定位并让搜救犬和救援工作者免受伤害。

阅读UW团队研究于《IOP生物灵感与仿生学》 。

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