Вчені створили біогібридний дрон на основі антен метеликів: чим він кращий за звичайний

Звичайні дрони працюють завдяки візуальним сенсорам для навігації, однак такі системи є поганими в умовах низької освітленості, запиленості або вологості. Зокрема через такі обмеження ускладнюється робота дронів у районах, які постраждали від стихійних лих, де видимість стає ще гіршою.

Водночас, як пише Interesting Engineering, посилаючись на дослідження, яке опубліковане в журналі npj Robotics, японські дослідники розробили біогібридний дрон, який може інтегрувати антени комахи шовкопряда шовковичного з роботизованою технологією для покращення навігації.

"Ця інновація використовує біологічні сенсорні механізми для покращення продуктивності дронів у різних сферах застосування, включаючи виявлення газу, реагування на катастрофи і моніторинг навколишнього середовища. Поєднуючи природну здатність комах відчувати запахи з передовою робототехнікою, дослідницька група прагне подолати обмеження традиційних технологій безпілотників", - підкреслюють у матеріалі.

Відомо, що тварини, зокрема комахи, такі як метелики, використовують свій нюх для пошуку їжі, захисту від хижаків та знахідки партнерів. Самці метеликів можуть виявляти феромони за кілька кілометрів, використовуючи "локалізацію джерела запаху".

Надихнувшись цією природною здатністю, японські дослідники розробили безпілотник, який імітує такий механізм.

"Наша команда продовжує розробляти біогібридні дрони, які використовують вусики живих комах як елементи датчиків запаху. У цьому дослідженні ми прагнемо використати динамічні рухи та механізми живих організмів, щоб значно підвищити ефективність наших дронів, що відстежують запахи", - пояснив доцент Дайго Теруцукі з Університету Шіншу.

У виданні нагадали, що попередній біогібридний дрон, який створили вчені, мав датчик електроантеннографії, що вимірює електричні сигнали від антен комах. Попри високу чутливість, початкова модель мала обмежений діапазон виявлення - лише 2 метри. Проте дослідники покращили такий показник.

"Щоб підвищити точність, дослідники запровадили "алгоритм ступінчастого обертання", який імітує те, як комахи роблять паузи, відстежуючи запахи. На відміну від роботизованих моделей пошуку запахів, які працюють безперервно, комахи періодично зупиняються, щоб підвищити точність. Ця біологічна поведінка була врахована в системі відстеження дрона, що значно підвищило його ефективність", - підкреслюють у виданні.

Крім того, вчені переробили електроди та датчик швидкості, аби дрон відповідав структурі вусиків шовкопряда шовковичного, завдяки чому вдалося більш ефективно виявляти сигнал. 

Також дослідники застосували воронкоподібний корпус для зменшення опору повітряного потоку та нанесли провідне покриття для мінімізації електростатичних шумових перешкод. 

"Ці вдосконалення збільшили дальність виявлення запахів до приблизно 5 метрів, що робить дрон набагато ефективнішим у реальних умовах", - зазначили у матеріалі.

У виданні додали, що такий дрон можна використовувати у багатьох випадках, а саме:

• для виявлення витоків газу на об'єктах критичної інфраструктури;
• для виявлення небезпечних речовин, таких як вибухівка і наркотики, в системі безпеки аеропортів;
• для раннього виявлення пожеж. 

Своєю чергою такі безпілотники є перспективні для пошуково-рятувальних місій в зонах катастроф, де звичайні візуальні сенсори виходять з ладу. 

"Удосконалений біогібридний дрон, розроблений у цьому дослідженні, може допомогти рятувальникам швидко знаходити тих, хто вижив, відстежуючи запахи, і, зрештою, врятувати більше життів, коли кожна секунда на рахунку", - зауважив Теруцукі.