Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Teknologi

Drone penghindar rintangan yang menggunakan antena ngengat hidup untuk mencari bau – ScienceDaily


Satu keuntungan besar dari drone adalah bahwa robot kecil ini dapat pergi ke tempat-tempat yang tidak bisa dilakukan orang, termasuk area yang mungkin terlalu berbahaya, seperti bangunan yang tidak stabil setelah bencana alam atau wilayah dengan perangkat yang tidak meledak.

Para peneliti tertarik untuk mengembangkan perangkat yang dapat menavigasi situasi ini dengan mengendus bahan kimia di udara untuk menemukan korban bencana, kebocoran gas, bahan peledak, dan lainnya. Tetapi sebagian besar sensor yang dibuat oleh manusia tidak sensitif atau cukup cepat untuk dapat menemukan dan memproses bau tertentu saat terbang melalui bulu bau yang tidak rata yang dibuat oleh sumber-sumber ini.

Sekarang tim yang dipimpin oleh University of Washington telah mengembangkan Smellicopter: drone otonom yang menggunakan antena hidup dari ngengat untuk menavigasi menuju bau. Smellicopter juga dapat merasakan dan menghindari rintangan saat terbang di udara. Tim mempublikasikan hasil ini 1 Oktober di jurnal IOP Bioinspirasi & Biomimetik.

“Alam benar-benar membuat sensor bau buatan manusia kita keluar dari air,” kata penulis utama Melanie Anderson, seorang mahasiswa doktoral UW di bidang teknik mesin. “Dengan menggunakan antena ngengat yang sebenarnya dengan Smellicopter, kami bisa mendapatkan yang terbaik dari kedua dunia: sensitivitas organisme biologis pada platform robotik tempat kami dapat mengontrol gerakannya.”

Ngengat menggunakan antenanya untuk merasakan bahan kimia di lingkungannya dan mengarahkan ke sumber makanan atau calon pasangan.

“Sel dalam antena ngengat memperkuat sinyal kimiawi,” kata rekan penulis Thomas Daniel, seorang profesor biologi UW yang ikut mengawasi penelitian doktoral Anderson. “Ngengat melakukannya dengan sangat efisien – satu molekul aroma dapat memicu banyak respons seluler, dan itulah triknya. Proses ini sangat efisien, spesifik, dan cepat.”

Tim menggunakan antena dari hawkmoth sexta Manduca untuk Smellicopter. Peneliti menempatkan ngengat di lemari es untuk membius mereka sebelum melepas antena. Setelah dipisahkan dari ngengat hidup, antena tetap aktif secara biologis dan kimiawi hingga empat jam. Rentang waktu itu bisa diperpanjang, kata para peneliti, dengan menyimpan antena di lemari es.

Dengan menambahkan kabel kecil di kedua ujung antena, para peneliti dapat menghubungkannya ke sirkuit listrik dan mengukur sinyal rata-rata dari semua sel di antena. Tim kemudian membandingkannya dengan sensor buatan manusia yang khas dengan menempatkan keduanya di salah satu ujung terowongan angin dan bau yang melayang yang akan direspon oleh kedua sensor: aroma bunga dan etanol, sejenis alkohol. Antena bereaksi lebih cepat dan membutuhkan waktu lebih sedikit untuk pulih di antara tiupan.

Untuk membuat Smellicopter, tim menambahkan sensor antena ke platform drone quadcopter genggam yang tersedia secara komersial yang memungkinkan pengguna menambahkan fitur khusus. Para peneliti juga menambahkan dua sirip plastik di bagian belakang drone untuk menciptakan gaya hambat untuk membantunya terus-menerus diarahkan ke arah angin.

“Dari perspektif robotika, ini jenius,” kata rekan penulis dan penasihat bersama Sawyer Fuller, asisten profesor teknik mesin UW. “Pendekatan klasik dalam robotika adalah menambahkan lebih banyak sensor, dan mungkin membuat algoritme canggih atau menggunakan pembelajaran mesin untuk memperkirakan arah angin. Ternyata, yang Anda butuhkan hanyalah menambahkan sirip.”

Smellicopter tidak membutuhkan bantuan dari peneliti untuk mencari bau. Tim tersebut membuat protokol “cast and surge” untuk drone yang meniru cara ngengat mencari bau. Smellicopter memulai pencariannya dengan bergerak ke kiri untuk jarak tertentu. Jika tidak ada yang melewati ambang bau tertentu, Smellicopter kemudian bergerak ke kanan untuk jarak yang sama. Begitu ia mendeteksi bau, ia mengubah pola terbangnya untuk meluncur ke arahnya.

Smellicopter juga dapat menghindari rintangan dengan bantuan empat sensor inframerah yang memungkinkannya mengukur apa yang ada di sekitarnya 10 kali setiap detik. Ketika sesuatu datang dalam jarak sekitar delapan inci (20 sentimeter) dari drone, itu mengubah arah dengan pergi ke tahap berikutnya dari protokol cast-and-surge.

“Jadi jika Smellicopter casting ke kiri dan sekarang ada penghalang di kiri, itu akan beralih ke casting kanan,” kata Anderson. “Dan jika Smellicopter mencium bau tetapi ada penghalang di depannya, itu akan terus melesat ke kiri atau ke kanan sampai bisa melonjak ke depan ketika tidak ada penghalang di jalurnya.”

Keuntungan lain dari Smellicopter adalah tidak membutuhkan GPS, kata tim. Sebaliknya, ia menggunakan kamera untuk mengamati sekelilingnya, mirip dengan cara serangga menggunakan matanya. Hal ini membuat Smellicopter sangat cocok untuk menjelajahi ruang dalam atau bawah tanah seperti tambang atau pipa.

Selama pengujian di lab penelitian UW, Smellicopter secara alami disetel untuk terbang menuju bau yang menarik bagi ngengat, seperti aroma bunga. Tetapi para peneliti berharap bahwa pekerjaan di masa depan dapat membuat antena ngengat merasakan bau lain, seperti embusan karbon dioksida dari seseorang yang terperangkap di bawah reruntuhan atau tanda kimiawi dari perangkat yang tidak meledak.

“Menemukan sumber asap adalah tugas yang sempurna untuk robot kecil seperti Smellicopter dan Robofly,” kata Fuller. “Robot yang lebih besar mampu membawa berbagai sensor yang berbeda dan menggunakannya untuk membuat peta dunia mereka. Kami tidak dapat melakukannya dalam skala kecil. Tapi untuk menemukan sumber asap, semua robot benar-benar membutuhkan yang harus dilakukan adalah menghindari rintangan dan tetap berada di dalam asap saat bergerak melawan arah angin. Tidak perlu rangkaian sensor yang canggih untuk itu – alat ini hanya perlu untuk dapat mencium dengan baik. Dan itulah kemampuan Smellicopter yang sangat bagus. “

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney