在我們更好地制造化學傳感器之前，利用生物學是我們能做的最好的事情，而最理想的是某種機器人與動物混合的機械人。

對機器人傳感的研究，一直都以人為中心的。我們大多數(shù)人都是通過視覺和3D來導航和體驗世界，所以機器人往往會被攝像頭和激光雷達等東西覆蓋。觸摸對我們來說很重要，聲音也一樣，所以機器人對觸覺和聽覺信息的理解也越來越好。

不過，嗅覺呢？

在大多數(shù)情況下，嗅覺對我們來說傳遞的信息并沒有那么多，所以雖然它在機器人技術中并沒有完全被忽略，但在大多數(shù)情況下，它肯定不是首選的傳感方式。

嗅覺傳感的部分問題在于，從技術角度來看，我們沒有一個好的方法來實現(xiàn)它。長期以來，這一直是一個挑戰(zhàn)，這也是為什么我們要么賄賂，要么欺騙狗、老鼠、禿鷲等動物，讓它們成為我們對空氣中化學物質的感應系統(tǒng)。如果它們能一直完全按照我們的要求去做，這就好了，但它們沒有，所以不是。

在我們更好地制造化學傳感器之前，利用生物學是我們能做的最好的事情，而最理想的是某種機器人與動物混合的機械人。我們已經(jīng)看到了一些遠程控制昆蟲的嘗試，但事實證明，如果你不使用整個昆蟲，而只是找到一種方法來使用它的傳感系統(tǒng)，你可以簡化事情。

這便是今天我們要說的Smellicopter無人機——使用飛蛾天線追蹤氣味的無人機。

說實話，關于無人機本身，沒什么好說的。它是一個名為Crazyflie 2.0的開源無人機項目，還額外增加了一些現(xiàn)成的傳感器，用于避障和穩(wěn)定。有趣的地方是幾個被動鰭，讓無人機一直指向風中，然后是傳感器，叫做電天線圖。

無人機的傳感器，被稱為電子天線圖，由一只Manduca sexta鷹蛾的"單根切除天線"和一個定制信號處理電路組成

要制作這樣的傳感器，你只需要從一只活的鷹蛾身上"收獲"一根天線。蛾子的天線是中空的，這意味著你可以把電極貼上去。每當天線中的嗅覺神經(jīng)元（雖然它不再附著在飛蛾身上，但技術上仍然活著）遇到它們正在尋找的氣味時，它們就會產(chǎn)生電極接收到的電信號。將電極的另一端插入電壓放大器和濾波器，通過模數(shù)轉換器運行，你就得到了一個重量只有1.5克、功耗只有2.7毫瓦的化學傳感器。它的靈敏度明顯高于傳統(tǒng)的金屬氧化物氣味傳感器，而且體積更小，效率更高，是無人機的理想選擇。

為了定位氣味，Smellicopter使用了一種簡單的生物啟發(fā)方法，稱為橫風投擲，這涉及到橫向左右移動，然后在檢測到氣味時向前移動。下面是它的工作原理：

飛行器起飛到40厘米的高度然后懸停10秒，讓它有時間定位到上風向。嗅覺飛機開始向左和右橫風投擲。當檢測到揮發(fā)性化學物質時，嗅探器會在上風處激增25厘米，然后繼續(xù)投擲。只要風向相當一致，這種策略將使昆蟲或機器人每次激增越來越接近單一來源。

由于氣味是在空氣中傳播的，它們需要一點微風才能傳播得很遠，而Smellicopter除非在源頭的下風處，否則無法探測到它們。但是，這就是氣味的工作原理--即使你就在源頭旁邊，如果風從你這里吹向源頭，而不是反過來，你也可能聞不到它的氣味。

每當天線中的嗅覺神經(jīng)元遇到它們要找的氣味時它們就會產(chǎn)生一個電信號，電極就會接收到這個信號。

這種傳感器還有一些其他的限制因素也要牢記。首先，它不是檢測有用的東西（比如爆炸物），而是要檢測漂亮花的氣味，因為飛蛾喜歡漂亮的花。其次，天線會在幾個小時內對你死心，因為它只有在組織還活著并比喻為踢的時候才會發(fā)揮作用。有趣的是，也許可以利用基于CRISPR的遺傳修飾來培育出對有用氣味有反應的天線的飛蛾，這將是一個絕妙的竅門。
編輯：hfy