Blockdit Logo (Mobile)
Antfield
•
19 ม.ค. 2021 เวลา 16:47 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
ทีมนักวิจัยพัฒนาโดรนตรวจจับกลิ่นที่สามารถบินหาแหล่งกำเนิดกลิ่นได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
โดยเซนเซอร์ตรวจจับกลิ่นของโดรนลำนี้คือหนวดของผีเสื้อกลางคืนหรือตัวมอธนั่นเอง!!
นี่คือโดรนตรวจจับกลิ่นที่ใช้เซนเซอร์จากธรรมชาติ
เมื่อทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันได้พัฒนาโดรนตรวจจับกลิ่นที่มีความสามารถในการบินหาแหล่งที่มาของกลิ่นและสามารถบินหลบหลีกสิ่งกีดขวางได้เองด้วย
ทั้งนี้ความพยายามในการพัฒนาหุ่นยนต์หรือโดรนเพื่อใช้ในการเข้าสำรวจตรวจจับสารอันตรายในพื้นที่เสี่ยงมีมาอย่างยาวนาน แต่ปัญหาหนึ่งที่หุ่นยนต์ยังไม่สามารถทดแทนมนุษย์หรือสุนัขได้ก็คือความสามารถในการตรวจจับกลิ่น
ซึ่งเซนเซอร์ตรวจจับกลิ่นที่มนุษย์พัฒนาขึ้นมานั้นยังมีความสามารถห่างไกลกับความสามารถในการรับกลิ่นของสัตว์อยู่มาก
จึงเป็นที่มาของการนำเซนเซอร์จากธรรมชาติมาประยุกต์ใช้งานกับโดรนตรวจจับหาแหล่งกำเนิดกลิ่นลำนี้
โฉมหน้าของเซนเซอร์ธรรมชาติที่นำมาใช้ซึ่งก็คือหนวดผีเสื้อกลางคืน!!
โดยทีมได้เลือกใช้หนวดของผีเสื้อกลางคืนสายพันธุ์ Manduca sexta มาเป็นเซนเซอร์ตรวจจับกลิ่น
ซึ่งผีเสื้อสายพันธ์ุนี้ยังถูกใช้ศึกษาใน Lab ของคณะวิศวกรรมนี้ในหลาย ๆ ด้าน อาทิเช่น ศึกษากลไกการบินของพวกมัน
มอธสายพันธุ์ Manduca sexta
ทั้งนี้ตัวมอธใช้หนวดนี้ในการรับรู้สภาพแวดล้อมและหาอาหาร เมื่อได้รับสารเคมีที่มีส่วนประกอบของสารระเหยประเภทแอลกอฮอล์อย่างเช่นกลิ่นหอมของดอกไม้ เซลล์ในหนวดนี้ก็จะขยายสัญญาณและส่งต่อไปยังระบบประสาททำให้รับรู้ว่ามีดอกไม้อยู่ใกล้ ๆ
ดังนั้นทีมจึงพัฒนาชุดวงจรที่มีลวดขนาดเล็กมาก ๆ ที่เสียบเข้าไปในทั้งสองด้านของหนวดตัวมอธที่นำมาใช้เป็นเซนเซอร์
ภาพขณะทำการติดตั้งเซนเซอร์หนวดตัวมอธ
เมื่อเซนเซอร์ชีวภาพนี้ได้รับกลิ่นก็จะส่งสัญญานเข้าไปในวงจรไฟฟ้า ซึ่งข้อมูลการเปลี่ยนแปลงสัญญาณไฟฟ้านี้ก็จะถูกนำไปใช้เป็นข้อมูลให้กับระบบค้นหาที่ทีมพัฒนาขึ้นมา
เป่าปู๊ดเข้าไปที่หนวดมอธ ก็จะเกิดการกระตุ้นของสัญญาณไฟฟ้า
ซึ่งหนวดตัวมอธนี้มีประสิทธิภาพในการตรวจจับกลิ่นที่ดีอย่างน่าทึ่งและด้วยขนาดที่เล็กน้ำหนักเบาไม่ต้องใช้พลังงานเยอะ ทำให้โดรนสามารถบินหาต้นกำเนิดกลิ่นได้อย่างแม่นยำและคล่องแคล่ว
โดรนสามารถบินตามกลิ่นที่ติดไว้หน้าพัดลมไม่ว่าจะหันหรือลากพัดลมหนี
ทั้งนี้ก็ด้วยหลักการง่าย ๆ เหมือนกับที่เวลาเราได้กลิ่นอาหารโชยมากับสายลมอ่อน ๆ เราจะรู้ได้ทันทีว่าบ้านที่อยู่เหนือลมกำลังทำกับข้าวอยู่โดยอาศัยการรับรู้จากทิศทางลม
ดังนั้นทีมงานจึงได้ติดครีบปีกหางไว้ที่ข้างหนึ่งของตัวโดรนเพื่อให้มันสามารถบินตามลมได้ และเมื่อไหร่ที่สัญญาณกลิ่นเริ่มจางโดรนก็จะปรับทิศการบินขวางลมและหาแนวทิศเหนือลมที่มีสัญญาณกลิ่นแรงใหม่
ครีบปีกหางที่ช่วยหาว่าทิศเหนือลมอยู่ทางไหนได้เร็วขึ้น
ซึ่งเมื่อเทียบกับหุ่นยนต์หรือโดรนตรวจจับอื่น ๆ การจะเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจจับนั้นมักต้องใช้การเพิ่มจำนวนเซนเซอร์ แต่ด้วยเทคนิคที่ดูเรียบง่ายและอัลกอลิธึมที่ทีมพัฒนาขึ้นมานี้แค่เซนเซอร์ตัวเดียวก็เอาอยู่
แต่ทั้งนี้เสาอากาศชีวภาพนี้มีอายุการใช้งานแค่ 4 ชั่วโมงหลังจากถูกดึงออกจากตัวมอธ แม้ว่าจะสามารถยืดอายุการใช้งานได้ด้วยการแช่เย็นแต่ก็ยังถือว่าเป็นข้อจำกัดของเซนเซอร์ชีวภาพนี้ รวมถึงประเภทของสารเคมีที่ตรวจจับได้อาจยังไม่เยอะมาก
บินหลบสิ่งกีดขวางได้ด้วย
นอกจากความแม่นยำและรวดเร็วในการหาแหล่งกำเนิดกลิ่นแล้ว ทีมยังได้พัฒนาระบบหลบหลีกสิ่งกีดขวางอัตโนมัติโดยอาศัยเซนเซอร์อินฟราเรดจำนวน 4 ตัวในการตรวจจับสิ่งกีดขวาง
ซึ่งจะทำให้โดรนรักษาระยะห่างจากสิ่งกีดขวางอย่างน้อง 20 เซนติเมตรเพื่อป้องกันการบินชน และหาเส้นทางบินที่ปลอดภัยไปยังต้นกำเนิดกลิ่น
บินตรวจหาแก๊สรั่วตามแนวท่อแก๊สโดยที่ไม่ต้องมีคนไปเสี่ยงภัย
นับว่าเป็นการผสมผสานธรรมชาติกับเทคโนโลยีที่น่าทึ่งและดูมีศักยภาพมาก ลองนึกถึงการนำไปใช้งานโดรนบินตรวจหาแก๊สรั่วตามแนวท่อแก๊สโดยที่ไม่ต้องมีคนไปเสี่ยงภัย หรือบินตรวจหาวัตถุระเบิดแทนสุนัข
แต่ทั้งนี้ถ้าหากเราสามารถพัฒนาเซนเซอร์ที่มีความสามารถเทียบเคียงหนวดตัวมอธได้ก็คงจะดี จะได้ไม่ต้องไปไล่เด็ดหนวดพวกมันมาทำเซนเซอร์ซึ่งก็น่าสงสารอยู่เหมือนกัน เครื่องมือทำมาหากินเลยนะนั่น

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา