SciRep: Нелетающие мотыльки стали моделями для создателей летающих дронов

Тутовый шелкопряд Bombyx mori — это насекомое, которое больше не летает. Примечательно, что самцы используют свои антенны для обнаружения феромонов, испускаемых самками, и реагируют на них очень остро.

Поэтому их используют в качестве модельных насекомых для изучения локализации источника запаха.

Мотыльки шелкопряда также машут крыльями, когда обнаруживают феромоны. Влияние этого хлопанья крыльями на обнаружение запаха не было известно количественно.

Группа учёных под руководством доктора Тошиюки Накаты из Высшей инженерной школы Университета Чибы изучила, как именно мотыльки шелкопряда обнаруживают феромоны.

Наката рассказал, что мотыльки хлопают крыльями, чтобы создать потоки воздуха и таким образом обнаружить источник запаха. Однако как именно это происходит — оставалось тайной.

В группу вошли:

• Дайго Теруцуки с факультета текстильных наук и технологий Университета Синсю;
• Чихиро Фукуи из Высшей школы науки и техники Университета Чиба;
• Рёхей Канзаки из Исследовательского центра передовых наук и технологий Токийского университета;
• Хао Лю из Высшей школы техники Университета Чиба.

В исследовании использовалась фотограмметрия — техника, в которой применяются высокоскоростные камеры для анализа движения и геометрии объектов. С её помощью учёные вычислили аэродинамические последствия взмахов крыльев B. mori.

Исследователи записали движения крыльев во время взмаха и построили модель насекомого и воздушного потока вокруг него. Затем они рассчитали движение частиц, похожих на молекулы феромонов, вокруг бабочки тутового шелкопряда.

Мотылёк B. mori выбирает феромон спереди, в направлении перед собой. Он сканирует пространство, поворачиваясь в разные стороны, и таким образом находит источники феромонов. Благодаря направленной выборке молекул феромона мотылёк может определить направление запахового шлейфа.

Результаты исследования группы под руководством доктора Дайго Теруцуки могут помочь усовершенствовать роботизированные технологии локализации источников запаха.

Учёные работают над созданием беспилотников, оснащённых антеннами насекомых для обнаружения запахов. Такие дроны могут быть полезны, например, для определения местонахождения людей в чрезвычайных ситуациях.

Доктор Наката отмечает, что для поиска источников запаха с помощью летающих роботов необходимо тщательно отрегулировать ориентацию дрона, конфигурацию его пропеллеров и датчиков запаха.

В исследовании подчёркивается необходимость учёта дополнительных факторов окружающей среды, таких как турбулентность воздушного потока и структура антенн. Они тоже влияют на обнаружение запахов.

Роботы в основном полагаются на зрение и слух для навигации. Но, как показали собаки-спасатели, обоняние может быть эффективным инструментом для поиска людей. Хотя применение обоняния в роботах пока только начинается, это исследование поможет разработать роботов, которые смогут эффективно искать источники запаха в чрезвычайных ситуациях.

Это исследование расширяет знания о том, как насекомые чувствуют запахи, и поможет создать более совершенных воздушных роботов с функцией обоняния.

Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.

15.10.2024