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Engineering

इलेक्ट्रोएंटेनोग्राफी आधारित जैव-हाइब्रिड गंध-गंध स्रोत स्थानीयकरण के लिए सिल्कमोथ एंटीना का उपयोग करके ड्रोन का पता लगाने

Published: August 27, 2021 doi: 10.3791/62895
Automatic Translation
1, 2, 3, 1, 4, 1
1Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo, 2Department of Mechano-Informatics, Graduate School of Information Science and Technology, The University of Tokyo, 3Department of Applied Biological Science, Graduate School of Science and Technology, Tokyo University of Science, 4Sensing System Research Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Summary

यह अध्ययन रेशममोथ एंटीना के आधार पर जैव-हाइब्रिड गंध का पता लगाने वाले ड्रोन के लिए प्रायोगिक प्रोटोकॉल का परिचय देता है । सर्पिल-सर्ज एल्गोरिदम का उपयोग करके गंध स्रोत स्थानीयकरण के लिए डिज़ाइन किए गए जैव-हाइब्रिड ड्रोन की संरचना के अलावा रेशममोथ एंटीना के साथ एक प्रयोगात्मक इलेक्ट्रोएंटेनोग्राम डिवाइस का संचालन प्रस्तुत किया गया है।

Abstract

रासायनिक या बायोसेंसर उपकरणों के साथ छोटे ड्रोन जो हवाई गंध अणुओं का पता लगा सकते हैं, ने पर्यावरण और सुरक्षा निगरानी और खोज और बचाव अभियानों में उनकी प्रयोज्यता के कारण काफी ध्यान आकर्षित किया है । गंध स्रोत स्थानीयकरण के लिए वाणिज्यिक धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर (मॉक्स) गैस सेंसर वाले छोटे ड्रोन विकसित किए गए हैं; हालांकि, उनके वास्तविक समय गंध का पता लगाने का प्रदर्शन अपर्याप्त साबित हुआ है । हालांकि, कीट घ्राण प्रणालियों पर आधारित बायोसिंग प्रौद्योगिकियां वाणिज्यिक मॉक्स गैस सेंसर की तुलना में गंध अणुओं के संबंध में अपेक्षाकृत उच्च संवेदनशीलता, चयनशीलता और वास्तविक समय की प्रतिक्रिया प्रदर्शित करती हैं। ऐसे उपकरणों में, उत्पादित कीट एंटीना पोर्टेबल गंध बायोसेंसर तत्वों के रूप में कार्य करता है और उत्कृष्ट संवेदन प्रदर्शन देने के लिए पाया गया है। यह अध्ययन रेशममोथ एंटीना को शामिल करते हुए एक माउंटेबल इलेक्ट्रोएंटनोग्राफी (ईएजी) डिवाइस के आधार पर एक छोटे स्वायत्त जैव-संकर ड्रोन का उपयोग करके हवा में गंध-अणु का पता लगाने के लिए प्रायोगिक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है ।

हमने वाई-फाई मॉड्यूल के साथ संवेदन/प्रसंस्करण भागों सहित एक माउंटेबल ईएजी डिवाइस विकसित किया है। डिवाइस सेंसर निर्देशिकता को बढ़ाने के लिए एक साधारण सेंसर बाड़े से लैस था। इस प्रकार, गंध स्रोत स्थानीयकरण सर्पिल-सर्ज एल्गोरिदम का उपयोग करके आयोजित किया गया था, जो एक अपविंड दिशा नहीं मानता है। प्रायोगिक जैव-संकर गंध-पता लगाने वाले ड्रोन ने छद्म खुले वातावरण (एक पवन सुरंग के बाहर) में वास्तविक समय के गंध-एकाग्रता मतभेदों की पहचान की और स्रोत को स्थानीयकृत किया । विकसित ड्रोन और संबद्ध प्रणाली एक कुशल गंध अणु-पता लगाने वाले उपकरण और इसकी उच्च प्रोग्रामेबिलिटी के कारण गंध स्रोत स्थानीयकरण एल्गोरिदम विकसित करने के लिए एक उपयुक्त उड़ान मंच के रूप में काम कर सकती है।

Introduction

हाल के अग्रिमों के साथ, रासायनिक संवेदन उपकरणों के साथ छोटे ड्रोन पर्यावरण और सुरक्षा निगरानी और गैस रिसाव का पता लगाने1में अत्यधिक लागू हो गए हैं । वाणिज्यिक धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर (मॉक्स) गैस सेंसर के साथ लगभग < 20 सेमी व्यास वाले छोटे ड्रोन (हाल ही में गंध मानचित्रण या गंध स्रोतस्थानीयकरण2,3,4के लिए लागू किए गए हैं। गंध स्रोतों की खोज करते समय, एक ड्रोन को गंध प्लम का पता लगाना चाहिए; हालांकि, छोटे ड्रोन का उपयोग करके गंध स्रोत स्थानीयकरण महत्वपूर्ण चुनौतियां प्रस्तुत करता है। एक खुले वातावरण में, गंध-पंख संरचनाओं को हवा या परिदृश्य जैसे पर्यावरणीय कारकों के कारण नित्य परिवर्तनों के अधीन किया जाता है। इसलिए, ड्रोन को समय के साथ गंध-एकाग्रता मतभेदों और दिशाओं की पहचान करने में सक्षम होना चाहिए; हालांकि, कमर्शियल मॉक्स सेंसर्स की गंध का पता लगाने प्रदर्शन अभी भी रियल टाइम सेंसिंग के लिए अपर्याप्त है क्योंकि उनकी धीमी रिकवरी टाइम5.

जैविक और कृत्रिम प्रणालियों के विलय से गठित बायो-हाइब्रिड सिस्टम रोबोटिक्स और सेंसर प्रौद्योगिकियों6में हाल ही में एक प्रवृत्ति है, जो मौजूदा दृष्टिकोणों की क्षमताओं को पार करने के लिए काफी क्षमता दिखाता है। उदाहरण के लिए, आपदा स्थितियों में आवेदन के लिए तिलचट्टे के आधार पर एक जैव-रोबोटिक सेंसर नेटवर्क विकसित किया गया है7। ऐसे प्रयोग किए गए हैं जिनमें गणना ता्मक रूप से बढ़ी हुई बुद्धिमत्ता वाले साइबोर्ग चूहों को भूलभुलैया8को सुलझाने का काम सौंपा गया था । बायोमिमेटिक रोबोटों के वास्तविक ज़ेबरा मछलियों के समूहों में सामाजिक एकीकरण की संभावना की जांच की गई है9.

स्वाभाविक रूप से, इस प्रवृत्ति को गंध सेंसर10विकसित करने के लिए लागू किया गया है । उदाहरण के लिए, कीट घ्राण प्रणालियों पर आधारित बायोसेंसर में मौजूदा मॉक्स सेंसर11की तुलना में विभिन्न गंध अणुओं के संबंध में अपेक्षाकृत उच्च संवेदनशीलता और चयनशीलता होती है। इन पंक्तियों के साथ, हमने पहले कीट गंध रिसेप्टर्स और माइक्रोस्कोप या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों12, 13, 14,15,16कोव्यक्त करने वाली कीट कोशिकाओं के संयोजन के आधार पर जैव-संकर गंध बायोसेंसर प्रणालियां विकसित की थीं। इसके अलावा, कीट एंटीना को इलेक्ट्रोएंटनोग्राफी (ईएजी) तकनीक17, 18, 19का उपयोग करके उच्च संवेदनशीलता, चयनशीलता, प्रजनन क्षमता और त्वरित प्रतिक्रिया/वसूली समय के साथ पोर्टेबल गंध संवेदन भागों के रूप में स्वतंत्र रूप से उपयोग किया जासकताहै। ईएजी उपकरणों के साथ कीट एंटीना20, 21, 22,23या छोटे ड्रोन24,25 के साथ ईएजी तकनीकों के साथ कई ग्राउंड-मोबाइल गंध-संवेदन रोबोट विकसित किए गए हैं। इन रोबोटों ने सेंसर संवेदनशीलता और वास्तविक समय संवेदन क्षमता प्रदर्शित की। हालांकि, जमीन मोबाइल रोबोटों की गतिशीलता भूमि सुविधाओं या बाधाओं से काफी प्रभावित है। इसके अलावा, मौजूदा EAG आधारित जैव-हाइब्रिड ड्रोन के उड़ान प्रदर्शन और गंध स्रोत स्थानीयकरण एल्गोरिदम सीमित रहते हैं क्योंकि प्रायोगिक स्थितियां सीमित उड़ान24 तक सीमित हो गई हैं या एक छोटी पवन सुरंग25में आयोजित की जा रही हैं।

यह अध्ययन रेशममोथ(बॉम्बीक्स मोरी)एंटीना26पर आधारित हाल ही में विकसित जैव-हाइब्रिड ड्रोन का उपयोग करके हवा और गंध स्रोत स्थानीयकरण में गंध का पता लगाने के लिए प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है। हमने रेशममोथ एंटीना की गंध प्रतिक्रियाओं का पता लगाने के लिए वायरलेस संचार समारोह के साथ एक माउंटेबल आकार और हल्के ईएजी डिवाइस विकसित किए। EAG डिवाइस एक छोटे से ड्रोन पर मुहिम शुरू की थी, एक साधारण सेंसर बाड़े में स्थापित करने के लिए गंध अणुओं के लिए सेंसर प्रत्यक्षता बढ़ाने और शोर को कम । जैव-हाइब्रिड ड्रोन ने एयरबोर्न गंध अणुओं का पुन: पता लगाया और सर्पिल आंदोलनों के दौरान अधिकतम गंध एकाग्रता की पहचान की। इसके अलावा, ड्रोन ने हवा की दिशा की जानकारी के बिना सर्पिल-सर्ज एल्गोरिदम का उपयोग करके गंध स्रोत को स्थानीयकृत किया।

Protocol

1. कीड़े

नोट: रेशम के अंडे(बॉम्बिक्स मोरी)एक घरेलू कंपनी से खरीदे गए थे। कोकून से उभरने के बाद 10 दिनों के भीतर रेशम के लोगों का उपयोग किया गया था। प्रयोगों (छह एंटीना) के लिए तीन वयस्क रेशमी रूप तैयार करें; हालांकि, प्रयोगात्मक आवश्यकताओं के आधार पर इस संख्या को बदला जा सकता है।

  1. 24 घंटे के लिए 15 डिग्री सेल्सियस पर रेशममोथ अंडे और उन्हें 25 डिग्री सेल्सियस पर एक इनक्यूबेटर में ले जाएं।
    नोट: रेशम के कीड़े लगभग 10-13 दिन बाद निकलते हैं।
  2. प्लास्टिक के पकवान में कटा हुआ कृत्रिम आहार पर रेशम के कीड़ों को रखें।
  3. रेशम कीट स्थापना के 20-25 दिनों के बाद, कोकून के भीतर रेशम के कीड़ों के गठन और पिल्ला का पालन करें।
    नोट: खेती की प्रक्रिया में 25 डिग्री सेल्सियस पर एक वातावरण में खिलाने, हटाने और स्वच्छता शामिल है। रेशम के मूथ 10-15 दिनों के बाद कोकून से निकलते हैं।

2. गंध और गंध स्रोत तैयारी

नोट: मादा रेशममोथ सेक्स फेरोमोन, बॉम्बीकोल ((ई, जेड) -10,12-हेक्साडेकैडिएन-1-ओल) का प्रमुख घटक उत्तेजना करने के लिए गंध स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता था। एक नर रेशमीमोथ (चित्र 1ए)बमबाइमोल27की पहचान और भेदभाव कर सकता है और अलग रेशमी मनोदूथ एंटीना का उपयोग मोबाइल रोबोट 20 , 21,22पर बायोसेंसर के रूप में कार्य करने के लिए किया गया है । शुद्ध बमबारी को 10 मिलीग्राम/एमएल में भंग कर एक उच्च सील वाली भंडारण बोतल में एक रेफ्रिजरेटर में −30 डिग्री सेल्सियस पर ।

  1. उच्च सील भंडारण बोतल में एक सिरिंज डालें और वापस लेने और एक 10 मिलीएल शीशी में २००० एनजी/μL bombykol के 2 एमएल सुई । इसके बाद एक ही शीशी में 8 एमएल हेक्साने डालें।
  2. एक 1 एमएल शीशी में हेक्सेन के साथ बमबारी के 2 एनजी/μL के लिए बमबारी के ४०० एनजी/μL पतला ।
  3. फिल्टर पेपर को 10 मिमी × 10 मिमी टुकड़ों में काटें, उन्हें बेलनाकार आकार में रोल करें, और उन्हें एक ग्लास ट्यूब (आंतरिक व्यास [आईडी]: 5 मिमी; बाहरी व्यास [ओडी]: 7 मिमी; लंबाई [एल]: 100 मिमी) में रखें।
  4. कांच की ट्यूब में फिल्टर पेपर के एक हिस्से पर एक पतला नमूना (100 एनजी बमबारीकोल हेक्साने के 50 माइक्रोन में भंग) छोड़ दें।
  5. बीच में काटे गए पॉली-ड्रॉपर्स का उपयोग करके फिल्टर पेपर के साथ ग्लास ट्यूब के दोनों सिरों को बंद करें।

3. एक निश्चित डेस्क सतह पर EAG प्रयोग

नोट: माउंटेबल ईएजी डिवाइस, जो एक छोटे ड्रोन पर पोर्टेबल बायोसेंसर के रूप में कार्य करता है, चित्रा 1Bमें दिखाया गया है । डिवाइस में हाई-पास (०.१ हर्ट्ज) और लो-पास (३०० हर्ट्ज) फिल्टर शामिल थे । विद्युत सर्किट की विस्तृत जानकारी तेरुत्सुकी एट अलमें वर्णित है।

  1. ईएजी डिवाइस द्वारा माप डेटा भेजे जाने के बाद व्यक्तिगत कंप्यूटर (पीसी) पर डेटा अधिग्रहण और विश्लेषण करें।
  2. शुद्ध हवा उत्पन्न करने के लिए, कपास, सक्रिय कार्बन कणिकाओं, और आसुत पानी के माध्यम से एक ठंडा प्रशंसक के साथ एक कॉम्पैक्ट एयर पंप द्वारा उत्पन्न एयरफ्लो पास करें। फिर, उत्तेजना के लिए एक ग्लास ट्यूब के माध्यम से शुद्ध हवा पारित करें।
    नोट: गंध उत्तेजना प्रणाली की एक तस्वीर चित्रा 1Cमें दिखाया गया है । वायु प्रवाह पथ काले तीरों से संकेत मिलता है। सोनालिका वाल्व के निकास बंदरगाह का वायुप्रवाह पथ धराशायी काले तीर से संकेत मिलता है।
  3. निश्चित प्रायोगिक सेटअप में गंध उत्तेजना के लिए एक प्रवाहमीटर का उपयोग करके प्रवाह दर को 5 एल न्यूनतम-1 के रूप में सेट करें। ड्रोन प्रयोगों के लिए कई मीटर की गंध उत्तेजना को मानते हुए, पीढ़ी के लिए एक उच्च प्रवाह दर निर्धारित करें।
    नोट: कि प्रवाह दर (5 एल मिनट-1)EAG डिवाइस के संकेत का पता लगाने को प्रभावित नहीं किया था पहले26की पुष्टि की गई थी । उत्तेजना के दौरान ईएजी डिवाइस की स्थिति में अधिकतम एयरफ्लो वेग को एनेमोमीटर का उपयोग करके 3.9 मीटरएस-1 के रूप में मापा गया था।
  4. ईएजी डिवाइस को प्रोत्साहित करने और उत्तेजना को स्वचालित रूप से संचालित करने के लिए माइक्रोकंट्रोलर के साथ एक सोनालिका वाल्व का उपयोग करें।
  5. सोनालिका वाल्व का उपयोग करके उत्तेजना का समय 0.5 एस तक निर्धारित करें।
  6. इलेक्ट्रोड के लिए एक रेशमी एंटीना संलग्न करने के लिए विद्युत प्रवाहकीय जेल का उपयोग करें।
    नोट: इस प्रक्रिया को ईएजी डिवाइस से संलग्न करने के लिए रेशममोथ एंटीना के दोनों सिरों पर माइक्रोमीटर-स्केल तारों के सम्मिलन की आवश्यकता नहीं होती है।
    1. एनेस्थीसिया के बिना पोस्टमॉर्टम कैंची(चित्रा 2 ए,बी)का उपयोग करके रेशममोथ एंटीना को अलग करें। एंटीना के बढ़े हुए दृश्य के लिए चित्रा 2C देखें।
    2. अलग रेशमी एंटीना के दोनों पक्षों को काटें और इसे विद्युत प्रवाहकीय जेल का उपयोग करके ईएजी डिवाइस(चित्रा 3 ए)के संवेदन भाग के एजी/एजीसीएल-लेपित इलेक्ट्रोड से संलग्न करें ।
  7. गंध उत्तेजना प्रणाली से बमबारी युक्त ग्लास ट्यूब को कनेक्ट करें (सुनिश्चित करें कि पंप पहले से ही चालू है)।
  8. ग्लास ट्यूब को इस तरह ठीक करें कि इसकी टिप ईएजी डिवाइस(चित्रा 3B)पर रेशममोथ एंटीना से 10 मिमी है।
  9. एयरफ्लो को स्थिर करने और फेरोमोन ठहराव(चित्रा 3B)को रोकने के लिए ईएजी डिवाइस के पीछे 30 मिमी पर निकास बंदरगाह (60 मिमी का व्यास) सेट करें।
  10. ईएजी डिवाइस पर स्विच करें। पीसी को वाई-फाई एक्सेस पॉइंट से कनेक्ट करें।
  11. पीसी पर डेटा अधिग्रहण कार्यक्रम चलाएं। प्रयोगों के लिए पीसी पर ग्राफिकल यूजर इंटरफेस (जीयूआई) के लिए चित्रा 3 सी देखें।
  12. प्रायोगिक स्थिति तय करने के लिए लॉग मेनू में ग्राउंड बटन दबाने के बाद, डेटा अधिग्रहण के लिए लॉग स्टार्ट बटन दबाएं। लॉग स्टार्ट बटन दबाने के पांच सेकंड बाद, गंध उत्तेजना शुरू करें।
  13. रिकॉर्डिंग रोकने के लिए जीयूआई पर लॉग स्टॉप बटन दबाएं।

4. ड्रोन

नोट: इस अध्ययन में एक वाणिज्यिक ड्रोन उड़ान मंच (९८ मिमी x ९३ मिमी x ४१ मिमी; वजन ८७ ग्राम; अधिकतम उड़ान समय 13 मिनट) का उपयोग किया गया था । प्रयोगों के आधार पर ड्रोन का पेलोड लगभग 30 ग्राम था । ड्रोन एक दृष्टि स्थिति प्रणाली (वीपीएस) से लैस था जिसमें एक कैमरा और उसके शरीर के नीचे एक अवरक्त सेंसर था, जो बाहरी स्थिति प्रणाली के बिना स्थिर मंडराने की अनुमति देता था ।

  1. ड्रोन के शीर्ष कवर को हटा दें और ईएजी डिवाइस को संलग्न करने के लिए तीन आयामी (3 डी) मुद्रित माउंट का उपयोग करके एक कस्टम कार्बन फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक (सीएफआरपी) बोर्ड जोड़ें। जैव-हाइब्रिड ड्रोन की छवि के लिए चित्रा 4A देखें।
    नोट: ड्रोन डेवलपर एक सॉफ्टवेयर विकास किट (एसडीके) और नमूना पायथन कार्यक्रम प्रदान करता है (सामग्री की तालिकादेखें); इसलिए, उड़ान प्रयोगों के लिए ड्रोन नियंत्रण कार्यक्रम इन्हीं पर आधारित था।
  2. ड्रोन को नियंत्रित करने के लिए पीसी के माध्यम से उड़ान आदेश भेजें।
    नोट: सुरक्षा के लिए, एक आपात गर्भपात में ड्रोन को रोकने (पकड़ने) के लिए कट प्रतिरोधी दस्ताने की आवश्यकता होती है । जीयूआई ड्रोन(चित्रा 3सी)के प्रोपेलर के रोटेशन को तुरंत रोकने के लिए एक आपातकालीन स्टॉप बटन से लैस है।

5. उड़ान प्रायोगिक क्षेत्र की तैयारी

  1. एक प्रायोगिक उड़ान क्षेत्र (5.0 मीटर x 3.2 मीटर x 3.0 मीटर) तैयार करें और इसे छत पर एक वाणिज्यिक निगरानी कैमरे से लैस करें।
  2. गंध उत्तेजना प्रणाली की प्रवाह दर को 5 एल न्यूनतम-1 और उत्तेजना का समय सोनालिका वाल्व का उपयोग करके 0.5 एस के रूप में निर्धारित करें।

6. ड्रोन पर EAG प्रयोग

  1. पोस्टमॉर्टम कैंची का उपयोग कर रेशममोथ एंटीना को अलग करें और एंटीना के दोनों किनारों को काट दें।
  2. विद्युत प्रवाहकीय जेल का उपयोग कर ईएजी डिवाइस के संवेदन भाग के एजी/एजीसीएल-लेपित इलेक्ट्रोड के लिए अलग एंटीना संलग्न करें ।
  3. गंध उत्तेजना प्रणाली (पहले से ही चालू पंप के साथ) के 250 μL में बॉम्बीकोल (50,000 एनजी) युक्त ग्लास ट्यूब को कनेक्ट करें।
  4. कांच की ट्यूब सेट करें ताकि ट्यूब और उसकी नोक क्रमशः डेस्क के किनारे के समानांतर और सीधे ऊपर हो।
  5. परिसंचरण सेट करें ताकि सबसे फैला हुआ हिस्सा (प्रशंसक का केंद्र) डेस्क के किनारे से 15 सेमी हो।
  6. कंसोल पर बटन को धक्का देकर परिसंचरण की हवा की गति को 1 (न्यूनतम शक्ति) तक सेट करें।
  7. ड्रोन पर ईएजी डिवाइस माउंट करें। पीसी को वाई-फाई एक्सेस पॉइंट से कनेक्ट करें। ईएजी डिवाइस और ड्रोन पर स्विच करें।
    नोट: EAG डिवाइस का स्विच प्रसंस्करण भाग में है।
  8. पीसी पर ड्रोन नियंत्रण कार्यक्रम चलाएं।
    1. ड्रोन ब्लिंक पीले रंग पर प्रकाश के बाद, कमांड को निष्पादित करने के लिए पीसी के जीयूआई(चित्रा 3 सी)पर कमांड मेनू में उपयुक्त बटन दबाएं।
      नोट- ड्रोन के पीसी से जुड़ने के बाद ड्रोन पर लगी लाइट ग्रीन हो जाएगी।
    2. जमीन के ऊपर ड्रोन मंडराने के लिए जीयूआई पर टेक ऑफ बटन दबाएं।
    3. प्रायोगिक स्थिति तय करने के लिए लॉग मेनू में फ्लाइट बटन दबाने के बाद, डेटा अधिग्रहण के लिए लॉग स्टार्ट बटन दबाएं।
      नोट: लॉग स्टार्ट बटन दबाने के बाद गंध उत्तेजना 5 एस शुरू की जाएगी।
    4. रिकॉर्डिंग रोकने के लिए जीयूआई पर लॉग स्टॉप बटन दबाएं।
    5. मंडरा राज्य को बनाए रखने के लिए ड्रोन की लिफ्ट-ऑफ के बाद 5 एस के अंतराल में स्टॉप कमांड भेजें, क्योंकि ड्रोन लगभग 15 एस के लिए संचालित नहीं होने पर स्वचालित रूप से भूमि करता है।

7. सेंसर बाड़े

  1. एक सेंसर बाड़े विकसित करें (एल: 40 मिमी; आईडी: 20 मिमी; आयुध डिपो: सेंसर की दिशा को बढ़ाने के लिए कार्बन फाइबर ट्यूब के आधार पर 22 मिमी)। अपने सेंसर बाड़े और विन्यास के साथ जैव-हाइब्रिड ड्रोन की छवि के लिए चित्रा 4B,सी देखें।
  2. एक गर्मी हटना इन्सुलेशन ट्यूब के साथ संवेदन भाग को कवर और दो तरफा टेप का उपयोग कर बाड़े की भीतरी दीवार को ठीक ।
  3. सेंसर बाड़े में ईएजी डिवाइस के संवेदन भाग डालें।
  4. इलेक्ट्रोड की नोक और बाड़े की नोक के बीच की दूरी 10 मिमी के रूप में निर्धारित करें।

8. जैव-हाइब्रिड ड्रोन का उपयोग करके गंध ट्रेसिंग प्रदर्शन

  1. पोस्टमॉर्टम कैंची का उपयोग कर रेशममोथ एंटीना को अलग करें और एंटीना के दोनों किनारों को काट दें।
  2. विद्युत प्रवाहकीय जेल का उपयोग करते हुए ईएजी डिवाइस के संवेदन भाग के एजी/एजीसीएल-लेपित इलेक्ट्रोड के लिए अलग एंटीना संलग्न करें ।
  3. ड्रोन पर सेंसर बाड़े के साथ EAG डिवाइस माउंट।
  4. ड्रोन को इतना बनाएं कि यह बाएं और दाएं लगभग 90 डिग्री धुरी गति शुरू करता है।
  5. इन आंदोलनों के दौरान बमबारी युक्त पॉली-ड्रॉपर्स का उपयोग करके ड्रोन पर ईएजी डिवाइस को उत्तेजित करें।
  6. चरण 8.5 के चार चक्रों का संचालन करें।
    नोट: चरण 8.6 के बाद, ड्रोन दक्षिणावर्त घुमाएगी। इस आंदोलन के दौरान उत्तेजना का संचालन करते समय, ड्रोन एक बार पलटवार रोटेशन और भूमि का प्रदर्शन करेगा।

9. जैव-हाइब्रिड ड्रोन का उपयोग करके गंध स्रोत स्थानीयकरण

  1. पहले से ही चालू पंप से बॉम्बीकोल (250 μL ऑफ हेक्साने/फिल्टर पेपर में 50,000 एनजी) युक्त ग्लास ट्यूब को कनेक्ट करें।
  2. कांच की ट्यूब को इस तरह ठीक करें कि इसकी टिप परिसंचरण से 150 मिमी है।
  3. गंध स्रोत की ओर दिशा को 0 डिग्री के रूप में परिभाषित करें, और ड्रोन को शुरुआती बिंदु पर गंध स्रोत से दक्षिणावर्त 270 ° के कोण पर सेट करें।
  4. पीसी को वाई-फाई एक्सेस पॉइंट से कनेक्ट करें, और ईएजी डिवाइस और ड्रोन पर स्विच करें।
  5. पीसी पर ड्रोन नियंत्रण कार्यक्रम चलाएं।
    1. ड्रोन ब्लिंक पीले रंग पर प्रकाश के बाद, कमांड को निष्पादित करने के लिए पीसी(चित्रा 3 सी)के जीयूआई पर कमांड मेनू में उपयुक्त बटन दबाएं।
      नोट- ड्रोन के पीसी से जुड़ने के बाद ड्रोन पर लगी लाइट ग्रीन हो जाएगी।
    2. जमीन के ऊपर ड्रोन मंडराने के लिए जीयूआई पर टेक ऑफ बटन दबाएं।
    3. प्रायोगिक स्थिति तय करने के लिए लॉग मेनू में सर्च बटन दबाने के बाद, डेटा अधिग्रहण के लिए लॉग स्टार्ट बटन दबाएं। फिर, गंध स्रोत के सर्पिल-सर्ज एल्गोरिदम और चक्रीय गंध उत्तेजना (गंध: 0.5 एस; अंतराल: 2.0 एस) का उपयोग करके गंध स्रोत स्थानीयकरण शुरू करने के लिए कमांड मेनू में खोज स्टार्ट बटन दबाएं।
    4. ड्रोन उतारने के बाद जीयूआई पर लॉग स्टॉप बटन दबाएं ताकि रिकॉर्डिंग बंद हो सके।

Representative Results

यह कागज एक मेज और ड्रोन पर घुड़सवार प्रस्तावित EAG डिवाइस का उपयोग कर संकेत माप के लिए प्रोटोकॉल का वर्णन करता है । सबसे पहले, हमने एक डेस्क पर ईएजी डिवाइस के प्रदर्शन का मूल्यांकन किया। ईएजी डिवाइस पर एक रेशमी एंटीना को बमबाइकोल द्वारा उत्तेजित किया गया था। पच्चीस निरंतर उत्तेजनाओं को 5 एस के अंतराल के साथ हेक्सान के 50 माइक्रोल में भंग किए गए 100 एनजी बॉम्बीकोल का उपयोग करके आयोजित किया गया था, जैसा कि माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित किया गया था। परिणामों से संकेत मिलता है कि प्रस्तावित ईएजी डिवाइस ने उत्तेजनाओं(चित्रा 5)का जवाब दिया।

इसके बाद ड्रोन पर ईएजी डिवाइस के गंध का पता लगाने के प्रदर्शन का मूल्यांकन किया गया । ईएजी डिवाइस से लैस ड्रोन फर्श से ९५ सेमी की ऊंचाई पर और गंध स्रोत(चित्रा 6A)से ९० सेमी की दूरी पर मंडराता रहा । धारा 6 में वर्णित प्रक्रिया का पालन करके, ड्रोन पर ईएजी डिवाइस के संकेतों को बॉम्बीकोल (हेक्सेन/फिल्टर पेपर के २५० माइक्रोन में ५०,० एनजी) के सापेक्ष मापा गया । एक ड्रोन पर एक वाणिज्यिक गैस सेंसर के सेंसर प्रदर्शन की तुलना के लिए मूल्यांकन किया गया था । इथेनॉल वाष्प का पता लगाने के लिए एक डिजिटल मल्टी-पिक्सल गैस सेंसर28 का इस्तेमाल किया गया था । इस सेंसर का उपयोग कुल अस्थिर कार्बनिक यौगिकों (टीवीओसी) का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।

डाटाशीट के मुताबिक सेंसर की टीवीओसी सिग्नल रेंज 0-60,000 पीपीबी थी। गैस सेंसर ब्रेकआउट बोर्ड वाला ड्रोन ईएजी डिवाइस जैसी ही परिस्थितियों में मंडराता रहा । इसके अलावा, 500 माइक्रोन इथेनॉल (99.5% शुद्धता) का उपयोग बॉम्बीकोल के बजाय गंध स्रोत के रूप में किया गया था। ड्रोन पर ईएजी डिवाइस और गैस सेंसर के विशिष्ट संकेतों को चित्र 6बीमें दिखाया गया है। चूंकि इस तुलना में गंध अणुओं और सेंसर उपकरणों में मतभेद थे, इसलिए मात्रात्मक तुलना नहीं की जा सकती थी। हालांकि, प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि वाणिज्यिक गैस सेंसर वाले ड्रोन के लिए तेजी से प्रतिक्रिया/वसूली की गति के साथ गंध अणुओं का पता लगाना मुश्किल हो सकता है । खासतौर पर इस अध्ययन में गैस सेंसर की रिकवरी का समय सिल्कमॉथ एंटीना वाले ईएजी डिवाइस की तुलना में काफी अधिक था।

हमने ड्रोन पर ईएजी डिवाइस की सेंसर निर्देशीयता का भी मूल्यांकन किया । इस अध्ययन में, गंध स्रोत की ओर दिशा को 0 डिग्री के रूप में परिभाषित किया गया था, और प्रत्येक कोण पर सिग्नल तीव्रता का मूल्यांकन करने के लिए ड्रोन को 60 डिग्री अंतराल से दक्षिणावर्त घुमाया गया था। एक सेंसर बाड़े के बिना ड्रोन के लिए, 180 डिग्री पर संकेत तीव्रता, जबकि ड्रोन गंध स्रोत से विपरीत दिशा में सामना करना पड़ा, कभी कभार 0 °(चित्रा 6C)पर उस से अधिक था । हालांकि, बाड़े से लैस ड्रोन के लिए, 0 डिग्री पर ईएजी की सिग्नल तीव्रता 180 डिग्री(चित्रा 6डी)से अधिक हो गई। नतीजतन सेंसर के बाड़े ने ड्रोन पर ईएजी डिवाइस की सेंसर की दिशाशीलता को बढ़ाया ।

सेंसर बाड़े के साथ बायो-हाइब्रिड ड्रोन का उपयोग करके एक गंध-ट्रेसिंग प्रदर्शन आयोजित किया गया था। परिणामों से संकेत मिलता है कि ड्रोन ने एक पवन सुरंग के बाहर हवा में बमबारी का पता लगाया और आंदोलनों(चित्रा 7,पूरक वीडियो S1)द्वारा गंध पंख की दिशा की पहचान की । अंत में, बायो-हाइब्रिड ड्रोन(चित्रा 8A)का उपयोग करके सर्पिल-सर्ज एल्गोरिदम के आधार पर गंध स्रोत स्थानीयकरण किया गया था। ड्रोन को शुरुआती बिंदु पर गंध स्रोत से 270 डिग्री पर सेट किया गया था। मंडराने के बाद ड्रोन ने दक्षिणावर्त या पलटवार सर्पिल आंदोलनों के दौरान सिग्नल तीव्रता के अधिकतम मूल्य की तलाश शुरू कर दी । इसके बाद ड्रोन सिग्नल की तीव्रता के अधिकतम मूल्य की दिशा में आगे बढ़े । गंध खोज सर्पिल और वृद्धि आंदोलनों छह बार दोहराने के बाद, ड्रोन जमीन पर उतरा । सर्पिल-सर्ज एल्गोरिदम का फ्लोचार्ट तेरुत्सुकी एट अल में वर्णितहै।

गंध स्रोत स्थानीयकरण के दौरान प्रक्षेपवक्र, याव कोण और ईएजी संकेतों को चित्र 8 बी-डी में प्रस्तुत किया जाताहै। चित्रा 8D से पता चलता है कि ड्रोन पर EAG डिवाइस की प्रतिक्रिया और वसूली के समय सहित पता लगाने का समय लगभग 1 एस था । ड्रोन ने सर्पिल आंदोलनों के दौरान अधिकतम गंध एकाग्रता की खोज करके अपने आंदोलन को स्वायत्त रूप से संशोधित किया। पाठक तेरुत्सुकी एट अल26द्वारा वर्णित जैव-हाइब्रिड ड्रोन द्वारा गंध स्रोत स्थानीयकरण के वीडियो देख सकते हैं।

Figure 1
चित्रा 1:रेशममोथ, ईजी डिवाइस, और गंध उत्तेजना प्रणाली। (क)नर रेशमी की छवि। (ख)एक छोटे ड्रोन के लिए माउंटेबल ईएजी डिवाइस की छवि । (ग)एयरफ्लो दिशाओं के साथ गंध उत्तेजना प्रणाली की छवि। संक्षिप्त नाम: EAG = इलेक्ट्रोएंटेनोग्राफी। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2:रेशमी एंटीना का अलगाव। (क)पोस्टमॉर्टम कैंची का उपयोग करके रेशमी एंटीना का अलगाव । (ख)ठेठ अलग रेशमी मोंथ एंटीना । (ग)एक अलग रेशमी मोंथ एंटीना का बढ़ा हुआ दृश्य; स्केल बार = 0.5 मिमी. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 3
चित्रा 3:ईएजी डिवाइस सेट अप और जीयूआई। }जेल का उपयोग कर ईएजी डिवाइस के इलेक्ट्रोड पर एक अलग रेशमी एंटीना की स्थापना। (ख)डेस्क पर ईएजी डिवाइस का उपयोग करके गंध उत्तेजना के लिए सेटअप। (ग)प्रयोगों के लिए जीयूआई । संक्षिप्त रूप: EAG = इलेक्ट्रोएंटेनोग्राफी; जीयूआई = ग्राफिकल यूजर इंटरफेस। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4:बायो-हाइब्रिड ड्रोन। (एक)बायो-हाइब्रिड ड्रोन जो रेशमी एंटीना पर आधारित है। (ख)सेंसर बाड़े के साथ बायो-हाइब्रिड ड्रोन । (ग)जैव-हाइब्रिड ड्रोन का विन्यास। स्केल बार(ए, बी)= 50 मिमी। संक्षिप्त नाम: CFRP = कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5:बमबारी से उत्तेजित डेस्क पर ईएजी डिवाइस की विशिष्ट सतत प्रतिक्रिया प्रोफ़ाइल। संक्षिप्त नाम: EAG = इलेक्ट्रोएंटेनोग्राफी। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 6
चित्र 6-बायो-हाइब्रिड ड्रोन का प्रायोगिक वातावरण और ईएजी डिवाइस की सिग्नल तीव्रता। (ए)जैव-हाइब्रिड ड्रोन के साथ प्रायोगिक वातावरण की छवि, जो गंध स्रोत से 90 सेमी की दूरी पर जमीन से 95 सेमी ऊपर मंडराती है। (ख)ड्रोन पर ईएजी डिवाइस और कमर्शियल गैस सेंसर के ठेठ संकेतों के बीच तुलना । (C)प्रत्येक कोण (एन = 1) पर ड्रोन पर सेंसर बाड़े को सुसज्जित किए बिना ईएजी डिवाइस की विशिष्ट सिग्नल तीव्रता। (घ)प्रत्येक कोण पर ड्रोन पर बाड़े के साथ ईएजी डिवाइस की औसत सिग्नल तीव्रता (एन = 3; व्यक्तिगत परीक्षण) । सिग्नल की तीव्रता की इकाई वी सी है और डी को26से संशोधित किया गया है । संक्षिप्त रूप: EAG = इलेक्ट्रोएंटेनोग्राफी; TVOC = कुल अस्थिर कार्बनिक यौगिकों। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 7
चित्र 7:बायो-हाइब्रिड ड्रोन द्वारा एक कमरे में गंध का पता लगाने और उनका पता लगाने के लिए मैन्युअल गंध उत्तेजना। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 8
चित्र 8-बायो-हाइब्रिड ड्रोन द्वारा गंध स्रोत स्थानीयकरण। (ए)जैव-हाइब्रिड ड्रोन के उड़ान क्षेत्र के सीलिंग कैमरे से दृष्टिकोण। (ख)ठेठ उड़ान प्रक्षेपवक्र,(सी)याव कोण, और(डी)ईएजी सिग्नल तीव्रता गंध स्रोत स्थानीयकरण के दौरान सर्पिल-सर्ज एल्गोरिदम का उपयोग करके । ये आंकड़े प्रतिनिधि परिणाम (एन = 1) हैं। ए-डी को तेरुत्सुकी एट अल26से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

पूरक वीडियो S1: जैव-हाइब्रिड ड्रोन का उपयोग करके मैन्युअल गंध उत्तेजना का प्रदर्शन। कृपया इस वीडियो को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।

Discussion

ईएजी उपकरणों वाले मोबाइल रोबोटों को पहली बार 25 साल पहले20विकसित किया गया था । तब से, ड्रोन सहित रोबोटिक प्रौद्योगिकियों में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है । इन तकनीकी प्रगति को ध्यान में रखते हुए, हमने हवा26में गंध का पता लगाने और स्थानीयकरण के लिए रेशममोथ एंटीना पर आधारित एक ईएजी डिवाइस के साथ एक स्वायत्त जैव-संकर ड्रोन विकसित किया। यह अध्ययन विकसित जैव-हाइब्रिड ड्रोन के संचालन और ड्रोन का उपयोग करके एक कमरे में गंध की मैनुअल उत्तेजना का पता लगाने को दर्शाता है।

इस अध्ययन में, चूंकि रेशममोथ एंटीना विद्युत प्रवाहकीय जेल का उपयोग करके इलेक्ट्रोड से जुड़े थे, हमने सत्यापित किया कि प्रत्येक एंटीना के दोनों सिरों ने डेस्क या ड्रोन पर ईएजी प्रयोगों को शुरू करने से पहले सुरक्षित रूप से इलेक्ट्रोड के साथ संपर्क किया। यदि प्रयोग के दौरान ईएजी डिवाइस से संकेत अचानक खो गए, तो एक शोधकर्ता पहले इलेक्ट्रोड के साथ एंटीना के कनेक्शन की जांच करेगा । यह संभव है कि यह समस्या ड्रोन पर ईएजी प्रयोगों में अधिक संभावना के साथ हुई हो। जबकि अलग रेशमी एंटीना की उम्र एक घंटे से अधिक है, क्योंकि जेल इस अध्ययन में एक दर्जन से दर्जनों मिनट में सूख गया, एंटीना और इलेक्ट्रोड के कनेक्टिंग बिंदुओं के लिए जेल के अलावा संकेत तीव्रता को ठीक करने में मदद कर सकता है।

इस अध्ययन में ड्रोन वीपीएस से लैस था जिसमें एक कैमरा और उड़ान स्थिरीकरण के लिए एक अवरक्त सेंसर शामिल था । हमने पाया कि ड्रोन एक चिकनी मंजिल पर मंडराने के दौरान बहती है, जो ड्रोन के शरीर के नीचे एक अवरक्त सेंसर की अस्थिरता का कारण हो सकता है । यही समस्या कभी-कभी तब पैदा होती थी जब टाइल जैसे चिकनी मंजिल वाले कमरे में इस ड्रोन का उपयोग करके प्रयोग किए गए थे। इसलिए, हमने फर्श को उठाए गए कालीनों से ढक दिया (हमने 45 सेमी × 45 सेमी क्षेत्र के चार रंग के कालीनों का उपयोग किया और ड्रोन के बहाव को कम किया। ड्रोन पर ईएजी प्रयोगों के उड़ान स्थिरीकरण के लिए यह प्रक्रिया उपयोगी पाई गई।

इस अध्ययन में जैव-संकर ड्रोन का महत्व गंध एकाग्रता और गंध स्रोतों की ओर इसके सेंसर प्रत्यक्षता को पहचानने की क्षमता में निहित है। ड्रोन ने एक पवन सुरंग के बाहर वास्तविक समय के गंध-एकाग्रता मतभेदों की पहचान की और सर्पिल-सर्ज एल्गोरिदम(चित्रा 8)का उपयोग करके स्रोत को स्थानीयकृत किया। सर्पिल-सर्ज एल्गोरिदम29,30 को पंख पुनर्प्रांत के दौरान पंख-स्थान जानकारी की आवश्यकता नहीं होती है और कम गति वाले लैमिनार प्रवाह30में कास्टिंग एल्गोरिदम की तुलना में इसकी अपेक्षाकृत उच्च विश्वसनीयता प्रदर्शित होती है। यह एल्गोरिदम पहले एक जमीन मोबाइल रोबोट30पर स्थापित किया गया था; हालांकि, एक हवा दिशा सेंसर को हवा दिशा पहचान की आवश्यकता थी । गंध जानकारी binarized था, और एकाग्रता की अनदेखी की गई थी ।

कीट एंटीना आधारित ड्रोन के लिए, बढ़ते अतिरिक्त सेंसर, जैसे पवन सेंसर, पेलोड और बैटरी की खपत के बीच एक व्यापार बंद है । इसके अलावा, ड्रोन पर EAG द्वारा पता लगाया गंध जानकारी अभी भी निर्धारित करने के लिए कि क्या यह एक सीमा25से अधिक मूल्यांकन किया गया था । इस अध्ययन में इस्तेमाल किए गए बायो-हाइब्रिड ड्रोन डिजाइन ने ईएजी डिवाइस की दिशा को ही बढ़ाया और हवा की दिशा सेंसर की जरूरत नहीं पड़ी । सेंसर प्रत्यक्षता ने ड्रोन को एक कमरे के वातावरण में सर्पिल आंदोलनों के दौरान गंध एकाग्रता जानकारी का उपयोग करने में सक्षम बनाया जो एक पवन सुरंग की तुलना में अधिक जटिल था। इस अध्ययन में एक बेलनाकार बाड़े का उपयोग किया गया था; हालांकि, भविष्य में एक अधिक विस्तृत और हल्के बाड़े विकसित किए जाने चाहिए।

हालांकि इस अध्ययन में जांच किए गए बायो-हाइब्रिड ड्रोन की कुछ सीमाएं हैं। उदाहरण के लिए, गंध स्रोत स्थानीयकरण की दूरी अभी भी सीमित थी। उनकी उच्च गतिशीलता के कारण, ड्रोन कई दसियों मीटर के क्रम में लंबी दूरी पर गंध की खोज करने में सक्षम होना चाहिए । हालांकि, कीट एंटीना आधारित जैव-हाइब्रिड ड्रोन द्वारा प्राप्त दूरी 2 एम26तक सीमित थी, और गंध स्रोत स्थानीयकरण परीक्षण सीमित स्थान25के साथ एक पवन सुरंग में आयोजित किए गए थे। खोज दूरी का विस्तार एक व्यावहारिक गंध का पता लगाने उड़ान मंच के विकास के लिए आवश्यक है ।

लंबी दूरी की खोजों (10 मीटर से अधिक) के लिए, एक उच्च सेंसर प्रत्यक्षता और एक कुशल गंध स्रोत स्थानीयकरण एल्गोरिदम की आवश्यकता होती है, यह देखते हुए कि गंध एकाग्रता और गंध पंख के जटिल वितरण को कमजोर करने की उम्मीद है। एक कीट के दो एंटीना का उपयोग करने से स्टीरियो संवेदन दिशात्मकता23को बढ़ा सकता है । वाणिज्यिक गैस सेंसर के साथ छोटे ड्रोन का उपयोग करके अधिकांश गंध स्रोत स्थानीयकरण प्रयोग एक ही सेंसर का उपयोग करके आयोजित किए गए थे, और ड्रोन पर एक ईएजी डिवाइस सरणी आयोजित नहीं की गई थी। इसलिए, छोटे ड्रोन के लिए एक ईएजी डिवाइस सरणी विकसित की जानी चाहिए ताकि उनकी गंध-संवेदन-अनुप्रयोग क्षमता को बढ़ाया जा सके । ईएजी डिवाइस सरणी एक कुशल गंध स्रोत स्थानीयकरण एल्गोरिदम के विकास को भी सुविधाजनक बनाएगी क्योंकि यह गंध पंख के अधिक सटीक स्थानीयकरण के लिए अनुमति देता है।

कीट एंटीना आधारित जैव-संकर गंध-पता लगाने वाले ड्रोन मौलिक और लागू दोनों अनुसंधान में योगदान देते हैं। मौलिक अनुसंधान के नजरिए से, इस तरह के ड्रोन को गंध स्रोत स्थानीयकरण एल्गोरिदम विकसित करने के लिए परीक्षण प्लेटफार्मों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। विभिन्न एल्गोरिदम पहले31प्रस्तावित किए गए हैं; हालांकि, दो आयामी गंध खोजों या वाणिज्यिक गैस सेंसरों का आयोजन करने वाले मोबाइल रोबोट का उपयोग करके परीक्षण प्लेटफार्मों ने सीमित प्रदर्शन का प्रदर्शन किया है। इन सेटअप में, प्रस्तावित एल्गोरिदम के लिए अपने प्रदर्शन को प्रदर्शित करना मुश्किल है। इस अध्ययन में जैव-हाइब्रिड ड्रोन ने गंध एकाग्रता मान्यता क्षमता के साथ-साथ सेंसर प्रत्यक्षता, संवेदनशीलता और चयनशीलता का प्रदर्शन किया। इसलिए, यह अधिक उन्नत या त्रि-आयामी गंध स्रोत स्थानीयकरण एल्गोरिदम में स्थापना के लिए महान वादा दिखाता है।

अनुप्रयोगों के संदर्भ में, जैव-हाइब्रिड ड्रोन को उन मिशनों पर तैनात किया जा सकता है जो जीवित जानवरों को आने में कठिनाई हो सकती है, जैसे विषाक्त रासायनिक/जैविक लीक, विस्फोटक सामग्री, और खोज और बचाव अभियानों का पता लगाना । इन मिशनों के लिए इस तरह के ड्रोन लागू करने के लिए, कीट एंटीना को लक्षित गंध स्रोतों में शामिल गंध अणुओं का पता लगाने की आवश्यकता होती है। रेशममोथ एंटीना को आनुवंशिक रूप से संशोधित किया जा सकता है32 महिला रेशममोथ सेक्स फेरोमोन के अलावा गंध अणुओं का पता लगाने की क्षमता है; इस प्रकार, ये अनुप्रयोग अब वास्तविकता बन रहे हैं।

Disclosures

लेखकों को खुलासा करने के लिए हितों का कोई टकराव नहीं है ।

Acknowledgments

इस काम को मुराटा साइंस फाउंडेशन के एक रिसर्च ग्रांट ने हिस्से में सपोर्ट किया । लेखक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के डिजाइन के साथ सहायता के लिए ड्रोन प्लेटफार्मों और प्रोग्रामिंग और असिस्ट टेक्नोलॉजी कंपनी, लिमिटेड, ओसाका, जापान के विकास में सहायता के लिए स्मार्ट रोबोटिक्स कं, लिमिटेड, टोक्यो, जापान को स्वीकार करना चाहते हैं । लेखक शुद्ध बमबारी प्रदान करने के लिए डॉ शिगेरू मात्सुयामा (ग्रेजुएट स्कूल ऑफ लाइफ एंड एनवायरमेंटल साइंसेज, त्सुकुबा विश्वविद्यालय) को भी धन्यवाद देना चाहेंगे; रेशममोथ प्रजनन के लिए समर्थन के लिए श्री ताकुया नाकाजो (आरकास्ट, टोक्यो विश्वविद्यालय); और रेशममोथ छवियों के अधिग्रहण का समर्थन करने के लिए श्री युसुके नोटोमी (ग्रेजुएट स्कूल ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी, टोक्यो यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस) ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Anemometer MK Scientific, Kanagawa, Japan DT-8880
Circulator IRIS OHYAMA Inc., Miyagi, Japan PCF-SC15T
Compact air pump AS ONE Corporation, Osaka, Japan NUP-1
Drone Shenzhen Ryze Tech Co., Ltd. Tello EDU Ryze Tech opens Tello EDU SDK. Our source code is based on SDK 2.0 Use Guide.
https://dl-cdn.ryzerobotics.com/downloads/Tello/Tello%20SDK%202.0%20User%20Guide.pdf
You can download python code (Tello3.py.) and develop flight programs.
EAG device Custom made The EAG device has custom software to measure signals and communicate with the PC.
Electrically conductive gel Parker Laboratories, NJ, USA Spectra 360
Ethanol FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, Ltd., Osaka, Japan 057-00456
Flowmeter KOFLOC, Kyoto, Japan RK1600R-12-B-Air-20
Gas sensor Sensirion AG, Stäfa, Switzerland SGP30 SGP30 breakout board can be used.
You can refer the Adafruit_SGP30 github library.
https://github.com/adafruit/Adafruit_SGP30
High-sealed storage bottle FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, Ltd., Osaka, Japan 290-35731
Microcontroller M5Stack, Shenzhen, China M5StickC
Purebred silkworm diet Nosan Corporation Life Tech Department, Kanagawa, Japan Sausage type
Silkmoth Ueda-sansyu, Nagano, Japan a hybrid strain of Kinshu × Showa
Solenoid valve Takasago Electric, Inc., Nagoya, Japan YDV-3-1/8
Wi-Fi access point Yamaha Corporation, Shizuoka, Japan WLX313

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Terutsuki, D., Uchida, T., Fukui, C., Sukekawa, Y., Okamoto, Y., Kanzaki, R. Electroantennography-based Bio-hybrid Odor-detecting Drone using Silkmoth Antennae for Odor Source Localization. J. Vis. Exp. (174), e62895, doi:10.3791/62895 (2021).

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