Drone bio-híbrido de detección de olores basado en electroantennografía utilizando antenas Silkmoth para la localización de fuentes de olor

El dron bio híbrido con las antenas de la humedad de seda puede trabajar con una herramienta eficiente de detección de moléculas de olor y una plataforma de vuelo adecuada para desarrollar algoritmos de localización de fuentes de olor. La principal ventaja es que el dron bio híbrido tiene un sensor de directividad hacia las fuentes de olor, debido a que equipa la carcasa del sensor. Comience aislando las antenas de polilla de seda usando tijeras post mortem sin anestesia.

Corte ambos lados de las antenas aisladas de polilla de seda y use el gel conductor de electricidad para unirlos a los electrodos recubiertos de plata y cloruro de plata de la parte de detección del dispositivo de electroantennografía o EAG. Conecte el tubo de vidrio que contiene bombykol al sistema de estimulación de olores, asegurándose de que la bomba ya esté encendida. Construya el tubo de vidrio de tal manera que su punta esté a 10 milímetros de distancia de las antenas de boca de seda en el dispositivo EAG.

Configure la placa de escape de 60 milímetros de diámetro 30 milímetros detrás del dispositivo EAG para estabilizar el flujo de aire y evitar el estancamiento de feromonas. Encienda el dispositivo EAG y, a continuación, ejecute el programa de adquisición de datos en el PC. Presione el botón de tierra en el menú de registro para decidir el estado experimental y, a continuación, presione el botón de inicio de registro para la adquisición de datos. Cinco segundos después de presionar el botón de inicio de registro, inicie las estimulaciones de olor.

Presione el botón de detención de registro en la interfaz gráfica de usuario, o GUI, para detener la grabación. Aísle las antenas de polilla de seda con tijeras post mortem y corte ambos lados de las antenas. Conecte las antenas aisladas a los electrodos recubiertos de plata y cloruro de plata de la parte de detección del dispositivo EAG utilizando gel conductor eléctrico.

Conecte el tubo de vidrio que contiene bombykol al sistema de estimulación de olores con la bomba ya encendida. Fije el tubo de vidrio de modo que el tubo y su punta estén paralelos al borde del escritorio y directamente sobre él, respectivamente. Configure el circulador de tal manera que el centro del ventilador esté a 15 centímetros del borde del escritorio.

Ajuste la velocidad del viento del circulador a una o mínima potencia presionando el botón de la consola. Monte el dispositivo EAG en el dron. Conecte el PC al punto de acceso Wi-Fi.

Encienda el dispositivo EAG y el dron. Ejecute el programa de control de drones en la PC. Después de que la luz en el dron parpadee en amarillo, presione el botón de comando SDK en el menú de comandos en la GUI de la PC para ejecutar el comando y luego presione el botón de despegue en la GUI para flotar el dron sobre el suelo. Después de presionar el botón de vuelo en el menú de registro, para decidir el estado experimental, presione el botón de inicio de registro para esa adquisición.

Presione el botón de detención de registro en la GUI para detener la grabación. Inserte la parte de detección del dispositivo EAG en la carcasa del sensor. Establezca la distancia entre la punta de los electrodos y la punta de la carcasa como 10 milímetros.

Conectado a las antenas aisladas de la polilla de seda a los electrodos como se describió anteriormente y montar el dispositivo EAG con el cierre del sensor en el dron. Coloque el dron sobre el dron para que comience un movimiento de giro de aproximadamente 90 grados hacia la izquierda y la derecha. Estimule el dispositivo EAG en el dron utilizando goteros de polietileno que contengan bombykol durante estos movimientos.

Realice este paso un total de cuatro veces. Se observó que el dispositivo EAG propuesto respondía de manera reproducible a las estimulaciones de olor. El dron equipado con el dispositivo EAG flotaba a la altura de 95 centímetros del piso y a una distancia de 90 centímetros de la fuente de olor.

Se registraron las señales típicas del dispositivo EAG y el sensor de gas en el dron. Para el dron sin un gabinete de sensor, la intensidad de la señal a 180 grados, cuando el dron miraba en la dirección opuesta a la fuente de olor, era ocasionalmente más alta que la de cero grados. Sin embargo, para el dron equipado con el gabinete, la intensidad de la señal del EAG a cero grados se hizo más alta que la de 180 grados.

Los resultados indicaron que el dron detectó bombykol en el aire fuera de un túnel de viento e identificó la dirección de la pluma de olor mediante movimientos pivotantes. La localización de la fuente de olor se llevó a cabo en base a este algoritmo de búsqueda en espiral utilizando el dron bio híbrido. La trayectoria del dron, los ángulos de guiñada y las señales EAG durante la localización de la fuente de olor se registraron para su análisis.

Las señales EAG mostraron que el tiempo de detección, incluidos los tiempos de respuesta y recuperación, del dispositivo EAG en el dron fue de aproximadamente un segundo. El desarrollo con el dron bio híbrido ha allanado el camino para construir una plataforma eficiente de detección de moléculas de olor en el campo de la robótica bio híbrida.