Oggi i droni utilizzano sensori visivi come telecamere termiche e sistemi LiDAR per la navigazione. Tuttavia, le condizioni ambientali avverse, come scarsa illuminazione, polvere e umidità, possono ridurre la loro efficacia, rendendo questi dispositivi inutilizzabili durante le operazioni di soccorso. Non è però il caso del drone sviluppato dal team di ricercatori dell’Università di Shinshu e dell’Università di Chiba (Giappone), che grazie alla sua innovazione “ispirata” alle falene è in grado di navigare utilizzando l’olfatto.
Il drone bio-ibrido che utilizza le antenne delle falene per navigare tra gli odori
Pur integrando tecnologie all’avanguardia come sistemi di navigazione avanzati, sensori per il rilevamento dei gas, imaging termico con LiDAR, i droni restano vulnerabili alle condizioni meteorologiche, che possono infatti compromettere il funzionamento dei loro sensori, influenzando negativamente tutte le operazioni di soccorso che dipendono specificamente dai droni.
Se però questi dispositivi volanti funzionassero come gli insetti, questo problema verrebbe meno. Gli insetti, infatti, si affidano all’olfatto per individuare fonti di cibo, sfuggire ai predatori e trovare un partner. Le falene maschio, in particolare, sono in grado di rilevare i feromoni emessi dalle femmine a chilometri di distanza, dimostrando un’eccezionale sensibilità agli odori.
Ispirandosi proprio alle falene, un team di ricercatori guidato dal professor Daigo Terutsuki (Università di Shinshu) e dai professori Toshiyuki Nakata e Chihiro Fukui (Università di Chiba) ha realizzato un drone all’avanguardia che, grazie a un sensore di elettroantennografia (EAG) collegato alle antenne di una falena, è in grado di rilevare le sostanze odorose con estrema precisione, proprio come fanno gli insetti.
Nuovo algoritmo a rotazione e ulteriori innovazioni
A dire il vero, questo non è il primo drone sviluppato dal team di ricercatori. In passato, avevano già creato un drone bio-ibrido equipaggiato con un sensore EAG collegato alle antenne di alcuni insetti. Nonostante offrisse un’elevata sensibilità e specificità, il sensore del dispositivo funzionava entro un raggio di circa due metri. Per ovviare a questo problema, il team ha perfezionato la tecnologia “incorporando ulteriormente i meccanismi che imitano il processo biologico degli insetti“, si legge nel comunicato stampa.
Come hanno osservato i ricercatori, durante il tracciamento degli odori gli insetti si fermano a intervalli regolari per affinare la ricerca. “I modelli robotici di ricerca degli odori, invece, non prevedono queste pause nel loro funzionamento, e ciò può influire negativamente sul loro raggio di rilevamento“. Pertanto, i ricercatori hanno introdotto nel nuovo drone un algoritmo di “rotazione a passi” che simula le pause naturali degli insetti durante la ricerca di odori, migliorando notevolmente la precisione del drone.
Inoltre, sono stati riprogettati gli elettrodi e il sensore EAG per adattarsi meglio alla struttura delle antenne di falena. Grazie alla fusione tra sensori elettronici e biologici, è stato possibile ampliare il raggio di rilevamento fino a cinque metri. Infine, un’ulteriore modifica è stata l’adozione di una struttura a imbuto per ridurre la resistenza dell’aria e l’applicazione di un rivestimento conduttivo per minimizzare le interferenze elettrostatiche.
Applicazioni pratiche: dalla sicurezza ai soccorsi
Come sottolineato dal professor Daigo Terutsuki, questo drone potrebbe rappresentare un’innovazione cruciale nelle operazioni di emergenza. “Tradizionalmente, gli sforzi di ricerca e soccorso si sono basati su ricerche visive manuali a causa dell’assenza di una tecnologia definitiva in grado di localizzare in modo efficiente le persone in difficoltà. Questo drone bio-ibrido ha il potenziale per consentire ai soccorritori di localizzare rapidamente i sopravvissuti tracciando gli odori“.
Stando ai ricercatori, questo drone “potrebbe rivoluzionare il rilevamento di fughe di gas nelle infrastrutture critiche, nonché migliorare la sicurezza pubblica negli aeroporti rilevando sostanze pericolose come droghe ed esplosivi.
