बायो-हाइब्रिड ड्रोन गंध का उपयोग करके नेविगेट करने के लिए रेशम कीट कीट मोथ एंटीना का उपयोग करता है

शोधकर्ताओं ने कीटों से जैविक गंध सेंसर के साथ रोबोटिक तकनीक को एकीकृत करके एक गंध-संवेदी जैव-हाइब्रिड ड्रोन विकसित किया

परंपरागत ड्रोन नेविगेशन के लिए दृश्य सेंसर का उपयोग करते हैं। हालांकि, नमी, कम रोशनी और धूल जैसी पर्यावरणीय परिस्थितियां उनकी प्रभावशीलता में बाधा डाल सकती हैं, जो आपदा से त्रस्त क्षेत्रों में उनके उपयोग को सीमित करती हैं। जापान के शोधकर्ताओं ने सिल्कवर्म कीटों से गंध-संवेदी एंटीना के साथ रोबोटिक तत्वों को मिलाकर एक उपन्यास बायो-हाइब्रिड ड्रोन विकसित किया है। उनका नवाचार, जो जैविक संवेदी तंत्र के साथ रोबोट की चपलता और सटीकता को एकीकृत करता है, नेविगेशन, गैस सेंसिंग और आपदा प्रतिक्रिया में ड्रोन की प्रयोज्यता को बढ़ा सकता है।

तकनीकी प्रगति ने नेविगेशन, गैस सेंसिंग, इन्फ्रास्ट्रक्चर और ट्रांसपोर्टेशन, इमेजिंग और आपदा प्रतिक्रिया सहित विभिन्न अनुप्रयोगों के साथ ड्रोन के विकास का नेतृत्व किया है। ड्रोन में परंपरागत नेविगेशन सिस्टम थर्मल इमेजिंग और लाइट डिटेक्शन और रेंजिंग (LIDAR) जैसे दृश्य सेंसर पर निर्भर करते हैं। हालांकि, पर्यावरणीय स्थिति जैसे कि कम प्रकाश, धूल और नमी उनके कार्य से समझौता कर सकती है, अधिक बहुमुखी विकल्पों की आवश्यकता को उजागर करती है।

प्रकृति में, जानवरों, पक्षियों और कीटों में एक अंतर्निहित नेविगेशन प्रणाली होती है जो गंध की उनकी भावना के आधार पर होती है जो उन्हें खाद्य स्रोतों का पता लगाने, शिकारियों से बचने और संभावित साथियों को आकर्षित करने में मदद करती है, जिससे उनके समग्र अस्तित्व को बढ़ावा मिलता है। कीड़े, विशेष रूप से पुरुष पतंगों में, दूरियों से पवनबोन सेक्स फेरोमोन का पता लगा सकते हैं, जो कुछ मामलों में, गंध-स्रोत स्थानीयकरण के रूप में जाना जाने वाली प्रक्रिया के माध्यम से कई किलोमीटर तक विस्तारित होता है।

जैव-हाइब्रिड ड्रोन जो इन जैविक संवेदी तंत्रों को उन्नत कृत्रिम मशीनरी के साथ एकीकृत करते हैं, मौजूदा रोबोटिक प्रौद्योगिकियों से जुड़ी चुनौतियों पर काबू पाने में महत्वपूर्ण वादा करते हैं।

इस संदर्भ में, मैकेनिकल इंजीनियरिंग और रोबोटिक्स विभाग के एसोसिएट प्रोफेसर डिगो तेरुत्सुकी के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम, टेक्सटाइल साइंस एंड टेक्नोलॉजी के संकाय, शिंघू विश्वविद्यालय, जापान, के साथ एसोसिएट प्रोफेसर तोश्युकी नाकाता और चिहिरो फुकुई के साथ चिबा विश्वविद्यालय, जापान से जापान, जापान, जापान, जापान, जापान, जापान, जापान, जापान, जापान, जापान, जापान से, एक उपन्यास बायो-हाइब्रिड ड्रोन विकसित करने के लिए रेशम कीट कीट मोथ एंटीना का उपयोग किया है, जो गंध संवेदन में सक्षम है और ट्रैकिंग। यह अध्ययन 5 फरवरी, 2025 को एनपीजे रोबोटिक्स पत्रिका में ऑनलाइन प्रकाशित किया गया था।

अध्ययन के पीछे उनकी प्रेरणा के बारे में बताते हुए, डॉ। टेरुत्सुकी कहते हैं, “हमारी टीम जैव-हाइब्रिड ड्रोन विकसित करना जारी रखती है जो जीवित कीट एंटीना को गंध सेंसर तत्वों के रूप में उपयोग करते हैं। इस शोध में, हम अपने गंध-ट्रैकिंग ड्रोन के प्रदर्शन को नाटकीय रूप से बढ़ाने के लिए जीवित जीवों के गतिशील आंदोलनों और तंत्रों को शामिल करने का प्रयास करते हैं। हमने इस अध्ययन को इस विश्वास के साथ शुरू किया कि ये प्रगति अधिक प्रभावी गंध का पता लगाने और बचाव संचालन में अनुप्रयोगों को व्यापक बनाने में सक्षम होगी। ”

इससे पहले, शोधकर्ताओं ने उच्च संवेदनशीलता और विशिष्टता के साथ कीट एंटीना पर आधारित एक इलेक्ट्रान्टेनोग्राफी (ईएजी) सेंसर से लैस एक जैव-हाइब्रिड ड्रोन विकसित किया था। हालांकि, इसके अनुप्रयोग दो मीटर से कम की छोटी पहचान सीमा द्वारा सीमित थे। वर्तमान अध्ययन में, टीम ने कीटों में जैविक प्रक्रिया की नकल करने वाले तंत्रों को शामिल करके प्राथमिक संस्करण को बढ़ाया है। खोज सटीकता में सुधार करने के लिए गंध-ट्रैकिंग प्रक्रिया के दौरान कीड़े रुक-रुक कर रुक-रुक कर रुकते हैं। हालांकि, रोबोटिक गंध-खोज मॉडल में उनके ऑपरेशन में ऐसे ठहराव की कमी होती है जो उनके पता लगाने की सीमा को प्रभावित कर सकते हैं।

इसे संबोधित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक “स्टेप्ड रोटेशन एल्गोरिथ्म” पेश किया, जो गंध संवेदन के दौरान कीटों की नकल करता है, जिससे पता लगाने की सटीकता में काफी सुधार होता है। उन्होंने इलेक्ट्रोड और ईएजी सेंसर को भी अधिक प्रभावी ढंग से रेशम कीड़ा मोथ एंटीना की संरचना को समायोजित करने के लिए फिर से डिज़ाइन किया। लाभ-संपूर्ण (विद्युत संकेत तीव्रता के लिए उत्तरदायी) ईएजी सेंसर और कीट एंटीना के बीच सहज इंटरफ़ेस ने सिस्टम के प्रदर्शन और संचालन में काफी सुधार किया।

इसके अतिरिक्त, टीम ने एयरफ्लो प्रतिरोध को कम करने के लिए एक फ़नल-आकार के बाड़े का उपयोग किया और इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्जिंग से शोर के हस्तक्षेप को कम करने के लिए बाड़े के अंदर एक प्रवाहकीय कोटिंग लागू किया। इन संशोधनों के परिणामस्वरूप विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों और गंधक सांद्रता के तहत बेहतर गंध-स्रोत संवेदन हो गया, जिसमें 5 मीटर तक की प्रभावी पहचान सीमा होती है।

गंध-संवेदी जैव-हाइब्रिड ड्रोन की विविध प्रयोज्यता संभावित रूप से महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे में गैस रिसाव का पता लगाने, शुरुआती आग का पता लगाने, ड्रग्स और विस्फोटक जैसे खतरनाक पदार्थों का पता लगाने और बचाव संचालन में सुधार करके बेहतर आपदा प्रतिक्रिया को सक्षम करने में हवाई अड्डों पर सार्वजनिक सुरक्षा को बढ़ा सकती है।

यह तकनीक भौगोलिक क्षेत्रों में विशेष रूप से उपयोगी हो सकती है जो बचाव उद्देश्यों के लिए भूकंप जैसी प्राकृतिक आपदाओं से अधिक प्रवण हैं। “परंपरागत रूप से, खोज और बचाव प्रयासों ने संकट में व्यक्तियों का कुशलता से पता लगाने में सक्षम एक निश्चित तकनीक की अनुपस्थिति के कारण मैनुअल दृश्य खोजों पर भरोसा किया है। इस अध्ययन में विकसित उन्नत बायो-हाइब्रिड ड्रोन में उत्तरदाताओं को ओडर्स को ट्रैक करके तेजी से बचे लोगों का पता लगाने में सक्षम बनाने की क्षमता है, अंततः हर दूसरे की गिनती होने पर अधिक जान बचाने के लिए। ” डॉ। तेरुत्सुकी ने निष्कर्ष निकाला।