在我們更好地制造化學傳感器之前，利用生物學是我們能做的最好的事情，而最理想的是某種機器人與動物混合的機械人。

對機器人傳感的研究，一直都以人為中心的。我們大多數人都是通過視覺和3D來導航和體驗世界，所以機器人往往會被攝像頭和激光雷達等東西覆蓋。觸摸對我們來說很重要，聲音也一樣，所以機器人對觸覺和聽覺信息的理解也越來越好。

不過，嗅覺呢？

在大多數情況下，嗅覺對我們來說傳遞的信息并沒有那么多，所以雖然它在機器人技術中并沒有完全被忽略，但在大多數情況下，它肯定不是首選的傳感方式。

嗅覺傳感的部分問題在于，從技術角度來看，我們沒有一個好的方法來實現它。長期以來，這一直是一個挑戰，這也是為什么我們要么賄賂，要么欺騙狗、老鼠、禿鷲等動物，讓它們成為我們對空氣中化學物質的感應系統。如果它們能一直完全按照我們的要求去做，這就好了，但它們沒有，所以不是。

在我們更好地制造化學傳感器之前，利用生物學是我們能做的最好的事情，而最理想的是某種機器人與動物混合的機械人。我們已經看到了一些遠程控制昆蟲的嘗試，但事實證明，如果你不使用整個昆蟲，而只是找到一種方法來使用它的傳感系統，你可以簡化事情。

這便是今天我們要說的Smellicopter無人機——使用飛蛾天線追蹤氣味的無人機。

說實話，關于無人機本身，沒什么好說的。它是一個名為Crazyflie 2.0的開源無人機項目，還額外增加了一些現成的傳感器，用于避障和穩定。有趣的地方是幾個被動鰭，讓無人機一直指向風中，然后是傳感器，叫做電天線圖。

無人機的傳感器，被稱為電子天線圖，由一只Manduca sexta鷹蛾的"單根切除天線"和一個定制信號處理電路組成

要制作這樣的傳感器，你只需要從一只活的鷹蛾身上"收獲"一根天線。蛾子的天線是中空的，這意味著你可以把電極貼上去。每當天線中的嗅覺神經元（雖然它不再附著在飛蛾身上，但技術上仍然活著）遇到它們正在尋找的氣味時，它們就會產生電極接收到的電信號。將電極的另一端插入電壓放大器和濾波器，通過模數轉換器運行，你就得到了一個重量只有1.5克、功耗只有2.7毫瓦的化學傳感器。它的靈敏度明顯高于傳統的金屬氧化物氣味傳感器，而且體積更小，效率更高，是無人機的理想選擇。

為了定位氣味，Smellicopter使用了一種簡單的生物啟發方法，稱為橫風投擲，這涉及到橫向左右移動，然后在檢測到氣味時向前移動。下面是它的工作原理：

飛行器起飛到40厘米的高度然后懸停10秒，讓它有時間定位到上風向。嗅覺飛機開始向左和右橫風投擲。當檢測到揮發性化學物質時，嗅探器會在上風處激增25厘米，然后繼續投擲。只要風向相當一致，這種策略將使昆蟲或機器人每次激增越來越接近單一來源。

由于氣味是在空氣中傳播的，它們需要一點微風才能傳播得很遠，而Smellicopter除非在源頭的下風處，否則無法探測到它們。但是，這就是氣味的工作原理--即使你就在源頭旁邊，如果風從你這里吹向源頭，而不是反過來，你也可能聞不到它的氣味。

每當天線中的嗅覺神經元遇到它們要找的氣味時它們就會產生一個電信號，電極就會接收到這個信號。

這種傳感器還有一些其他的限制因素也要牢記。首先，它不是檢測有用的東西（比如爆炸物），而是要檢測漂亮花的氣味，因為飛蛾喜歡漂亮的花。其次，天線會在幾個小時內對你死心，因為它只有在組織還活著并比喻為踢的時候才會發揮作用。有趣的是，也許可以利用基于CRISPR的遺傳修飾來培育出對有用氣味有反應的天線的飛蛾，這將是一個絕妙的竅門。
編輯：hfy