Het detecteren van gevaarlijke gassen in ingestorte gebouwen als gevolg van aardbevingen of explosies en het lokaliseren van slachtoffers op moeilijk bereikbare plaatsen behoren tot de gebruiksscenario's van de Smelling Nano Aerial Vehicle (SNAV), een nanodrone ontworpen en gemaakt door de onderzoekers Santiago Marco en Javier Burgués van de Faculteit der Natuurkunde van de Universiteit van Barcelona en het Instituut voor Bio-engineering van Catalonië (IBEC).

Een drone is een vliegtuig dat op afstand bestuurd wordt. Nanodrones zijn operationele platforms die minder dan 250 gram wegen.

De SNAV-nanodrone, voor het eerst beschreven in een artikel in het tijdschrift Sensoren , weegt 35 gram en is ontworpen om te vliegen en gassen te identificeren in scenario's die andere afgelegen voertuigen niet kunnen navigeren. Het heeft nanometrische MOX-gassensoren die kunnen reageren op gassen zoals koolmonoxide (CO) of methaan (CH ₄ ) en andere organische vluchtige stoffen (ethanol, aceton, benzeen, enzovoort.), met een detectiedrempel in de orde van grootte van een deel per miljoen in volume (ppmv).

Anders dan andere grotere gadgets, SNAV kan werken in binnenruimten en kan werken in grote ruimtes waar de chemische emissiebron moeilijk toegankelijk is (valse plafonds, luchtkanaalsystemen, enzovoort.).

SNAV:van het opsporen van giftige gassen tot het redden van slachtoffers

Dit nieuwe apparaat zou vooral nuttig zijn bij "reddingsoperaties in ingestorte gebouwen als gevolg van aardbevingen en explosies. SNAV kan giftige gassen detecteren en zelfs de verbindingen die bewusteloze slachtoffers uitademen, en zoeken naar drugs of explosieven op moeilijk bereikbare plaatsen, " zegt Santiago Marco, hoofdonderzoeker bij IBEC en lid van de afdeling Elektronische en Biomedische Technologie van de UB, die het nieuwe onderzoek leidde.

In deze situaties na een aardbeving of explosie, reddingsteams hebben meestal getrainde honden om slachtoffers te vinden. De mogelijkheid om bij deze taken autonome robots in te zetten is een nieuwe optie.

"Terrestrische robots richtten het zoeken op het gebied van op chemische signalering gebaseerde lokalisatie. de mogelijkheid om nanodrones te gebruiken vergroot het vermogen en de snelheid van de robots om zich binnen een binnenruimte te verplaatsen en obstakels zoals trappen te overwinnen, " zegt Marco, hoofd Intelligente signalering voor sensorsystemen in de bio-engineering, UB-IBEC.

De effecten van turbulentie en navigatieproblemen overwinnen

Beperkingen met betrekking tot gewicht en gebruik van de nanodrone en de negatieve effecten van turbulentie van de rotor op de sensorsignalen zijn grote buigpunten voor het ontwerp en de technische ontwikkeling van nanodrones zoals SNAV. Om het negatieve effect van turbulentie te verslaan, die het proces voor het verkrijgen van gegevens beïnvloedt, het UB-IBEC-team paste signaalproceduretechnieken toe die nuttige informatie verkrijgen van de sensoren in de SNAV.

Een ander kritisch punt is de zelflokalisatie van de nanodrone in actiescenario's. In het algemeen, het besturingsmechanisme van drones die grote afstanden vliegen in open ruimten is gebaseerd op een gps-navigatiesysteem. Echter, dit is geen haalbare optie voor apparaten die binnen binnenruimten vliegen.

"De nieuwe nanodrone heeft versnellingsmeters en gyroscopen die helpen bij het navigeren, maar zonder de verwachte precisie voor lokalisatie. Daarom, deze functie is gebaseerd op een reeks van zes radiofrequentiezendontvangers die zich op bekende posities bevinden, en een zendontvanger op dezelfde drone. Met dit systeem kunnen we de nanodrone naar de gewenste positie vliegen, " zegt Javier Burgués (UB-IBEC), eerste auteur van de studie.

Nieuwe algoritmen geïnspireerd op dierlijk gedrag

Als onderdeel van de studie, het UB-IBEC-team van experts werkte aan het SNAV-platform, het kalibreren van de sensoren en het controleren van de functies ervan, evenals het programmeren van de algoritmen voor gegevensverwerking, communicatie en robotnavigatie. Alle proeven met robotnavigatie van SNAV werden uitgevoerd aan de Universiteit van Örebro (Zweden) in samenwerking met de experts Víctor Hernández en Achim J. Lilienthal.

De onderzoekers zijn van plan om bio-geïnspireerde navigatie-algoritmen te verkennen op basis van, bijvoorbeeld, op het gedrag van insecten zoals muggen of motten. "Een andere lijn waaraan we willen werken, is de fusie van gegevens van meerdere gassensoren om de selectiviteit naar bepaalde interessante verbindingen te vergroten. In dit geval onderzoekers zouden werken aan experimenten in complexe scenario's en met chemische interferenties, ', zegt SantiagoMarco.