基于丝蛾触角的电触角图谱生物混合型嗅探无人机用于气味源定位

带有蚕蛾触角的生物混合无人机可作为高效的气味分子检测工具，并为开发气味源定位算法提供合适的飞行平台。其主要优势在于，由于配备了传感器外壳，该生物混合无人机对气味源具有传感器指向性。首先使用死后解剖剪（无需麻醉）分离蚕蛾触角。

剪下分离的家蚕蛾触角的两侧，并使用导电胶将其连接到电触角图谱（EAG）设备传感部分的镀银/氯化银电极上。将含有蚕蛾醇的玻璃管连接至气味刺激系统，确保泵已开启。安装玻璃管，使其尖端距离EAG设备上的家蚕蛾触角10毫米。

将直径为60毫米的排气板设置在EAG装置后方30毫米处，以稳定气流并防止信息素滞留。打开EAG装置，然后在计算机上运行数据采集程序。在日志菜单中按下接地按钮以确定实验状态，然后按下日志开始按钮以启动数据采集。按下日志开始按钮5秒后，开始进行气味刺激。

按下图形用户界面（GUI）上的日志停止按钮，以停止记录。使用解剖剪在死亡后的蚕蛾上分离触角，并剪下触角的两侧。使用导电胶将分离的触角连接到EAG装置传感部分的银-氯化银涂层电极上。

将装有蚕蛾醇的玻璃管连接到气味刺激系统，并确保泵已开启。调整玻璃管的位置，使其管体与桌面边缘平行，管尖正对桌面边缘上方。调节循环器，使风扇中心距离桌面边缘15厘米。

通过按下控制台上的按钮，将循环风扇的风速设置为一档或最低功率。将EAG设备安装到无人机上。将电脑连接到Wi-Fi接入点。

打开EAG设备和无人机。在PC上运行无人机控制程序。当无人机上的指示灯呈黄色闪烁后，在PC端图形用户界面（GUI）的命令菜单中按下SDK命令按钮以执行指令，然后按下GUI上的起飞按钮，使无人机在地面之上悬停。按下飞行按钮后，在日志菜单中为确定实验状态，按下日志开始按钮以开始数据采集。

按下图形用户界面上的日志停止按钮以停止记录。将EAG装置的感应部分插入传感器外壳中。设置电极尖端与外壳尖端之间的距离为10毫米。

按照前述方法将家蚕触角连接到电极上，并将EAG装置连同传感器罩固定在无人机上。操控无人机悬停，使其开始向左右两侧进行约90度的摆动运动。在无人机摆动过程中，使用含有蚕蛾醇的聚乙烯滴管刺激无人机上的EAG装置。

此步骤总共进行四次。观察到所提出的EAG装置对气味刺激具有可重复的响应。配备EAG装置的无人机在距离地面95厘米的高度和距离气味源90厘米的位置悬停。

记录了无人机上EAG设备和气体传感器的典型信号。对于未安装传感器外壳的无人机，当无人机朝向与气味源相反方向（180度）时，信号强度偶尔高于朝向气味源（0度）时的信号强度。然而，对于配备外壳的无人机，EAG在0度时的信号强度高于180度时的信号强度。

结果表明，无人机在风洞外的空气中检测到了蚕蛾性信息素（bombykol），并通过旋转运动识别了气味羽流的方向。基于该螺旋搜索算法，利用生物混合无人机实现了气味源定位。实验记录了无人机在定位过程中的运动轨迹、偏航角以及EAG信号，用于后续分析。

触角电位信号显示，搭载在无人机上的触角电位检测装置对气味分子的检测时间（包括响应时间和恢复时间）约为1秒。该生物混合型无人机的研发为构建高效的野外生物混合机器人嗅觉检测平台开辟了道路。