進化した次世代型匂い追跡ドローン特別レポート

昆虫は、空気中で混じり合うさまざまな匂いの中から、自分が求める匂い源（交尾相手のフェロモンや餌場など）を見つけ出す高い能力を有しています。一方、人間にとっては離れた場所の匂い源を探し出すことは至難の業であり、機器等を用いても、匂い源の特定は非常に困難とされてきました。そんな中、信州大学学術188bet体育_188bet备用网址院（繊維学系）の照月大悟准教授と、千葉大学大学院工学188bet体育_188bet备用网址院の中田敏是准教授、同大学大学院融合理工学府博士後期課程２年（当時）の福井千海氏らの188bet体育_188bet备用网址グループは、生きたカイコガの触角を匂いセンサに用いて匂い源を探索する、世界最高性能のバイオハイブリッドドローンを開発しました。匂い追跡の精度と範囲を従来モデルよりも飛躍的に向上させ、５メートル先の匂い源探索に成功したこのドローンは、小型ドローンによる匂い源探索の世界記録を樹立しています。各所から取材が殺到し、国内外で大きな反響を呼んでいる今回の188bet体育_188bet备用网址について、照月准教授にお話をお聞きしました。（文?平尾 なつ樹）

?????　信州大学広報誌「信大NOW」第152号（2025.7.31発行）より

今回新たに開発した次世代匂い追跡ドローンは、従来2メートルだった探索範囲を５メートルに拡大し、さらには、匂い源探索精度（匂い源定位成功率）も2倍以上に向上しました。

照月准教授によると、今回開発したドローンのポイントは大きく2つあるといいます。

１つ目は、匂い源を探索する際に、“一時停止（ホバリング）”する動作を組み込んだことです。自然界で観測される昆虫も、常に動き続けるわけではなく、匂いの方向へ移動する動作と、方向を判断するために止まることを繰り返しながら、匂い源に向かうことが調べられています。

これをヒントに、新開発したドローンの動作の中に、戦略的に動きを停止させる動作を組み込み、回転と一時停止を交互に繰り返す「段階的回転アルゴリズム」を導入しました。機械は生物と違って動き続けることが可能なため、「わざわざ止まる動作をさせるという発想は見落とされがちな要素でした」と照月准教授は振り返ります。

しかし、空気中の匂い分布は複雑に変化するため、匂い源の方向を見失う「ノイズとなる信号が発生しやすい」といいます。

そのため、従来のドローンでは、匂い源を正しく判断できなくなる信号がセンサから検出されることもしばしばみられたそうです。今回一時停止する動作を組み込んだことで、こうしたノイズを「うまく均してやることにつながった」と照月准教授。急ぎすぎずに、一度止まってみたことが結果的に今回の世界新記録という結果を生んだといます。

次世代匂い追跡ドローンのもう1つのポイントは、匂いセンサに取り付けた特別なエンクロージャ（匂いを取り込むカバー）です。

カイコガが、自らの羽ばたきによって気流をコントロールし、自身の触角に選択的に匂いを誘導することができる一方で、ドローンはプロペラ飛行のため、機体全体が匂いに包まれてしまい、匂いが来る方向を正確に判断することができないという課題がありました。

この課題に対し、照月准教授らは流体力学的観点から気流を制御できる形状のエンクロージャを開発し、カイコガの羽ばたきの一部を再現したそうです。具体的には、先端を少し開いた形に工夫したことで、気流の流れを乱さずに匂いを誘導させることが可能となりました。

従来モデルでは左右90度の範囲で匂いを検出していたのが、今回のものは左右45度の範囲でより強く匂いを検出することができるようになったそうです。匂い検出の角度を絞ったことによって、匂い源がどの方向にあるのかを推定する精度が飛躍的に向上しました。