Med mælkebøtten som inspiration har ingeniører i Washington udviklet en lillebitte batterifri sensor, der kan svæve for vinden.
En drone kan droppe hundredvis af sensorer ad gangen, der fordeler sig over et større areal. Her lægger de sig til rette som små, soldrevne målestationer, der kan indsamle data om f.eks. temperatur, luftfugtighed, lufttryk og sollys.
»Vi efterligner biologien, hvor variation faktisk er en 'feature' og ikke en 'bug'. For planter er der ingen garanti for, at deres voksested i år vil være lige så velegnet næste år, så de har brug for at sprede deres frø for at helgardere,« siger Thomas Daniel, professor i biologi ved University of Washington, der er medforfatter til den videnskabelige artikel Wind dispersal of battery-free wireless devices, som er publiceret i Nature.
Hver af de svævende sensorer er 30 gange tungere end et mælkebøttefrø, som vejer et milligram. Ingeniørerne har udstyret sensorerne med en faldskærm, så sensoren kan svæve op til 100 meter væk efter et drop fra en drone. Svæveevnen er afprøvet med mere end 75 prototyper, der er blevet kastet ud både med håndkraft eller ved brug af droner på universitetets campus.
I første omgang var faldskærmen en 2D-efterligning af mælkebøttefrøets karakteristiske børster, også kaldet fnok, men fald-eksperimenterne viste, at polymer-børsterne bøjede sig for meget, når der kom mere vægt på sensoren. I stedet blev den forbundet med en ring i spidsen, så den endelige udformning minder mere om et cykelhjul end et mælkebøttefrø. Faldskærmen på hver sensor er desuden varieret en anelse for at give endnu større spredning med vinden fra et enkelt drone-drop.
Foruden den skræddersyede faldskærm er nyttelasten i fnokken udelukkende bygget af standardelementer,
»Vi viser, at man kan bruge hyldevarer til at skabe bittesmå ting. Vores prototype viser, at en drone kan udløse tusindvis af enheder på en gang. Vinden vil bære dem alle på en lidt forskellig måde, og grundlæggende kan man skabe et netværk af 1.000 sensorer med ét enkelt drop. Det vil kunne forandre hele feltet for opmåling, fordi det i dag ville tage månedsvis at placere så mange sensorer manuelt,« siger hovedforfatter til artiklen, Shyam Gollakota, der er professor ved Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering ved University of Washington.
Foruden svævelængden skal faldskærmen også optimere fnokken til at lande med solpanelerne pegende opad, og det lykkes i 95 procent af tilfældene, lyder det. Et egentligt batteri ville være for tungt, og sensorerne lukker helt ned om natten. Men inden for kampvægten på 30 milligram er det lykkedes at få plads til en kapacitor, der hver morgen trigger en opstart af hele systemet, når solcellerne leverer strøm nok.
Hvert svævende fnok kan bære på op til fire sensorer og bruger solpaneler til at drive elektronikken ombord. De har hver en trådløs forbindelse, som kan udveksle data på op til 60 meters afstand. Da fnokke kan flyve op til 100 meter, kan dataindsamlingen ikke udelukkende foregå fra en central enhed. Da forskerne selv kan bevæge sig rundt på det trods alt begrænsede areal med sensorer, kan dataindsamlingen også foregår med droner, der flyver i mønster over arealet.
Derudover er der planer om at bygge en næste generation af sensorfnokke, som kan skifte form efter droppet fra dronen, så de kan ændre den retning, de falder. Der kunne også være tale om at skifte til en kugleform efter landingen, så de som en slags bittesmå vindhekse får større mobilitet eventuelt kombineret med en mulighed for at påvirke den retning, de bevæger sig.
