Hier wird ein Protokoll zum Aufbau eines automatischen Geräts vorgestellt, das einen Affen zur Durchführung der flexiblen Reach-to-Grasp-Aufgabe führt. Das Gerät kombiniert eine 3D-Übersetzungsvorrichtung und einen Drehtisch, um mehrere Objekte in einer beliebigen Position im 3D-Raum darzustellen.
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Methodenartikel
Entwurf und Verwendung eines Geräts zur Darstellung von Greifobjekten im 3D-Arbeitsbereich
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Das Erreichen und Greifen sind hochgekoppelte Bewegungen, und ihre zugrunde liegende neuronale Dynamik wurde in den letzten zehn Jahren weithin untersucht. Um das Erreichen und Greifen von Codierungen zu unterscheiden, ist es wichtig, unterschiedliche Objektidentitäten unabhängig von ihren Positionen darzustellen. Präsentiert wird hier das Design eines automatischen Geräts, das mit einem Drehtisch und einem dreidimensionalen (3D) Übersetzungsgerät montiert wird, um dieses Ziel zu erreichen. Der Drehtisch schaltet verschiedene Objekte, die unterschiedlichen Grifftypen entsprechen, während das 3D-Übersetzungsgerät den Drehtisch im 3D-Raum transportiert. Beide werden unabhängig von Motoren angetrieben, so dass Zielposition und Objekt beliebig kombiniert werden. Inzwischen werden die Flugbahn- und Grifftypen des Handgelenks über das Motion Capture System bzw. Touchsensoren aufgezeichnet. Darüber hinaus werden repräsentative Ergebnisse beschrieben, die erfolgreich ausgebildete Affen mit diesem System nachweisen. Es wird erwartet, dass dieser Apparat Forschern erleichtern wird, Kinematik, neuronale Prinzipien und Gehirn-Maschine-Schnittstellen im Zusammenhang mit der Funktion der oberen Gliedmaßen zu studieren.
Einleitung
Verschiedene Apparate wurden entwickelt, um die neuronalen Prinzipien zu untersuchen, die dem Erreichen und Greifen der Bewegung bei nichtmenschlichen Primaten zugrunde liegen. Bei der Erreichung von Aufgaben, Touchscreen1,2, Bildschirmcursor durch einen Joystick gesteuert3,4,5,6,7, und Virtual Reality Technologie8 , 9 , 10 wurden alle für die Präsentation ....
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Protokoll
Alle verhaltens- und chirurgischen Eingriffe entsprachen dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren (China Ministry of Health) und wurden vom Animal Care Committee der Zhejiang University, China, genehmigt.
1.Montage des 3D-Übersetzungsgeräts
- Bauen Sie einen Rahmen der Größe 920 mm x 690 mm x 530 mm mit Aluminium-Bauschienen (Querschnitt: 40 mm x 40 mm).
- Sichern Sie vier Sockel an den beiden Enden der Y-Schienen mit Schrauben (M4) (Abbildung 1B).
- Befestigen Sie zwei Y-Schienen parallel auf der Oberseite des Rahmens, indem Sie die vier Sockel mit Schrauben an den vi....
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Ergebnisse
Die Größe des kompletten Arbeitsbereichs des Geräts beträgt 600 mm, 300 mm und 500 mm in x-, y- und z-Achsen. Die maximale Belastung der 3D-Übersetzungsvorrichtung beträgt 25 kg, während der Drehtisch (einschließlich des Schrittmotors) 15 kg wiegt und mit einer Geschwindigkeit von bis zu 500 mm/s transportiert werden kann. Die kinematische Präzision des 3D-Übersetzungsgeräts beträgt weniger als 0,1 mm und das Geräusch des Geräts weniger als 60 dB.
Um den Nutzen des Systems zu demonstrieren, wi.......
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Diskussion
Der hier beschriebene Verhaltensapparat ermöglicht eine versuchsweise Kombination unterschiedlicher Griff- und Greifbewegungen (d.h. der Affe kann unterschiedlich geformte Objekte an beliebigen 3D-Positionen in jeder Studie erfassen). Dies wird durch die Kombination eines benutzerdefinierten Drehtisches, der verschiedene Objekte umschaltet, und einer linearen Übersetzungsvorrichtung erreicht, die den Drehtisch an mehrere Positionen im 3D-Raum transportiert. Darüber hinaus konnten die neuronalen Signale des Affen, die Flu.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Wir danken Herrn Shijiang Shen für seinen Rat zur Gerätekonstruktion und Frau Guihua Wang für ihre Unterstützung bei der Tierpflege und -ausbildung. Diese Arbeit wurde unterstützt durch das National Key Research and Development Program of China (2017YFC1308501), die National Natural Science Foundation of China (31627802), die Public Projects of Zhejiang Province (2016C33059) und die Fundamental Research Funds for the Zentrale Universitäten.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Active X-rail | CCM Automation technology Inc., China | W50-25 | Effektiver Verfahrweg, 600 mm; Belastung, 25 kg |
| Aktive Y-Schiene | CCM Automation Technology Inc., China | W60-35 | Effektiver Verfahrweg, 300 mm, Last 35 kg |
| Aktive Z-Schiene | CCM Automation Technology Inc., China | W50-25 | Effektiver Verfahrweg, 500 mm; Belastung 25 kg |
| Lager | Taobao.com | 6004-2RSH | Acrylgehäuse |
| kundenspezifische mechanische Bearbeitung | TT-C | Acryl | |
| Verbindungsring | CCM Automation Technology Inc., China | 57/60-W50 | |
| Verbindungswelle | CCM Automation Technology Inc., China | D12-700 | Durchmesser, 12 mm; Länge, 700 mm |
| Membrankupplung | CCM Automation Technology Inc., China | CCM 12-12 | Innendurchmesser, 12-12 mm |
| Membrankupplung | CCM Automation Technology Inc., China | CCM 12-14 | Innendurchmesser, 14-12 mm |
| Elektrischer Schleifring | Semring Inc., China | SNH020a-12 | |
| Kundenspezifische mechanische Bearbeitung | TT-L | Acryl | |
| Motion Capture System | Motion Analysis Corp. US | Eagle-2.36 | |
| Neuronales Signalerfassungssystem | Blackrock Microsystems Corp. US | Cerebus | |
| NI Datenerfassungsgerät | National Instruments, US | USB-6341 | |
| Objekt | Kundenspezifische mechanische Bearbeitung | TT-O | Acryl |
| Passive Y-Schiene | CCM Automation Technology Inc., China | W60-35 | Effektiver Verfahrweg, 300 mm; Belastung 35 kg |
| Passive Z-Schiene | CCM Automation technology Inc., China | W50-25 | Effektiver Verfahrweg, 500 mm; Belastung 25 kg |
| Sockel | CCM Automation Technology Inc., China | 80-W60 | |
| Schlauchpumpe | Longer Inc., China | BT100-1L | |
| Planetengetriebe | CCM Automation Technology Inc., China | PLF60-5 | Flansch, 60x 60 mm; Untersetzungsverhältnis, 1:5 |
| Rechtwinkliger Dreiecksrahmen | CCM Automation Technology Inc., China | 290-300 | |
| Rotator | Kundenspezifische mechanische Bearbeitung | TT-R | Acryl |
| Servomotor | Yifeng Inc., China | 60ST-M01930 | Flansch, 60 mal; 60 mm; Drehmoment, 1,91 N· m; für Y- und Z-Schienen |
| Servomotor | Yifeng Inc., China | 60ST-M01330 | Flansch, 603 mal; 60 mm; Drehmoment, 1,27 N· m; für X-Schienenwelle |
| Kundenspezifische mechanische Bearbeitung | TT-S | Acryl | |
| Schrittmotor | Taobao.com | 86HBS120 | Flansch, 86 mal 86 mm; Drehmoment, 1,27 N· m; Antrieb Drehteller |
| Berührungssensor | Taobao.com | CM-12X-5V | |
| Tricolor LED | Taobao.com CK017, RGB | ||
| T-förmige Verbindungsplatine | CCM Automation Technology Inc., China | 110-120 |
Referenzen
- Leone, F. T., Monaco, S., Henriques, D. Y., Toni, I., Medendorp, W. P. Flexible Reference Frames for Grasp Planning in Human Parietofrontal Cortex. eNeuro. 2 (3), (2015).
- Caminiti, R., et al. Early coding of reaching: f....
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Nachdrucke und Genehmigungen
