Article de méthode

Robot Insecte contrôlée: Une plate-forme de robot mobile pour évaluer la capacité Odor-suivi d'un insecte

DOI :

10.3791/54802

⸱

19 décembre 2016

 ,  , 
1Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo

Dans cet article

Résumé

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La capacité de localiser une source d'odeur est nécessaire pour la survie des insectes et devrait être applicable aux odeurs de suivi artificiel. Le robot d'insecte contrôlé est entraîné par un silkmoth réel et permet d'évaluer la capacité d'insectes odorante suivi par une plate-forme robotisée.

Résumé

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La localisation robotisée des sources d’odeurs a été un domaine difficile auquel on s’attendait à ce que les connaissances biologiques contribuent, car la recherche de sources d’odeurs est une tâche essentielle pour la survie de l’organisme. Les insectes sont des organismes bien étudiés en ce qui concerne le suivi des odeurs, et leurs stratégies comportementales ont été appliquées à des robots mobiles pour évaluation. Cette approche « bottom-up » est un moyen fondamental de développer des robots biomimétiques ; Cependant, les analyses biologiques et la modélisation des mécanismes comportementaux sont toujours en cours. Par conséquent, on ne sait toujours pas comment un tel système biologique fonctionne réellement en tant que contrôleur d’une plate-forme robotique. Pour répondre à cette question, nous avons développé un robot contrôlé par des insectes dans lequel un papillon de soie adulte mâle (Bombyx mori) conduit une voiture robot en réponse à des stimuli olfactifs ; Il peut être considéré comme un prototype d’un futur robot mimétique aux insectes. Dans le cockpit du robot, un papillon de soie attaché marchait sur une boule aéroportée et un capteur optique mesurait les rotations de la balle. Ces rotations se sont traduites par le mouvement du robot à deux roues. L’avantage de cette approche « hybride » est que les expérimentateurs peuvent manipuler n’importe quel paramètre du robot, ce qui permet d’évaluer la capacité de suivi des odeurs des insectes et fournit des suggestions utiles pour le suivi des odeurs par le robot. De plus, ces manipulations sont des moyens non invasifs de modifier la relation sensori-motrice d’un insecte pilote et constitueront une technique utile pour comprendre les comportements adaptatifs.

Introduction

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Les robots autonomes capables de trouver une source d’odeur peuvent être importants pour la sûreté et la sécurité de la société. Ils peuvent être utilisés pour la détection des victimes de catastrophes, de drogues ou de matières explosives dans un aéroport, ainsi que des déversements ou des fuites de matières dangereuses dans l’environnement. À l’heure actuelle, nous comptons entièrement sur des animaux bien dressés (par exemple, des chiens) pour ces tâches, et la localisation robotisée des sources d’odeurs devrait alléger la charge de travail de ces animaux. Trouver une source d’odeur est une tâche difficile pour les robots, car les odorisants sont distribué....

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Protocole

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1. Experimental animale

  1. Préparer une boîte en plastique pour garder les pupes de silkmoths mâles (B. mori) jusqu'à leur éclosion. Serviettes Mettre en papier au fond et des morceaux de carton autour de la paroi intérieure de la boîte (figure 1A).
    Remarque: Les morceaux de carton sont nécessaires pour les papillons adultes de tenir tout en étendant leurs ailes pendant eclosion (figure 1A).
  2. Silkmoth mâle Put (Bombyx mor i) pupes dans la boîte et les garder dans un incubateur jusqu'à ce eclosion sous 16 h: la lumière de 8 heures: cycle d' obscurité à 25 ° C.

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Résultats

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Nous présentons ici les caractéristiques de base du robot commandé par les insectes nécessaires à la localisation réussie d'une source de l'odeur. La comparaison entre le robot et silkmoths, l'efficacité du système de distribution d'odeur, et l'importance de olfactive bilatérale précise et les entrées visuelles sont examinés.

La comparaison des comportements odeur de suivi entre les mites librement marche et le robot d'insecte.......

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Discussion

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Les points les plus importants pour le contrôle réussie du robot par un silkmoth laissent la teigne marcher en douceur sur la boule d'air pris en charge et la mesure de manière stable la rotation de la balle. Par conséquent, attacher le silkmoth et le monter sur le ballon à la position appropriée sont les étapes critiques dans ce protocole. adhérence inappropriée de la teigne à la fixation ou mauvais positionnement de la teigne sur la balle va provoquer une pression contre nature sur elle, ce qui perturbe son compor.......

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

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Nous remercions Shigeru Matsuyama de nous avoir fourni du bombykol purifié. Ce travail a été soutenu par la Société japonaise pour la promotion de la science KAKENHI (subventions 22700197 et 24650090) et le Human Frontier Science Program (HFSP).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Papillon de soie adulte mâle (Bombyx mori)Élevé à partir d’œufs, ou acheté sous forme de nymphes.
IncubateurPanasonicMIR-254Stockez les pupes ou les papillons adultes à une température constante, 238 L.
Boîte en plastiqueSunplatecO-3Stocker les pupes ou les papillons de nuit adultes, 299 & fois ; 224 & fois ; 62 mm L & fois ; W & fois ; H.
Filde cuivre de 2 mm de diamètre pour la fixation. N’importe quelle barre rigide peut être utilisée comme alternative pour fabriquer l’attache pour attacher un papillon de soie.
Feuille plastiqueKokuyoVF-1420NVendue sous forme de film de rétroprojecteur d’une épaisseur de 0,1 mm. Utiliser à l’extrémité de l’accessoire.
PinceComme un5SAEnlever les écailles sur le thorax.
AdhésifKonishiG17Collez un papillon de soie à l’accessoire.
Robot contrôlé par des insectesCustom Bearing untapis roulant gonflable, un capteur optique, des cartes de microcontrôleur basées sur AVR sur mesure et deux moteurs sans balais à courant continu. Il est alimenté par 8 & fois ; AA et 3 & ; Batteries 006P.
MicrocontrôleurAtmelATMEGA8Un composant du robot contrôlé par des insectes.
Souffleur à courant continuNidecA34342-55Un composant du robot contrôlé par des insectes pour faire flotter un ballon dans un tapis roulant gonflable.  ;
Ventilateur DCMinebea1606KL-04W-B50Un composant du robot contrôlé par les insectes pour aspirer l’air contenant une odeur.
Capteur de souris optiqueAgilent technologiesHDNS-2000Un composant du robot contrôlé par insectes, obtenu à partir d’une souris optique (M-GUWSRSV, Elecom, Japon).
Moteur BrushlessMaxonEC-45Un composant du robot contrôlé par des insectes pour l’entraînement d’une roue.
polystyrène blancUn composant du robot contrôlé par les insectes. Diamètre 50 mm, masse environ 2 g.
Bombykol :
(E,Z)-10,12-hexadécadien-1-ol		Shin-Etsu chemicalSynthèse personnalisée.
n-hexaneWako085-00416Solvant pour bombykol.
SoufflerieCustomPulling-air type, taille 1 800 & times ; 900 & times ; 300 mm L & times ; W & fois ; H.
Programme BioSignalCustomUn programme permettant d’établir une communication série entre le robot contrôlé par des insectes et un PC via Bluetooth. Utilisé pour envoyer des commandes de démarrage/arrêt du robot ou pour configurer les propriétés de son moteur.  ;
CaméscopeSonyHDR-XR520VCapturez les mouvements du robot.
Boule en

Références

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  1. Murlis, J., Jones, C. D. Fine-scale structure of odor plumes in relation to insect orientation to distant pheromone and other attractant sources. Physiol Entomol. 6, 71-86 (1981).
  2. Vergassola, M., Villermaux, E., Shraiman, B. I. 'Infotaxis' ....

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Mots-clés

Contr leur de sphinx du thuyaballe support e par airmesure par capteur optiqueinstallation de souffleriestimulation par ph romonesmanipulation du gain moteuralt ration de l entr e olfactive

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