חרקים שבשליטת רובוט: פלטפורמת רובוט נייד על מנת להעריך את יכולת ריח המעקב של חרק

המטרה הכוללת של ניסוי זה היא להעריך את יכולת מעקב הריח של חרק המשמש כבקר של רובוט נייד. שיטה זו יכולה להתמודד עם אתגרים מרכזיים בתחום הביומדיקה, כגון כיצד לנצל חרקים בניווט רובוט נייד ביומימטי. היתרון העיקרי בטכניקה זו הוא שאנו יכולים להשתמש ישירות בחרק כבקר של רובוט נייד ולהעריך את יכולתו למצוא מקור ריח.

ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על הבנת המנגנונים הביולוגיים מאחורי התנהגויות אחרות מכיוון שחוקרים יכולים לשנות את הקשר החושי-מוטורי של חרק על הסיפון על ידי מניפולציה רובוטית. כדי להתחיל בניסוי, בחר תחילה עש משי בוגר בן יומיים עד שמונה ימים. הסר בעדינות את כל הקשקשים על המזונוטום באמצעות חתיכת רקמה רטובה או צמר גפן כדי לחשוף את הציפורן.

הדבק דבק על רצועת הפלסטיק בקצה הקובץ המצורף. לאחר מכן, הדביקו מעט דבק על פני המזונוטום החשוף, והקפידו לא לגעת בציר הכנף או בטגולות הכנף הקדמית. המתן חמש עד עשר דקות עד שהדבק כבר לא דביק.

הצמידו את המזונוטום של העש לחיבור. שמור את העש קשור על ידי עיגון החיבור למעמד. הניחו פיסת נייר מתחת לרגלי העש כדי לאפשר לו לנוח.

שטפו את פני השטח של כדור פוליסטירן לבן ומורחב במים כדי להסיר כל רמז אפשרי לריח או חזות. לאחר מכן, הפעל את המאוורר המספק אוויר להליכון. הכדור צריך לצוף כשני מילימטרים מעל תחתית הכוס.

בעזרת בורג, חבר את חוט הנחושת של חיבור העש למתקן בתא הטייס של הרובוט. ודא שהעש ממוקם עם זוג הרגליים האמצעיות במרכז הכדור. תוך שמירה על גובה הכדור זהה, התאם את המיקום האנכי של הקובץ המצורף כדי לאפשר לעש ללכת כרגיל על הכדור.

אם תרצה, בצע גירוי פרומון מין לעש הקשור כדי לבדוק את התנהגות ההליכה שלו. בדיקת התנהגות ההליכה של עש קשור היא קריטית במיקום אנכי מתאים של העש עם התנהגותו הלא סדירה או התנהגות הקריאה האופטית-חושית. שניהם משפיעים ישירות על תנועת הרובוט המתקבלת.

הפעל את האוויר של מנהרת רוח מסוג אוויר מושך והגדר את מהירות הרוח ל-0.7 מטר לשנייה. ודא שהטמפרטורה היא מעל 20 מעלות צלזיוס. הגדר את הריח במרכז מצב הרוח הצולבת ו -25 סנטימטרים במורד הרוח מלוח רשת.

הפעל את לוח המיקרו-בקר של הרובוט וצור חיבור טורי למחשב באמצעות Bluetooth. הפעל את ממשק התוכנית BioSignal בין המחשב לרובוט. לחץ על כפתור "אודות מכשיר" כדי לאשר את החיבור על ידי שליחת פקודה לרובוט דרך יציאת ה-COM שצוינה, ולאחר מכן בדוק שהודעה מוחזרת מהרובוט.

לחץ על כפתור מחיקת הזיכרון כדי להסיר את כל נתוני התנועה הקודמים בזיכרון הפלאש המובנה. לאחר מכן, לחץ על כפתור drivemode1 אינץ' כדי לשלוח את רווחי המנוע המוגדרים כברירת מחדל לרובוט. לחץ על don't drive"כדי לשלוח את הפקודה לרובוט לשתק עד לתחילת הניסוי.

הנח את הרובוט בעמדת ההתחלה 60 סנטימטרים במורד הזרם ממקור הריח. הפעל את המתג ללוח נהג המנוע. לאחר מכן, לחץ על כפתור ההקלטה במצלמת הווידאו כדי להתחיל בצילום וידאו.

לחץ על כפתור התחלת ההקלטה כדי לשלוח פקודת התחלה שתפעיל את הרובוט ובמקביל תתחיל להקליט את סיבוב הכדור לזיכרון הפלאש המובנה. הרובוט צריך להתחיל לנוע ולעקוב אחר פלומת הריח. כאשר הרובוט ממקם את מקור הריח או אינו מתמקם תוך ארבע דקות, לחץ על כפתורי עצירת ההקלטה "ואל תנהג" כדי לשלוח פקודות לעצור הן את הרובוט והן את ההקלטה.

לבסוף, לחץ על כפתור ההקלטה של מצלמת הווידאו כדי לעצור את צילום הווידאו. ניתן גם לשנות את מהירות הסיבוב והתרגום של הרובוט כדי לחקור את כישורי הפיצוי של החרק. כדי לבדוק את ההשפעה של רווחים מוטוריים אסימטריים, הגדר תחילה את הרווחים הסיבובים על ידי עריכת קובץ הפרמטרים בעורך הטקסט.

בתוכנת BioSignal, לחץ על setparam2 "כדי לקרוא את התצורה הערוכה. לאחר מכן, לחץ על drivemode2 "כדי לשלוח את הרווחים המניפולטיביים הללו לרובוט. כדי לתפעל את קלט הריח, שנה את הרווח בין קצות צינור היניקה.

לחלופין, הפוך את מיקומם כדי לשנות את ריכוז הריח המועבר לכל אנטנה. לבסוף, ניתן לשנות קלט חזותי על ידי כיסוי החופה בנייר לבן כדי לחסום 150 מעלות ו-90 מעלות של שדה הראייה האופקי והאנכי של העש על הסיפון בהתאמה. ההשוואה של התנהגויות מעקב אחר ריח בין עש ההולך בחופשיות לבין הרובוט הנשלט על ידי חרקים מוצגת כאן.

באותן נסיבות ריח, גם העש המהלך וגם הרובוטים השיגו שיעורי הצלחה של 100%למרות שהרובוט הציג מסלולים רחבים יותר בהשוואה לעש המהלך, לא היה הבדל משמעותי בזמן למיקום הריח. מערכת אספקת הריח נחוצה לאספקת זרימת הריח לאנטנות של העש המוגבה. ללא מערכת זו, הרובוט לא יכול היה להתמצא לעבר מקור הריח והמשיך להסתובב עד שהוא נעצר.

היעילות של קלט ריח דו-צדדי למעקב אחר ריחות הוערכה על ידי שינוי מיקום קצות הצינור. בהשוואה לפער הצינור הרחב הסטנדרטי של הבקרה, הרובוטים עברו מניפולציה כך שיהיה להם מרווח צינור צר, מרווח צינור רחב הפוך או פלט מנוע הפוך. הרובוט השיג 100% הצלחה בשני תנאי רוחב הפער, ללא הבדל משמעותי בזמן עד ללוקליזציה.

לעומת זאת, היפוך קצות הצינור הרחיב את המסלולים והגדיל את זמן הלוקליזציה, אם כי לא באופן משמעותי. לבסוף, במצב מוטורי הפוך, הרובוטים הסתובבו ברציפות, והאריכו משמעותית את זמן הלוקליזציה. לאחר השליטה, הטמעת עש משי בתא הטייס המונמך יכולה להיעשות תוך עשר דקות אם היא מבוצעת כראוי.

בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לטפל בעדינות בעש המשי לאורך כל הפעולה כדי למנוע נזק מיותר. בעקבות הליך זה, ניתן לבצע את הניסוי ארוך הטווח על מנת לענות על שאלות נוספות הנוגעות למנגנונים העומדים מאחורי התנהגויות אדפטיביות, כגון האם חרקים יכולים ללמוד להטיס את הגוף הרובוטי המניפולטיבי. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום מדעי המוח והרובוטיקה לחקור את המנגנונים של התנהגויות אדפטיביות ואת היישום לשליטה ברובוטים אוטונומיים.