후각 검색을위한 자율 로봇에 곤충 Electroantennogram 센서를 사용하여

우리는 자율 로봇에서 EAG(electroantennogram) 형태로 곤충 안테나를 사용하기 위한 프로토콜을 설명합니다. 당사의 실험적인 설계로 하루 이내에 안정적인 녹음이 가능하며 최대 10Hz까지 개별 냄새 패치를 해결할 수 있습니다. 후각 검색을위한 EAG 센서의 효율성은 로봇을 냄새 소스로 운전하는 것으로 입증됩니다.

이 절차의 전반적인 목표는 전체 곤충 제제의 전기도 또는 EEG를 기록하고 곤충 안테나를 후각 로봇의 바이오 센서로 사용하는 것입니다. 이것은 먼저 스티로폼 블록에 동물을 묶음으로써 이루어집니다. 두 번째 단계는 두 개의 EAG 전극, 참조 전극을 곤충의 목에 배치하고 안테나 끝에 기록 피펫을 배치하는 것입니다.

다음으로, 전극은 적절한 신호 증폭 및 필터링을 통해 전기 생리학 보드에 연결됩니다. 마지막 단계는 모바일 로봇에 EAG 준비물을 장착하는 것입니다. 궁극적으로, 실제 동물과 동일한 센서를 사용하여 냄새 발생원에 대한 후각 탐색을 보여주는 결과를 얻을 수 있습니다.

이 로봇 플랫폼은 곤충의 후각 코팅과 후각 탐색에 대한 가설을 테스트하기 위한 직접적인 수단을 제공합니다. 소비세 및 안테나 E를 기반으로 하는 기존 방법과 비교하여 오늘 소개할 기술의 장점은 더 오랜 기간 동안 안정적인 녹음이 가능하다는 것입니다. 전체 곤충 제제의 EAG를 기록하려면 먼저 농축 표백제 용액에 10-20 분 동안 담가 두 개의 은선을 염소 처리 한 다음 나중에 헹굽니다.

이 과정은 전극이 분극되는 것을 방지합니다 : 전극으로 화재 광택 모세관에서 유리 전극을 만드십시오, 극성 화재 연마는 전극으로 염소화 된 은선의 긁힘을 방지합니다. 다음으로, 수컷 나방을 이산화탄소로 마취시키고 머리가 위에서 튀어 나온 스티로폼 블록 안에 넣고 곤충의 머리를 화가의 테이프로 목에 묶고 기준 전극 역할을하는 은선을 목에 삽입합니다. 실체 현미경 아래에서 안테나의 끝부분과 밑면에 있는 화가의 테이프를 얇게 만들어 안테나 중 하나를 고정시킵니다.

수술 용 가위로 안테나의 원위 2-3 부분을 잘라냅니다. 그런 다음 마이크로 매니퓰레이터를 사용하여 안테나의 절단 끝 근처에 유리 전극을 배치합니다. 집게로 유리 모세관의 끝부분을 잘라내어 안테나의 절단 팁보다 약간 큰 직경을 얻습니다.

유리 피펫에 완충 용액을 채웁니다. 그런 다음 마이크로 매니퓰레이터를 사용하여 안테나의 절단된 끝을 유리 모세관에 삽입합니다. 마지막으로, 기록 전극 역할을 하는 은선을 유리 모세관 마운트의 가장 큰 끝부분에 밀어 넣어 전체 준비물을 장착합니다.

그것은 곤충 전극과 마이크로 매니퓰레이터를 로봇 상단에 나사로 고정된 금속판에 끼우는 것입니다. 텍스트 프로토콜에 설명 된대로 EAG 출력 전압을 로봇의 확장 보드에 적합한 범위로 조정하도록 하드웨어 인터페이스를 설계합니다. 간단히 고입력 임피던스 증폭기, 저역 및 고역 통과 필터, 2단계 증폭기를 포함합니다.

그런 다음 전극을 차동 EAG 입력에 연결합니다. 녹음 전극을 프리의 반전 입력에 연결하십시오 amp긍정적인 EEG를 얻기 위해 liifier. 맞춤형 c plus plus 소프트웨어는 신호 감지 및 로봇 제어를 위한 그래픽 사용자 인터페이스와 다양한 기능을 구현하기 위해 개발되었습니다.

신호 감지는 빠르고 신뢰할 수 있는 페로몬 감지를 가능하게 하는 신경 메커니즘을 모델링하여 수행할 수 있습니다. mths에서 생물학을 모방하여 mths에서 안테나로부터 입력을 받는 중추 뉴런은 여기 억제의 전형적인 발사 패턴으로 페로몬에 반응합니다 신호 감지를 달성하려면 텍스트 프로토콜에서 찾을 수 있는 미분 방정식으로 뉴런 모델을 구현합니다. 페로몬 히트는 3개의 연속적인 interspike 간격으로 정의되는 흥분의 폭발이 발생할 때마다 감지합니다.

70밀리초보다 작으면 350밀리초 이상의 인터스파이크 간격으로 정의된 억제가 뒤따릅니다. 페로몬 펄스에 반응하는 EEG는 측정 시스템이 최대 10헤르츠의 페로몬 펄스를 분해할 수 있음을 보여줍니다. EAG는 전체 곤충 제제의 시간 경과에 따른 안정성을 테스트하기 위해 페로몬 자극에 대한 반응으로 주기적으로 기록되었습니다.

절제 및 더듬이와 비교하여 전체 곤충 제제는 근무일 내에 우수한 안정성을 보여줍니다. 대조적으로, 격리된 안테나에 기록된 EEG는 시간이 지남에 따라 급격히 감소하여 신호가 단 1.5시간 후에 초기 값의 절반으로 떨어집니다. 이번에 의존성은 수명이 2시간인 기하급수적 감소로 설명됩니다.

마지막으로, 반응 형 검색 전략을 사용하여 냄새 소스를 검색하는 EAG 로봇 플랫폼의 기능이 테스트되었습니다. 검색 전략은 페로몬이 감지될 때마다 역풍 서지와 나선형 주조를 결합합니다. 냄새 소스가없는 감지가 없으면 EAG는 감지가 거의 또는 전혀 없이 거의 0으로 유지되며 로봇은 나선형 주조를 수행하고 일반적으로 목표 위치에 도달하기 전에 검색 공간을 떠납니다.

반대로, 냄새 소스와 함께 EAG는 감지되지 않은 침묵 기간과 얽힌 감지로 인한 활동의 폭발을 나타냅니다. 나선형 주조는 주로 기둥 윤곽에서 발생하며 냄새가 사라졌을 때 기둥 중심선을 재배치하는 효율적인 전략으로 보입니다. 이 비디오를 시청한 후에는 벽 곤충 제제에서 전자 텔레그램을 기록하는 방법과 후각 로봇에서 곤충 안테나를 사용하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.