Insect-máquina Sistema Híbrido: Controle de rádio remoto de um Beetle Livremente Aeronáutica (<em&gt; Torquata Mercynorrhina</em&gt;)

Resumo

Este protocolo descreve o processo de construção de um sistema híbrido inseto-máquina e a realização de estimulação elétrica sem fio dos músculos de vôo necessários para controlar o movimento de giro de um inseto voador.

Resumo

A ascensão de aparelhos eletrônicos digitais habilitados para rádio fez com que o uso de pequenos gravadores neuromusculares sem fio e estimuladores para estudar o comportamento de insetos em voo. Esta tecnologia permite o desenvolvimento de um sistema híbrido de inseto-máquina, utilizando uma plataforma de insetos vivendo descrito neste protocolo. Além disso, este protocolo apresenta a configuração do sistema e procedimentos experimentais de vôo livre para avaliar a função dos músculos do vôo em um inseto untethered. Para demonstração, alvo do músculo terceira axilar sclerite (3AX) para controlar e conseguir virar à esquerda ou à direita de um besouro voando. Um eléctrodo de fio de prata fina foi implantado no músculo 3ax em cada lado do besouro. Estes foram ligados às saídas de uma mochila sem fio (isto é, um estimulador eléctrico neuromuscular) montado no pronotum do besouro. O músculo foi estimulado em vôo livre, alternando o lado estimulação (esquerda ou direita) ou variando a stimulatiofrequência n. O besouro virado para o lado ipsilateral quando o músculo foi estimulado e exibiu uma resposta gradual para uma frequência cada vez maior. O processo de implantação e calibragem do volume do movimento sistema de câmera captura 3 dimensional precisa ser realizada com cuidado para evitar danos ao músculo e perder de vista o marcador, respectivamente. Este método é altamente benéfico para estudar vôo de insetos, uma vez que ajuda a revelar as funções do músculo do vôo de interesse em vôo livre.

Introdução

Um sistema híbrido inseto-máquina, muitas vezes referido como inseto ciborgue ou biobot, é a fusão de uma plataforma de insetos vivos com um dispositivo eletrônico montado em miniatura. O dispositivo eletrônico, que é comandado sem fio por um usuário remoto, emite um sinal elétrico para estimular eletricamente os locais neuromusculares no inseto por meio de eletrodos de fio implantados para induzir ações e comportamentos motores desejados pelo usuário. Nos estágios iniciais deste campo de pesquisa, os pesquisadores se limitaram a realizar o registro sem fio da ação muscular de um inseto, usando circuitos analógicos simples compostos por componentes montados na superfí....

Protocolo

1. animal Estudo

1. besouros traseiros individuais Mecynorrhina torquata (6 cm, 8 g) em recipientes de plástico separados com cama de aglomerados de madeira.
2. Alimentar cada besouro um copo de geléia de açúcar (12 ml) a cada 3 dias.
3. Manter a temperatura e humidade da sala de criação, a 25 ° C e 60%, respectivamente.
4. Testar a capacidade de vôo de cada besouro antes de implantar eletrodos de arame fino.
   1. Gentilmente jogar um besouro no ar. Se o besouro pode voar por mais de 10 segundos para 5 ensaios consecutivos, concluir que o besouro tem capacidades aéreas regulares e empregá-lo para experimentos voo seguinte. Para recupe....

Resultados

O procedimento de implantação de eléctrodos é apresentado na Figura 2, os eléctrodos de arame de prata fina foram implantados no músculo 3ax do besouro através de pequenos orifícios perfurados na cutícula macio sobre o músculo (Figuras 2d - e).. Este cutícula macia é encontrada logo acima da apodema do músculo basalar após a remoção da parte anterior do metepisternum (Figuras 2d - c). Os eletrodos foram .......

Discussão

O processo de implantação é importante, pois afeta a confiabilidade do experimento. Os eléctrodos deve ser inserido dentro do músculo a uma profundidade de 3 mm ou menos, dependendo do tamanho do besouro (evitando o contacto com os músculos próximas). Se os eletrodos tocar os músculos próximos, ações motoras indesejáveis ​​e comportamentos podem ocorrer devido à contração dos músculos próximos. Os dois eléctrodos deve ser bem alinhados para assegurar que não há curto-circuito ocorrer. Quando a fusão e reflui cera utiliz.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Besouro Mecynorrhina torquata	Reino do Besouro Taiwan		10 g, 8 cm, capacidade de carga útil é de 30% da massa corporal Aprovação de importação e uso pela Autoridade Agroalimentar e Veterinária de Cingapura (AVA; Código HS: 01069000, código do produto: ALV002).
Estimulador de mochila sem fio	Custom		TI CC2431 microcontroler A prancha é feita sob medida com base na prancha GINA do Prof. Kris Pister' s laboratório. O layout da placa GINA pode ser encontrado em      https://openwsn.atlassian.net/wiki/display/OW/GINA
Wii Controle remoto	Nintendo		Bluetooth controle remoto para enviar o comando para o operador laptop
BeetleCommander v1.8	Personalizado. Grupo Maharbiz na UC Berkeley e grupo Sato na NTU		Estabeleça a comunicação sem fio da mochila e do laptop do operador. Configure os parâmetros de estímulo e registre os dados posicionais. Visualize os dados do voo.
Estação base GINA	Grupo Kris Pister na UC Berkeley		TI MSP430F2618 e AT86RF231
Sistema de captura de movimento	VICON	T160	8 câmeras para uma arena de voo de 12,5 m x 8 m x 4 m
Sistema de captura de movimento	VICON	T40s	12 câmeras para uma arena de voo de 12,5 x 8 x 4 m
Micro bateria	Fullriver	201013HS10C	3,7 V, 10 mAh
Fita refletora retro	Reflexite	V92-1549-010150	Fita refletora V92, cor prata
Isolada com PFA Fio Prateado	Sistemas A-M	786000	127 µ m nu, 177,8 µ m revestido, 3 mm de chama prateada nua exposta nas pontas
Cabeçalho SMT Micro	SAMTEC	FTSH-110-01-L-DV	0.3 mm x 6 mm, dobre para fazer um controle deslizante de 3 mm de comprimento para prender o eletrodo no cabeçalho da placa de circuito impresso.
Cera			Fixa os eletrodos
Cera Dental	Vertex		Imobiliza o besouro Pino
de Inseto	ROBOZ	RS-6082-30	Tamanho  00; 0.3 mm Diâmetro da haste; 0.03 mm de largura da ponta; 38 mm Comprimento  Faça furos de guia de eletrodo na cutícula
Pinças	DUMONT	RS-5015	Padrão #5; .05 mm x .01 mm Tamanho da ponta; 110 mm Comprimento Tesoura de dissecação e implantação
	ROBOZ	RS-5620	Vannas Micro Tesoura de mola dissecadora; Reto; Borda de corte de 3mm; Largura da ponta de 0,1 mm; 3" de comprimento total  Dissecação e implantação
Ferro de solda potável	DAIYO	DS241	Reflow cera
de abelha Placa de aquecimento	CORNING	PC-400D	Cera de abelha derretida e cera dental
Lâmpada fluorescente	Philips	TL5 14W	Ilumine toda a arena de voo com 30 painéis (60 x 60 cm2). Cada painel tem 3 lâmpadas. 14 W, 549 mm x 17 mm

de Abelha