Aqui apresentamos um protocolo para construir um aparelho automático que orienta um macaco para realizar a tarefa flexível de alcance-a-agarrar. O aparelho combina um dispositivo de translação 3D e uma tabela de giro para apresentar vários objetos em uma posição arbitrária no espaço 3D.
É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.
Artigo de método
Design e uso de um aparelho para apresentação de objetos Graspable no espaço de trabalho 3D
Neste artigo
Resumo
Resumo
Alcançar e agarrar são movimentos altamente acoplados, e sua dinâmica neural subjacente tem sido amplamente estudada na última década. Para distinguir as codificações de alcance e apreensão, é essencial apresentar diferentes identidades de objetos independentemente de suas posições. É apresentado aqui o projeto de um instrumento automático que seja montado com uma tabela de giro e um dispositivo translacional tridimensional (3D) para conseguir este objetivo. A tabela de giro alterna objetos diferentes correspondentes a diferentes tipos de aderência, enquanto o dispositivo translacional 3D transporta a tabela de giro no espaço 3D. Ambos são conduzidos independentemente pelos motores de modo que a posição e o objeto do alvo sejam combinados arbitrariamente. Enquanto isso, a trajetória do punho e os tipos de aderência são gravados através do sistema de captura de movimento e sensores de toque, respectivamente. Além disso, os resultados representativos que demonstram com sucesso o macaco treinado usando este sistema são descritos. Espera-se que este aparelho facilite pesquisadores para estudar a cinemática, os princípios neurais e as interfaces cérebro-máquina relacionadas à função do membro superior.
Introdução
Vários aparelhos foram desenvolvidos para estudar os princípios neurais subjacentes ao alcance e apreensão do movimento em primatas não humanos. Em alcançar tarefas, tela de toque1,2, cursorde tela controlado por um joystick3,4,5,6,7e tecnologia de realidade virtual8 , 9 anos de , 10 foram todos empregados para apresentar alvos 2D e 3D, respectivamente. Par....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Protocolo
Todos os procedimentos comportamentais e cirúrgicos conformados com o guia para o cuidado e uso de animais de laboratório (Ministério da saúde da China) e foram aprovados pelo Comitê de cuidados com animais na Universidade de Zhejiang, China.
1. montagem do dispositivo translacional 3D
- Construir um quadro de tamanho 920 mm x 690 mm x 530 mm com trilhos de construção em alumínio (secção transversal: 40 mm x 40 mm).
- Fixe quatro pedestais nas duas extremidades dos trilhos Y com parafusos (M4) (Figura 1b).
- Fixar dois trilhos em Y na superfície superior do quadro em paralelo, fixando os....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Resultados
O tamanho do espaço de trabalho completo do aparelho é de 600 mm, 300 mm e 500 mm em eixos x, y e z, respectivamente. A carga máxima do dispositivo translacional 3D é 25 quilogramas, quando a tabela de giro (que inclui o motor de piso) for ponderada 15 quilogramas e puder ser transportada em uma velocidade de até 500 mm/s. A precisão cinemática do dispositivo translacional 3D é inferior a 0,1 mm e o ruído do aparelho é inferior a 60 dB.
Para demonstrar a utilidade do sistema, o macaco é treina.......
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Discussão
O aparelho comportamental é descrito aqui permite uma combinação de julgamento de diferentes movimentos de alcance e agarramento (ou seja, o macaco pode agarrar objetos de forma diferente em qualquer locais arbitrários em 3D em cada julgamento). Isto é conseguido através da combinação de uma tabela de giro feita encomenda que comuta objetos diferentes e um dispositivo translacional linear que transporte a tabela de giro às posições múltiplas no espaço 3D. Além disso, os sinais neurais do macaco, trajetória do punho e for.......
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Agradecemos ao Sr. Shijiang Shen por seu Conselho sobre o design de aparelhos e a Sra. GUIHUA Wang por sua assistência com cuidados com animais e treinamento. Este trabalho foi apoiado pelo programa-chave nacional de pesquisa e desenvolvimento da China (2017YFC1308501), a Fundação Nacional de ciência natural da China (31627802), os projetos públicos da província de Zhejiang (2016C33059), e os fundos de pesquisa fundamentais para o Universidades centrais.
....Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Tecnologia de automação CCM X-rail ativa | Inc., China | W50-25 | Curso efetivo, 600 mm; Carga, 25 kg |
| Trilho Y ativo | CCM Automation technology Inc., China | W60-35 | Curso efetivo, 300 mm, Carga 35 kg |
| Trilho Z ativo | CCM Automation technology Inc., China | W50-25 | Curso efetivo, 500 mm; Carga 25 kg |
| Rolamento | Taobao.com | 6004-2RSH | Caixa de acrílico |
| Processamento mecânico personalizado | TT-C | Acrílico | |
| Anel de conexão | CCM Automation technology Inc., China | 57/60-W50 | |
| Eixo de conexão | CCM Automation technology Inc., China | D12-700 | Diam., 12 mm;Comprimento, 700 mm |
| Acoplamento de diafragma | CCM Automation technology Inc., China | CCM 12-12 | 12-12 mm |
| CCM Automation technology Inc., China | CCM 12-14 | Diâmetro interno, anel deslizante elétrico de 14-12 mm | |
| Semring Inc., China | SNH020a-12 | acrílica | |
| Processamento mecânico personalizado | TT-L | Sistema | |
| captura de movimento | Motion Analysis Corp. US | Eagle-2.36 | |
| Sistema de aquisição de sinal neural | Blackrock Microsystems Corp. US | Cerebus | |
| NI Dispositivo DAQ | National Instruments, US | USB-6341 | |
| Objeto | Processamento mecânico personalizado | TT-O | Acrílico |
| Passivo Trilho | Y CCM Automation technology Inc., China | W60-35 | Curso efetivo, 300 mm; Carga 35 kg |
| Trilho Z passivo | CCM Automation technology Inc., China | W50-25 | Curso efetivo, 500 mm; Carga 25 kg |
| Pedestal | CCM Automation technology Inc., China | 80-W60 | |
| Bomba peristáltica | Longer Inc., China | BT100-1L | |
| Redutor planetário | CCM Automation technology Inc., China | PLF60-5 | Flange, 60 vezes; 60 mm; Taxa de redução, quadro |
| triângulo retângulo | CCM Automation technology Inc., China | 290-300 | |
| Rotador | Processamento mecânico personalizado | TT-R | Servo |
| motor | Yifeng Inc., China | 60ST-M01930 | Flange, 60 vezes; 60 mm; Torque, 1.91 N· m; para o servo motor Yifeng Inc. do Y-trilho e do Z-trilho |
| , flange de China | 60ST-M01330 | , 60× 60 mm; Torque, 1.27 N· m; para o eixo do X-trilho | |
| Processamento mecânico feito sob encomenda | acrílico | de TT-S | |
| Taobao.com | 86HBS120 | , 86× 86 mm; Torque, 1.27 N· m; Sensor de toque de mesa giratória | |
| de condução Taobao.com | CM-12X-5V | ||
| LED tricolor | Taobao.com | CK017, | |
| CCM Automation technology Inc., China | 110-120 |
Referências
- 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....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Reimpressões e permissões
