Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

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

Published: December 19, 2016 doi: 10.3791/54802
Automatic Translation
1, 1, 1
1Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo

Summary

היכולת למקם מקור ריח היא הכרחית להישרדות חרק והוא צפויה לחול על מעקב ריח מלאכותי. הרובוט שבשליטת החרקים מונע על ידי silkmoth בפועל ומאפשר לנו להעריך את יכולת מעקב הריח של חרקים באמצעות פלטפורמה רובוטית.

Protocol

1. בעלי חיים הניסיונות

  1. הכן קופסת פלסטיק כדי לשמור על גלמים של silkmoths זכר (B. מורי) עד eclosion שלהם. מגבות נייר שמים בתחתית ופיסות קרטון סביב הקיר הפנימי של (איור 1 א) התיבה.
    הערה: פיסות הקרטון נחוצות העש המבוגר להחזיק תוך הארכת כנפיהם במהלך eclosion (איור 1 א).
  2. גלמים שים silkmoth הזכר (Bombyx מור i) בתיבה ולשמור אותם באינקובטור עד eclosion תחת 16-hr: אור 8-hr: חושך מחזור של 25 מעלות צלזיוס.
    הערה: הזכר וגלמים הנקבה יכולה להיות מופלים על ידי סימונים סקס על הבטן (איור 1 ב).
  3. אסוף עש זכר בוגר לאחר eclosion ולהעביר אותם לתוך קופסה חדשה.
  4. שמור על עש למבוגרים באינקובטור תחת 16-hr: אור 8-hr: חושך מחזור ולהפחית את הטמפרטורה ל 15 מעלות צלזיוס כדי להפחית את פעילותם לפני הניסוי.

2. היא קושרת Silkmoth

  1. המצאה של קובץ מצורף עבור קשירה (איור 2 א)
    הערה: הקובץ המצורף מורכב חוטי נחושת עם פס של יריעת פלסטיק דקה בקצהו. זה מבטיח את התנועה-גחון הגבי של החזה בזמן הליכה (תרשים 2B).
    1. כן רצועת יריעת פלסטיק דקה, 2 × מ"מ 40 (עובי: 0.1 מ"מ), ולקפל אותו באמצע.
    2. צרף רצועת המקופל אל קצה חוט נחושת עם דבק.
    3. לכופף את קצה הרצועה והמקופלת במקומות שבם החזה של silkmoth מצורף.
  2. השתמש עש מבוגר (2-8 ימים) במהלך תקופת האור לצורך הניסוי.
    הערה: רגישות פרומון מאוד תלויה שעון היממה 18. בגלל B. מורי הוא עש יומי, חייבת להתבצע הניסוי בתקופת האור.
  3. בעדינות להסיר את כל הכף על הדורסאל חזה (mesonotum) באמצעות פיסת רקמה רטובה (או צמר גפן) ולחשוף את לציפורן של mesonotum (איור 2 ג).
  4. דבק דבק על רצועת הפלסטיק על ההתקשרות על פני השטח של mesonotum החשוף עם מברג שטוח קטן ולהמתין 5-10 דקות עד הדבק הוא כבר לא דביק.
    הערה: ההדבקה חייבת תיגע ציר הזרוע או tegulae forewing (איור 2 ג).
  5. איגרות החוב mesonotum לקובץ המצורף.
  6. שמור על העש הקשור לפני הצבתו בתוך תא הטייס של הרובוט. החזק את הקובץ המצורף על סטנד ולשים פיסת נייר תחת הרגליים לנוח לפרפר.

רובוט 3. חרקים שבשליטה

  1. עיצוב החומרה של הרובוט שבשליטת חרקים המבוססים על יצירות קודמות 16,17,19.
    הערה: רובוט החרקים שבשליטת מורכב הליכון אוויר נתמך עם חיישן עכבר אופטי כדי captur.ה תנועה חרקים, שהותקן מבוססי AVR לוחות מיקרו לעיבוד ושליטה מוטורית, ושני מנועים ללא מברשות DC (איורים 3 ו -4). הרובוט יכול לרוץ על בסיס רוטציה הכדור עם 96% דיוק ומעלה, תוך השהיית זמן של 200 אלפיות השניה. הוא גם מבטיח את הניידות של מהירות מרבית קדימה (24.8 מ"מ / sec) ואת המהירות הזוויתית (96.3 ° / sec) של silkmoth במהלך התנהגות מעקב פרומון 16. זרימת האוויר של ההליכון (איור 5 א) ו מערכת מסירת הריח (איור 5) נועד לפרפר המשולב ללכת בצורה חלקה על הכדור לרכוש ריח ידי שתי אנטנות. הערוץ הצריך וזרימת אוויר של ההליכון מופרד מאלה של מערכת מסירת הריח כדי למנוע זיהום של פרומון.
  2. עיצוב התוכנה עבור מיקרו-בקרים המשולב מבוסס על עבודות קודמות 16.
    הערה: מיקרו המשולב מחשבת tהוא תנועות רובוט מן תנועת החרקים נמדדה עם חיישן אופטי (סיבוב, Δ x; translational, Δ y; איור 6). מרחק הנסיעות (Δ L) ולהפוך זווית (Δθ) ליחידה זמן של הרובוט מחושב על בסיס מרחק נסיעה של כל גלגל (משמאל, Δ L L; תקין, Δ L R) כגון Δ L = (Δ L L + Δ L R) / 2 ו Δθ = (Δ L L - Δ L R) / גלגל D, שבו הגלגל D הוא המרחק בין שני גלגלים (120 מ"מ). L Δ L ו- Δ L R מתוארים נוספת כמו Δ L L = Δ L x, L + Δ L y, L ו- Δ L R = Δ L x, R + Δ L y, R, שם Δ L x, L <תת /> ו- Δ L x, R הם מרחקי הנסיעה של הגלגלים על הצדדים על ימין ועל שמאל בשליטת x Δ, ו Δ L y, L ו- Δ L y, R הם אלה הנמצאים בשליטת y Δ. באופן אידיאלי, Δ L x, L ו- Δ L x, R מתוארים x Δ L, L = -Δ x L, R = G Δ x (גלגל D / כדור D), ו Δ L y, L ו- Δ L y , R מתוארים Δ L y, L = Δ L y, R = G Δ y, כאשר G הוא רווח המנוע D הכדור הוא בקוטר של הכדור (50 מ"מ). בפועל, רווח המנוע מוגדר באופן עצמאי על ידי כל צד (גלגל שמאל או ימין) ועל ידי לכל כיוון (קדימה או סיבוב לאחור) כדי לכייל את תנועת הרובוט. העליות העצמאיות נוספות לאפשר אתהגדרה של סיבוב מנוע סימטרי כדי ליצור הטית סיבוב של הרובוט (ראה שלב 6.1).
  3. שטפו את פני השטח של כדור קצף פוליסטירן לבן (מסה: כ -2 גרם; קוטר: 50 מ"מ) עם מים כדי להסיר כל רמזים חוש הריח או חזותי אפשרי.
    הערה: המשטח של כדור חדש צריך להיות הוכה עם נייר זכוכית עדין-חצץ, כגון P400, אשר מבטיחה את האחיזה של הרגליים על הכדור.
  4. הפעל את מאוורר המפוח המספק אוויר ב -9 V כדי ההליכון ומנפח את הכדור (איור 5 א). שים את הכדור לצוף כ 2 מ"מ מהחלק התחתון של הגביע.
  5. באמצעות בורג, חבר את חוטי נחושת של הקובץ המצורף עם הפרפר (ראה שלב 2) על אביזר בתא הטייס של הרובוט (ראה הבלעה איור 3). ודא כי המיקום של הרגליים באמצע הוא במרכז של (איור 7 א) הכדור.
  6. התאם את המיקום האנכי של הקובץ המצורף על מנת לאפשר העש ללכת בדרך כלל על bאת כל. להשאיר את הכדור באותו גובה לפני ואחרי הצמדת עש (איור 7).
    הערה: עמדה נמוכה מדי של הקובץ המצורף מוסיפה לחץ על העש מעורר הליכה לאחור כדי להתנגד ללחץ (איור 7C), ואילו עמדה גבוהה מדי גורמת הליכה יציבה וכישלונות של החיישן כתוצאה משינויים במצב האנכי של את הכדור (איור 7D). כדי לבדוק התנהגות הליכה רגילה, גירוי פרומון חד נפח משמש להפעלת הליכת העש (עבור גירוי פרומון, ראה שלב 4). ראוי לציין, כי גירוי הבדיקה צריכה להיות מינימלית כי חשיפה קודמת bombykol מתרגל silkmoths וירידה ברגישות שלהם (Matsuyama ו קאנזאקי, נתונים שלא פורסמו).

4. הכנת מקור ריח

הערה: זכר B. המורים רגישים המרכיב העיקרי של פרומון המין הנשי conspecific (bombykol: (E, Z) -10,12-hexadecadien-1-ol)

  1. ירידה של כ -10 μl של פתרון bombykol מומס n-הקסאן (200 ng / μl) על פיסת נייר סינון (כ 10 מ"מ × 10 מ"מ). כמות bombykol לכל פיסת נייר סינון הוא 2,000 ng.
    הערה: כדי לבדוק את התנהגות ההליכה הרגילה של העש, להכין מחסנית גירוי פרומון בשלב זה. המחסנית היא פיפטה פסטר זכוכית עם חתיכה אחת של נייר סינון המכילה 2,000 ng של bombykol. Pushing נורה מנפחת bombykol המכיל אוויר.

5. ניסוי לוקליזציה מקור הריח

  1. הפעל את המאוורר של מנהרת רוח משיכת-אוויר מסוג (1,800 × 900 × 300 מ"מ, L × W × H; איור 8) ולהגדיר את מהירות הרוח 0.7 מ '/ שנייה. ודא כי הטמפרטורה היא יותר מ -20 מעלות צלזיוס.
  2. הגדר את מקור הריח (להלן: piece של נייר סינון המכיל bombykol) במעלה הזרם של מנהרת רוח.
    ההערה: רוחב הפלומה חייב להיות מאושר לפני הניסוי באמצעות TiCl 4 17,19.
  3. הפעל את לוח מיקרו של הרובוט וליצור חיבור טורי למחשב באמצעות Bluetooth.
  4. השקת תוכנית Java מחוייט שנקרא "BioSignal," אשר מספק ממשק בין המחשב לבין הרובוט.
    הערה: החלון הראשי כולל לחצני שליחת פקודות לרובוט, חלונות טקסט להצגת הקלט והפלט של התקשורת טורית, ותיבות קטנות להגדיר פרמטרים. הפקודות הבאות נשלחות על ידי לחיצה על לחצנים מתאימים בתכנית זו, למעט לכיד וידאו.
  5. הקש על "על מכשיר" כדי לאשר את הקשר על ידי שליחת פקודה לרובוט דרך יציאת COM שצוין ולבדוק כי הודעה מוחזרת על ידי הרובוט.
  6. לחץ על "המזכרר"י למחוק "כדי למחוק את נתוני תנועה קודמים עזבו על זיכרון הבזק המשולב.
  7. לחץ על כפתור "drivemode1" לשלוח את רווחי מנוע ברירת המחדל אל הרובוט.
    הערה: המניפולציות של רווחי מנוע השהיית הזמן בין תנועת חרקים ותנועת רובוט מוחלות לאחר שלב זה (ראה צעדים 6.1 ו -6.3, איור 9).
  8. הקש על "לא נוהג" על מנת לשלוח פקודה כדי לשתק את הרובוט עד הניסוי מתחיל.
  9. שים את הרובוט במיקום התחלה (600 מ"מ במורד זרם ממקור הריח) ולהדליק את המתג של לוח נהג מנוע.
  10. לחץ על כפתור ההקלטה של ​​מצלמת הווידאו להתחיל לכידת וידאו.
  11. לחץ על כפתור "התחל rec" כדי לשלוח פקודה מתחילתו ועד ליזום את הרובוט עם הקלטה בו זמנית של סיבוב הכדור על זיכרון הבזק המשולב. שים לב כי הרובוט מתחיל לנוע ועוקב פלומת הריח.
  12. הקלק על ה"עצור הקלטה" ו "לא נוהגים" כפתורים כדי לשלוח פקודות לעצור הן את תנועת הרובוט ואת ההקלטה אם הרובוט מבצע לוקליזציה מקור הריח.
  13. לחץ על כפתור ההקלטה של ​​המצלמת להפסיק לכידת וידאו.
  14. הורד רשם נתוני תנועה מזיכרון פלאש המשולב למחשב באמצעות חיבור טורים. סגור את התוכנית.

מניפולציה 6. של רובוט שבשליטת חרקים

הערה: התזמון של כל מניפולציה מופיע באיור 9.

  1. מניפולציה של רווח מנוע
    הערה: מניפולציה זו משנה את מהירות translational ואת הסיבוב של הרובוט. רווחי מנוע סימטרי ליצור הטיה מחרטות, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לחקור כיצד חרקים לפצות על הטיה 17.
    1. הגדר את רווחי רוטציה לאלקטרו קדימה וסיבוב לאחור של המנוע בכל צד 17 (6 ב איור) על ידי ה עריכתקובץ תצורת הדואר בשם "param2.txt" בעזרת עורך טקסט.
    2. הקישו על "param2 להגדיר" לקרוא את קובץ ההגדרות נערך בתוכנה. לאחר מכן, לחץ על "drivemode2" לשלוח את רווחי מניפולציות אל הרובוט.
  2. היפוך של הפלט תנועתי
    הערה: מניפולציה זו מספקת למצב דומה ההיפוך של קלט ריח הבילטרליים (ראה שלב 6.4) והוא יכול לשמש כדי לחקור את המשמעות של חוש ריח בין שתי מדינות. עם זאת, ההיפוך של פלט מנוע גם גורם להיפוך תנועה חזותית גרימה עצמית של עש משולב. השפעת הקלט החזותי העצמי מושרה ההפוך יכולה להיות מוערכת על ידי השוואה עם קלט הריח ההפוך 19.
    1. הפוך את השליטה המוטורית הדו-הצדדית על ידי חציית הכבלים המלאים לכל מנוע.
  3. מניפולציה של השהיית הזמן בין תנועת חרקים ותנועת רובוט.
    הערה: מניפולציה זומאפשר לחקירת תקופת מקובל הזמן המושקע על עיבוד חושי-מוטורי עבור ריח מעקב רובוטית. מייקרו מאחסן את נתוני תנועה על מאגר זיכרון ואז מעבד אותם לאחר עיכוב הזמן המוגדר. שים לב יש הרובוט עיכוב זמן מרבי פנימי של 200 msec; ולכן, השהיית הזמן בפועל צפויה להיות עיכוב זמן המוגדר בתוספת 200 16,17 msec.
    1. קלט מספר (0-10) בתוך קופסא קטנה של החלון הראשי כדי לציין שהייה מ 0-1,000 msec ב צעדי 100 msec.
    2. לחץ על כפתור "עיכוב להגדיר" כדי להחיל את זמן ההשהיה.
  4. מניפולציה של קלט הריח.
    הערה: מניפולציה זו יכולה לשמש כדי לחקור את המשמעות של קלט ריח בין שתי מדינות. כיוון הנחשול של silkmoths מוטה בצד-הריכוז הגבוה 22.
    1. שנה את הפער בין קצות צינור יניקה או להפוך את עמדותיהם כדי לשנות אתהבדל בריכוז ריח נרכש על ידי כל אנטנה.
  5. מניפולציה של קלט חזותי
    הערה: מניפולציה זו היא לחקור את התפקיד של קלט חזותי עבור מעקב ריח.
    1. מכסה את החופה עם נייר לבן חוסם 105 ° ו -90 ° של שדה הראייה האופקי והאנכי של העש המשולב, בהתאמה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

אנו מציגים כאן את המאפיינים הבסיסיים של הרובוט שבשליטת החרקים הנדרש הלוקליזציה המוצלחת של מקור ריח. ההשוואה בין הרובוט לבין silkmoths, את האפקטיביות של מערכת מסירת הריח, ואת המשמעות של חוש ריח הבילטרליים מדויק קלט ויזואלי נבחנת.

ההשוואה של התנהגויות-מעקב ריח בין עש-הליכה בחופשיות הרובוט שבשליטת חרקים מוצג באיור 10A ו- B. באותן נסיבות הריח, הוא עש הליכת הרובוטים בקיעים שיעורי הצלחה של 100% (הליכת עש, 10 מחקרים על ידי N = 10 עש; רובוט, 7 ניסויים על ידי N = 7 עש). למרות הרובוט הציג מסלולים רחבים בהשוואה לאלו של עש ההליכה, לא היה הבדל משמעותי את הזמן כדי לוקליזציה בין עש ההליכה והרובוט (P2; 0.05, מבחן דרגה סכום ווילקוקסון; עש, חציון = 46.5 שניות, IQR = 36.7, 69.6; הרובוט, חציון = 48.1 שניות, IQR = 44.9, 61.9).

מערכת מסירת הריח (איור 5) היא הכרחית לאספקת זרם odorant ליד הרצפה כדי האנטנות של העש המשולב להציב 90 מ"מ מעל הרצפה. בלי מערך זה (צינורות יניקה, אוהדים, ואת החופה), הרובוט לא יכול לכוון לכיוון מקור הריח והמשיך חגות עד שזה הפסיק (כל 10 המחקרים על ידי N = 5 עש נכשלו, 10C איור). על פי התנהגות silkmoth מתוכנת, מלקחיים מתמשכים היא התנהגות טיפוסית כאשר silkmoth נכשל לפנות פרומון במהלך האורינטציה 21,22.

איור 11 מציג את תוצאות נציג הוכחת המניפולציות של הרובוט. היעילות של קלט ריח הבילטרליים עבור מעקב ריחות evaluatאד על ידי שינוי המיקום של טיפי הצינור (שלב 6.4) או על ידי היפוך פלט תנועתי (שלב 6.2). שיעורי ההצלחה שהושג הרובוט של 100% עם שני פערים שונים בין הצינורות על ימין ועל שמאל (פער גדול [מלא], 90 מ"מ, 10 מחקרים על ידי N = 10 עש; במרווח צר, 20 מ"מ, 10 מחקרים על ידי N = 10 עש; 11A איור, B), ולא היה הבדל משמעותי את הזמן כדי לוקליזציה בין עמדות צינור שני אלה (P> 0.05, הבדיקה של פלדה; איור 11 דבר). מצד השני, ההיפוך של טיפי צינור (כל אנטנה קבלה את odorant מהצד הנגדי, פער צינור = 90 מ"מ) התרחב מסלולים לאורך הכיוון צולב מעט הגדיל את הזמן החציוני של לוקליזציה, אם כי לא היה הבדל משמעותי ( P> 0.05, הבדיקה של פלדה; איור 11C, E). ההיפוך של פלט מנוע מספק במצב דומה כמו olfacto הפוכהר"י קלט; יתר על כן, זה גם הופך את ההצעה החזותית גרימה העצמית שקבלה עש המשולב. בגלל המשוב החזותי השלילי הופך (כלומר, משוב חיובי), הרובוט המשיך להקיף, אפילו פלומת הריח (האיור 11D), אשר באופן משמעותי ומאריך את זמן הלוקליזציה (P <0.01, הבדיקה של הפלדה; איור 11 דבר). אחוזי ההצלחה של קלט הריח ההפוך (C) ואת התפוקה המנועה ההפוכה (ד) היו 80% (10 מחקרים על ידי N = 10 עשים) ו 90.9% (11 מחקרים על ידי 11 עשים), בהתאמה. דיון מפורט שליטה חושית-מוטורית silkmoths מתואר בעבודה הקודמת 19.

איור 1
איור 1. אחסון של גלמים silkmoth. (א) גלמים זכר מאוחסנים בקופסת פלסטיק (משמאל). העש המבוגר להחזיק הקרטון סביב הקיר הפנימי של bשור במהלך eclosion (מימין). (ב) סימוני סקס של גלמים. חץ כל מצביע על נקודה קטנה בצד הגחון של קטע בטן תשיעי של זכר סימן "X" עם קו דק, אורך בצד הגחון של קטע הבטן השמיני של הנקבה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2. היא קושרת silkmoth. (א) ייצור של קובץ מצורף עבור קושרת silkmoth. שלושת השלבים המתוארים 2.1.1 כדי 2.1.3 (ראה טקסט). רצועה כפולה של יריעת פלסטיק דקה צורף על קצה חוט נחושת, אשר סופגת את התנועה-הגחון הגבי (ראה תרשים 2B) של mesonotum בזמן הליכה. הטיפ, מעוקל השני של החוט הוא עבור handling. (B) גבוהות יותר ונמוכות יותר עמדות של silkmoth במהלך פרומון מעקב (ראה את הזווית בין עצם הירך לבין השוקה של הרגליים הקדמיות [חיצים]). (ג) הסיר את הכף על mesonotum (מסומן על ידי ראשי חץ). התמונות שמאלה וימינה להראות לפני ואחרי הסרת קשקשים, בהתאמה. Forewing tegulae היו תקינים (מוקף קווים מקווקווים). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3. חרקים שבשליטת רובוט. ההבלעה מראה תצוגה מוגדלת של הטייס. (1) silkmoth קשור על הליכון (כדור נתמך-אוויר, ראה הבלעה), (2) שני אוהדים לאספקת ריח אל העש (מהירות האוויר, 0.5 מ '/ שנייה), (3) צינורות יניקה שהקדישה ריח, (4) מנועי DC ו wheאלס, (5) לוחות מיקרו, (6) צריכת אוויר לאספקת אוויר אל הכדור, (7) מעקב סמנים עבור וידאו לא מקוון ניתוחי (8) שתי נוריות לשמור תאורה קבועה בתא הטייס (280 LX), (9 ) קובץ מצורף עבור קושר את silkmoth, ו (10) מתקן של הקובץ המצורף. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4. דיאגרמת חומרה. הסיבוב של הכדור נתמך-אוויר הליכון נמדד באמצעות חיישן עכבר אופטי עם רזולוציה של 0.254 מ"מ בקצב דגימה של 1.5 קילוהרץ. מיקרו-בקרים חישבו את מסלולו של silkmoth מהפלט חיישן ומבוקר שני מנועי DC בצדדים שמאל וימין. המנועים הונעו על ידי אפנון רוחב פולס kHz 1, עם משוב המיקוםמ מובנית חיישני הול. תפוקת החיישן האופטית (כלומר, התנהגות של העש המשולב) אוחסנה על זיכרון פלאש משולב (8 Mbit) בקצב דגימה של 5 הרץ. נתונים אלה שימשו השווה בין התנהגותו של עש המשולב עם תנועות הרובוט. התקשורת האלחוטית בין המחשב (PC) והרובוט הושגה באמצעות Bluetooth, אשר שימשה רק עבור שליחת פקודות כדי להתחיל ולהפסיק את הרובוט, או לתמרן את מאפייני המנוע של הרובוט. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
איור 5. עיצובי Airflow עבור ההליכון ואת מערכת מסירת הריח. (א) Airflow לתמוך בכדור של ההליכון. האוויר נלקח צריכת האוויר מאחורי תא הטייס ידי fa מפוחn; אז זה זרם דרך ערוץ ונשף החוצה מחורים קטנים (בקוטר 1 מ"מ) על כוס מחוייט FRP (הבלעה). הנוף העליון של הכוס המוקפת מלבן אדום מוצג ההבלעה. חיצים אדומים מציינים זרימת אוויר; החץ הלבן, החיישן האופטי עם משדר LED; ואת החץ השחור, את הכוס עם חורים קטנים. (ב) זרימת האוויר של מערכת מסירת הריח. האוויר המכיל את פרומון היה suctioned מקצה צינור פוליאתילן גמיש בכל צד, מופרד באמצעות מחיצה בחופה, ונמסר האנטנה בצד ipsilateral. Airflow בכל צד הוא הצביע על ידי חצים אדומים או כחולים. נתון זה יש הבדל בין אנדו ו קאנזאקי 19. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6
איור 6. חישוב תנועת רובוט תנועת חרקים. (א) ציור סכמטי של הרובוט (Δ L) ותנועות גלגל (שמאל, Δ L L וימין, Δ L R). Δθ, פונה בזווית של הרובוט. (ב) פרמטרים לחישוב. Δ x ו- y Δ מייצגים תנועות הסיבוב translational של כדור (ערך חיובי מצביע על כיוון השעון או בכיוון קדימה); כדור D, הקוטר של הכדור; הגלגלים D, המרחק בין הגלגלים; G FW, L ו- G BW, L, רווחי המנוע של קדימה (FW) או אחורה (BW) סיבוב של הגלגל השמאלי (L); G FW, R ו- G BW, R, רווחי המנוע של קדימה או אחורה סיבוב של הגלגל הימני (R). אנא לחץ אותהדואר כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 7
איור 7. התאמת המיקום של עש קשור על ההליכון. (א) את התצוגה לרוחב של עש קשור על כדור. הרגליים באמצע צריכות להיות ממוקמות בחלק העליון של הכדור (חץ שחור). (ב) במצב האנכי המתאים של העש. החיישן האופטי מאחורי העש פונה אל המרכז של הכדור. הליכה קדימה רגילה מסתובבת עם כיוון שעון הכדור (כמו במבט מהצד השמאלי). (ג) במצב האנכי הוא נמוך מדי (חץ כלפי מטה). Silkmoth מרחיב את הרגליים הקדמיות כדי לעמוד בלחצים ומסובב את הכדור אחורה (נגד כיוון השעון סיבוב). (ד) במצב האנכי הוא גבוה מדי (חץ כלפי מעלה). העש מחזיק את הכדור, מרים אותו. למרות העש יכול לבצע קדימה הליכה במצב זה 23 אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

הספרה 8
איור מנהרת רוח 8.. האוויר היה מסונן עם פאנל רשת (חץ אדום); אז זה נכנס לאזור ההקלטה של ​​מצלמת וידאו, 1,500 (L) × 900 (W) מ"מ. מקור הריח הוצב במעלה זרם של אזור ההקלטה ואוויר פרומון המזוהם היה מותש מחוץ ידי אוהד (חץ כחול). המנהרה הרוח מפוליסטירן מוקצף שחול. התקרה הייתה גיליון אקריליק שקוף, ועל הרצפה הייתה שטיח גומי כדי למנוע החלקה של גלגלי הרובוט. מקור הריח wכמו להציב במרכז את העמדה הצולבת 250 המ"מ בכיוון רוח מלוח הרשת. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 9
איור 9. תזמונים של מניפולציות של הרובוט בפרוטוקול. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 10
מבחן לוקליזציה ריח מקור איור 10.. כל פנל מראה את המסלולים של silkmoths (א '; 10 מחקרים על ידי N = 10 עש; נתוני אנדו ואח 17.), הרובוט נשלט החרקים ( N = 7 עש), והרובוט ללא מערכת מסירת הריח (C; 10 מחקרים על ידי N = 5 עש). העש או הרובוט נכתבו 600 מ"מ בכיוון הרוח (חץ) ממקור ריח (צלב סימן, פיסת נייר מסנן המכיל 2,000 ng של bombykol). הניסויים עם הקצר או הזמן הארוך ביותר המובן לוקליזציה מסומנים כקווים אדומים וכחולים, בהתאמה. הניסויים המוצלחים האחרים נצבעים אפורים, וניסויים נכשלו ירוקים. מעגל מציין את אזור המטרה לשיפוט הצלחת לוקליזציה. הרדיוס באזור המטרה הוגדר על בסיס הגודל של הרובוט, שווה המרחק הקרוב בין העש המשולב מקור הריח 17. חץ מצביע על כיוון רוח (מהירות רוח: 0.7 m / sec), ואת קווים מקווקווים מציינים את הגבולות של פלומת פרומון. אנא לחץ כאן כדי להציג גדולגרסה של נתון זה.

איור 11
איור 11. מניפולציה של קלט הריח ואת התפוקה המנועה. כל פנל מראה מסלולים מוצלחים של הרובוט (עמדת העש המשולב) עם פער גדול-צינור (א '; שליטה, 90 מ"מ, מצליח בכל 10 המחקרים על ידי N = 10 עשים), רווח צר (B; 20 מ"מימ , מצליח בכל 10 המחקרים על ידי N = 10 עשים), פער רחב-שפופרת הפוכה (C; מוצלח 8 של 10 מחקרים, N = 10 עשים), ואת פער גדול-צינור עם פלט תנועתי הפוך (D; מוצלח 10 מתוך 11 מחקרים, N = 11 עש). את הפחזניות האוויר חוזר באמצעות פיסת נייר סינון המכיל 2,000 ng של bombykol שוחררו מן סימן הצלב. החיצים האפורים ולבנים עם הרובוט עולים אורינטציות של קלט ריח הבילטראליים מוטופלט r. השני תנאי ניסוי ותיאורי דמות זהה באיור 10. (E) זמן ללוקליזציה של הרובוט במהלך ארבעת התנאים (AD). נתונים בודדים מסוכמי מגרש קופסא. השמאל וימין של התיבה לציין את הרבעונים הראשונים ושלישיים, והבר מייצג את החציון. הזיפים לציין את טווח 1.5 × רבעונים. כוכביות מצביעות על הבדל משמעותי מהנתונים המלאים (A), לפי המבחן של הפלדה (** P <0.01). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הנקודות החשובות ביותר עבור השליטה המוצלחת של הרובוט על ידי silkmoth נותנות העש ללכת בצורה חלקה על הכדור נתמך-האוויר ואת ביציבות מדידת סיבוב הכדור. לכן, קושרים את silkmoth ו לתלות אותו על הכדור במיקום המתאים הם השלבים הקריטיים בפרוטוקול זה. הדבקה לא ראויה של העש לקובץ המצורף או המיצוב הולם של העש על הכדור תגרום לחץ טבעי על זה, אשר מדאיג התנהגות ההליכה הרגילה שלה ו / או גורם כישלון של החיישן האופטי למדוד את סיבוב הכדור. חספוס בכדור קלקר כמו כן, חשוב למנוע עש מן החלקה. התנועה של העש הקשור בתגובת ריח גירויים ותנועת הרובוט עוקבת יש לבדוק בקפידה לפני בדיקת מעקב-ריח (ראה שלב 3.6).

שימוש כדור גדול עדיף כי זה מקטין את העקמומיות של הליכון, המספקת כמעטמישור שטוח עבור רגלי החרק. הכדור בקוטר 50 מ"מ משמש כאן הוא קטן יחסית לזה המשמש את ההתקנה הליכון קונבנציונאלי עבור silkmoths (קוטר: 75 מ"מ) 24. עם זאת, כדור גדול (וכבד) יש להשתמש בזהירות, משום האינרציה של הכדור אינה זניחה במהלך תנועות רובוט. אם עש משולב לא יכול לרסן את הסיבוב נגרם אינרציה-כוח של כדור במהלך תנועות רובוט על ידי הרגליים שלה, הרובוט נע באופן רציף ללא כל הליכה על ידי העש. כאשר הנסיינים לשקול את השימוש מיני חרקים אחרים, ולכן, את גודל הכדור צריך להיבחר על בסיס הכוח של אוחז ברגלו שלהם כמו גם בגדלים שלהם. במהלך לוקליזציה מקור ריח, הנסיינים צריכים גם לבדוק את ההתנהגות של העש-אם עש משולב הולך בצורה חלקה על הכדור ואת הרובוט מגיב במהירות כמו המהלכים העש. Silkmoth מפגין הליכה לאחור כאשר הוא מקבל יותר מדי לוחץ מן מצורף (עמדה נמוכה מדי, ראה איור 5). היענות ירודה של הרובוט כדי תנועת חרקים נובעת מיקום כדור הולם או הדלדול של הסוללות (הסוללות האחרונות במשך כ 30 דק ').

המגבלה של הרובוט שבשליטת החרק היא כי העש המשולב בהחלט ממוקם בנסיבות לא טבעיות. הליכון, מערכת מסירת הריח, ואת גובה 90 המ"מ של הטייס לספק מידע חושי שונה (mechanosensory, חוש ריח, וחזותי) מאלו נרכשו על ידי עש-הליכה בחופשיות. הבדלים אלה התבררו כאשר השווינו את ההתנהגויות של הרובוט שבשליטת החרקים עם אלה של silkmoths-הליכה בחופשיות. לדוגמא, למרות הביצועים זהים עבור לוקליזציה מקור ריח נצפו בין הרובוט לבין בחופשיות-ההליכה silkmoths, המסלולים של robot היו דליל לאורך כיוון הרוח הצולב, בעוד שאלו של ההליכה-בחופשיות silkmoths התכנס כשהגיעו מקור הריח, בהתאם לירידה של רוחב פלומה (איור 10 א ', ב'). הבדל זה פשוט בגלל הגדלים השונים של הרובוט ועשים. בפרט, את המרחק בין העש המשולב קצה הצינור קובע מגוון לחיפוש ניחוחי; ולכן, המרחק גדול יותר (רובוט: 100 מ"מ; עש: כ -10 מ"מ מהחזה אל קצה האנטנה) לאפשר את הרובוט כדי להפעיל גם מחוץ פלומה. יתר על כן, העש בחופה לא יכול לקבל את כיוון הרוח מן הסביבה החיצונית. למרות המשמעות של כיוון הרוח עבור מעקב ריח טרם נקבע silkmoths 22, השימוש כיוון הזרימה היא אסטרטגיה בסיסית-מעקב ריח באורגניזמים אחרים 5,6. בגלל זרימת אוויר הטיל שנוצר על ידי מערכת מסירת הריח, זה גם קשהלתת דין וחשבון על "חישה פעילה," כגון השפעת נפנופי כנף שיוצר זרימת אוויר ומקל קבלת ריח silkmoths 25. המיגבלות האלה, אם הנסיינים להעסיק בטכניקה זו כדי לחקור את השימוש שיטות מרובות, זה צריך להיות נדונה השאלה אם התוצאות שהושגו על ידי ניסויים רובוט אלה יכולים להיות מיושמים על חרקים שלמים בתנאים טבעיים 19.

הרובוט שבשליטת החרקים מילא שלוש דרישות בהערכת יכולת ריח המעקב של חרקים: 1) התממשקות ישירה של מנוע חרק פקודות רובוט שליט, 2) בדיקות ממנה בענן ריח אמיתי, ו -3) המאפשרת המניפולציה של החרק של מערכת חושית-מוטורית. ראשית, לגבי הממשק בין חרק ורובוט, שימוש אותות עצביים לבקרת רובוט, כגון ממשק המוח מכונה 26, היא טכניקה חלופית. מספר מחקרים על חרקים להשתמש אותות עצביים או electromyograms לדוntrol של רובוט ומשוב הלולאות סגור 27-30. עם זאת, גישה זו דורשת הפענוח של אותות עצביים לחלץ פקודות מנוע משמעותיות, אשר היא נושא מחקר חשוב ומתמשך במדעי המוח. לכן, השימוש של התנהגות הליכת בפועל של חרקים לבקרת רובוט הוא דרך ישירה ופשוטה ממשק הפקודות המוטוריות של החרקים כדי רובוט. שנית, לגבי הסביבה שבה הרובוט מתנהג, שימוש מציאות מדומה יהיה 13,31-33 חלופי. מציאות מדומה מאפשרת לנו לבצע ניסויים התנהגותיים תחת מצבים מבוקרים יותר הוא מצליח ביותר בחקר החזון, שבו הליכון נתמך-האוויר שמש במשך מעקב תנועה חיה ודור נסיבות חזותיות 24,34-36. עם זאת, סגירת המעגל נזון החוזר של מידע חוש ריח קשה מבחינה טכנית, מכיוון שהיא דורשת בקרת זרימה מדויקת. על אף שהבקשה של optogenetics להפעיל n קולטני ריחeurons 37-40 יהיה להתגבר על המגבלות של מציאות מדומה olfaction, שימוש רובוט נייד ממנה בענן ריח אמיתי יהיה דרך אמינה להקים הרחת לולאה סגורה כרגע. לבסוף, לגבי המניפולציה של המערכת החושית-המוטורית של חרקים, גישות חלופיות תהיינה מניפולציות כירורגית של החרקים (כלומר, חיתוך או כיסוי אברי חישה או כספיחיהם 41). עם זאת, מניפולציה רובוטית שלנו (שלב 6 ואיור 11) היא דרך לא פולשנית והפיך לשנות את מערכת חושית-מוטורית של חרקים, מושגת על ידי מניפולציה של פלטפורמת רובוט 19, ואת יכולת השליטה של פרמטרים שונים של הרובוט מאפשר לנו לבחון את ביצועיו בנסיבות שונות.

הרובוט שבשליטת החרקים יש שני כיוונים עיקריים עבור יישומים עתידיים. הכיוון הראשון הוא עבור הנדסה. כמו רובוט אוטונומי בשליטת מערכת חושית-מוטורית החרק, אניnsect שבשליטת רובוט יהיה הפניה עבור רובוטים ניידים מיושמים עם מודלים ביולוגיים, החלו מכלי רכב פשוט Braitenberg 42 לרשתות עצביות בקנה מידה גדולה. רובוט החרקים שבשליטת גם יהיה פלטפורמה שימושית לבדיקת צירופים אפשריים של שיטות אחרות עם ריח מעקב חרקים, כגון היישום של מצלמת אלגוריתם הימנעות מההתנגשות לחקור אלגוריתמי ריח מעקב ללא תאונות. יתר על כן, כיוונון עדין של תכונות הרובוט עשוי לשפר את ביצועי מעקב הריח טובים יותר מאשר חרקים שלמים. תרגום כזה של יכולת החרקים עלול להוביל את השימוש המעשי של הרובוט הזה עצם למציאת חומרים מסוכנים, אם אנחנו לחקות את silkmoths המהונדס 43 מגיבי כימיקלים מאפיינים בחומר יעד. מצד שני, הרובוט שבשליטת חרקים יהיה גם להעלות שאלה חשובה: איך צריך להשתמש אנו אלגוריתמים biomimetic עבור יישומים רובוטיים המרחיבות מעבר diffeלורנס בין חרקי רובוטים? לדוגמא, קולטני ריח חרקים יש יכולת יוצאת דופן לרכוש דינמיקה זמנית במהירות גבוהה של ריכוז ריח 44-46, האחראית על לוקליזציה מקור הריח ועיבוד הרחת חרקים, אבל הם הרבה מעבר ליכולות של חיישני גז קונבנציונליים 4,29, 47. כיצד לשנות את אלגוריתם biomimetic לפגוש את היכולת החושית של רובוטים צריכים גם להיחקר כמו כיוון עתידי. הכיוון העיקרי השני הוא בהחלט עבור ביולוגיה. רובוט החרקים שבשליטת יכול להיחשב כפלטפורמה ניסיונית לולאה סגורה. בנוסף, מניפולציה רובוטית, דרך לא פולשנית לשנות את היחסים חושיים-המוטורי של החרקים, ייושם כדי להמשיך לחקור כיצד מוח החרקים הקטן יכול להגיב, ללמוד, להסתגל לנסיבות חדשות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Male adult silkmoth (Bombyx mori) Rear from eggs, or purchase as pupae.
Incubator Panasonic MIR-254 Store pupae or adult silkmoths at a constant temperature, 238 L.
Plastic box Sunplatec O-3 Store pupae or adult silkmoths, 299 × 224 × 62 mm L × W × H.
Copper wire 2-mm diameter for the attachment. Any rigid bar can be used as an alternative for making the attachment to tether a silkmoth. 
Plastic sheet Kokuyo VF-1420N Sold as overhead projector film with thickness of 0.1 mm. Use at the tip of the attachment.
Forceps As one 5SA Remove scales on the thorax.
Adhesive Konishi G17 Bond a silkmoth to the attachment.
Insect-controlled robot Custom Bearing an air-supported treadmill, an optical sensor, custom-built AVR-based microcontroller boards, and two DC brushless motors. It is powered by 8 × AA and 3 × 006P batteries.
Microcontroller Atmel ATMEGA8 A component of the insect-controlled robot.
DC blower Nidec A34342-55 A component of the insect-controlled robot for floating a ball in an air-supported treadmill. 
DC fan Minebea 1606KL-04W-B50 A component of the insect-controlled robot for suctioning air containing an odor.
Optical mouse sensor Agilent technologies HDNS-2000 A component of the insect-controlled robot, obtained from an optical mouse (M-GUWSRSV, Elecom, Japan).
Brushless motor Maxon EC-45 A component of the insect-controlled robot for driving a wheel.
White polystyrene ball A component of the insect-controlled robot. Diameter 50 mm, mass approximately 2 g.
Bombykol:
(E,Z)-10,12-hexadecadien-1-ol		 Shin-Etsu chemical Custom synthesis.
n-hexane Wako 085-00416 Solvent for bombykol.
Wind tunnel Custom Pulling-air type, sized 1,800 × 900 × 300 mm L × W × H.
BioSignal program Custom A program to establish serial communication between the insect-controlled robot and a PC via Bluetooth. Used for sending commands to start/stop the robot or configuring its motor properties. 
Camcorder Sony HDR-XR520V Capture robot movements.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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' as a strategy for searching without gradients. Nature. 445, 406-409 (2007).
  3. Kowadlo, G., Russell, R. A. Robot Odor Localization: A Taxonomy and Survey. The International Journal of Robotics Research. 27, 869-894 (2008).
  4. Hernandez Bennetts, V., Lilienthal, A. J., Neumann, P. P., Trincavelli, M. Mobile robots for localizing gas emission sources on landfill sites: is bio-inspiration the way to go. Frontiers in neuroengineering. 4, 20 (2011).
  5. Vickers, N. J. Mechanisms of animal navigation in odor plumes. Biol Bull. 198, 203-212 (2000).
  6. Willis, M. A. Chemical plume tracking behavior in animals and mobile robots. Navigation. 55, 127-135 (2008).
  7. Carde, R. T., Willis, M. A. Navigational strategies used by insects to find distant, wind-borne sources of odor. J Chem Ecol. 34, 854-866 (2008).
  8. Frye, M. A. Multisensory systems integration for high-performance motor control in flies. Curr Opin Neurobiol. 20, 347-352 (2010).
  9. Russell, R. A. Survey of robotic applications for odor-sensing technology. The International Journal of Robotics Research. 20, 144-162 (2001).
  10. Russell, R. A., Bab-Hadiashar, A., Shepherd, R. L., Wallace, G. G. A comparison of reactive robot chemotaxis algorithms. Robot Auton Syst. 45, 83-97 (2003).
  11. Ishida, H., Nakamoto, T., Moriizumi, T., Kikas, T., Janata, J. Plume-tracking robots: a new application of chemical sensors. Biol Bull. 200, 222-226 (2001).
  12. Webb, B., Harrison, R. R., Willis, M. A. Sensorimotor control of navigation in arthropod and artificial systems. Arthropod Struct Dev. 33, 301-329 (2004).
  13. Kanzaki, R. How does a microbrain generate adaptive behavior. Int Congr Ser. 1301, 7-14 (2007).
  14. Kanzaki, R., Ando, N., Sakurai, T., Kazawa, T. Understanding and reconstruction of the mobiligence of insects employing multiscale biological approaches and robotics. Adv Robotics. 22, 1605-1628 (2008).
  15. Ravel, N., et al. Multiphasic on/off pheromone signalling in moths as neural correlates of a search strategy. Plos One. 8, 61220 (2013).
  16. Emoto, S., Ando, N., Takahashi, H., Kanzaki, R. Insect-controlled robot-evaluation of adaptation ability. J Robot Mechatronics. 19, 436-443 (2007).
  17. Ando, N., Emoto, S., Kanzaki, R. Odour-tracking capability of a silkmoth driving a mobile robot with turning bias and time delay. Bioinspir Biomim. 8, 016008 (2013).
  18. Gatellier, L., Nagao, T., Kanzaki, R. Serotonin modifies the sensitivity of the male silkmoth to pheromone. J Exp Biol. 207, 2487-2496 (2004).
  19. Ando, N., Kanzaki, R. A simple behaviour provides accuracy and flexibility in odour plume tracking - the robotic control of sensory-motor coupling in silkmoths. J. Exp. Biol. 218, 3845-3854 (2015).
  20. Kaissling, K. E. Insect olfaction. Handbook of Sensory Physiology Vol. 4. Beidler, L. M. , Springer-Verlag. 351-431 (1971).
  21. Kanzaki, R., Sugi, N., Shibuya, T. Self-generated zigzag turning of Bombyx mori males during pheromone-mediated upwind walking. Zool Sci. 9, 515-527 (1992).
  22. Takasaki, T., Namiki, S., Kanzaki, R. Use of bilateral information to determine the walking direction during orientation to a pheromone source in the silkmoth Bombyx mori. J Comp Physiol. A. 198, 295-307 (2012).
  23. Kanzaki, R. Coordination of wing motion and walking suggests common control of zigzag motor program in a male silkworm moth. J Comp Physiol A. 182, 267-276 (1998).
  24. Pansopha, P., Ando, N., Kanzaki, R. Dynamic use of optic flow during pheromone tracking by the male silkmoth, Bombyx mori. J Exp Biol. 217, 1811-1820 (2014).
  25. Loudon, C., Koehl, M. A. R. Sniffing by a silkworm moth: Wing fanning enhances air penetration through and pheromone interception by antennae. J. Exp. Biol. 203, 2977-2990 (2000).
  26. Lebedev, M. A., Nicolelis, M. A. L. Brain-machine interfaces: past, present and future. Trends Neurosci. 29, 536-546 (2006).
  27. Ejaz, N., Peterson, K. D., Krapp, H. G. An experimental platform to study the closed-loop performance of brain-machine interfaces. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2011).
  28. Minegishi, R., Takashima, A., Kurabayashi, D., Kanzaki, R. Construction of a brain-machine hybrid system to evaluate adaptability of an insect. Robot Auton Syst. 60, 692-699 (2012).
  29. Martinez, D., Arhidi, L., Demondion, E., Masson, J. B., Lucas, P. Using insect electroantennogram sensors on autonomous robots for olfactory searches. Journal of visualized experiments : JoVE. , e51704 (2014).
  30. Ortiz, L. I. A mobile electrophysiology board for autonomous biorobotics. , The University of Arizona. MS thesis (2006).
  31. Bohil, C. J., Alicea, B., Biocca, F. A. Virtual reality in neuroscience research and therapy. Nat Rev Neurosci. 12, 752-762 (2011).
  32. Dombeck, D. A., Reiser, M. B. Real neuroscience in virtual worlds. Curr Opin Neurobiol. 22, 3-10 (2012).
  33. Roth, E., Sponberg, S., Cowan, N. J. A comparative approach to closed-loop computation. Curr Opin Neurobiol. 25, 54-62 (2014).
  34. Leinweber, M., et al. Two-photon calcium imaging in mice navigating a virtual reality environment. Journal of visualized experiments : JoVE. , e50885 (2014).
  35. Takalo, J., et al. A fast and flexible panoramic virtual reality system for behavioural and electrophysiological experiments. Sci Rep. 2, 324 (2012).
  36. Bahl, A., Ammer, G., Schilling, T., Borst, A. Object tracking in motion-blind flies. Nat Neurosci. 16, 730-738 (2013).
  37. Bellmann, D., et al. Optogenetically Induced olfactory stimulation in Drosophila larvae reveals the neuronal basis of odor-aversion behavior. Front Behav Neurosci. 4, 27 (2010).
  38. Gaudry, Q., Hong, E. J., Kain, J., de Bivort, B. L., Wilson, R. I. Asymmetric neurotransmitter release enables rapid odour lateralization in Drosophila. Nature. 493, 424-428 (2013).
  39. Tabuchi, M., et al. Pheromone responsiveness threshold depends on temporal integration by antennal lobe projection neurons. Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 15455-15460 (2013).
  40. Schulze, A., et al. Dynamical feature extraction at the sensory periphery guides chemotaxis. Elife. 4, 06694 (2015).
  41. Duistermars, B. J., Chow, D. M., Frye, M. A. Flies require bilateral sensory input to track odor gradients in flight. Curr Biol. 19, 1301-1307 (2009).
  42. Gomez-Marin, A., Duistermars, B. J., Frye, M. A., Louis, M. Mechanisms of odor-tracking: multiple sensors for enhanced perception and behavior. Front Cell Neurosci. 4, 6 (2010).
  43. Sakurai, T., et al. A single sex pheromone receptor determines chemical response specificity of sexual behavior in the silkmoth Bombyx mori. Plos Genet. 7, (2011).
  44. Tripathy, S. J., et al. Odors pulsed at wing beat frequencies are tracked by primary olfactory networks and enhance odor detection. Front Cell Neurosci. 4, 1 (2010).
  45. Daly, K. C., Kalwar, F., Hatfield, M., Staudacher, E., Bradley, S. P. Odor detection in Manduca sexta is optimized when odor stimuli are pulsed at a frequency matching the wing beat during flight. Plos One. 8, 81863 (2013).
  46. Szyszka, P., Gerkin, R. C., Galizia, C. G., Smith, B. H. High-speed odor transduction and pulse tracking by insect olfactory receptor neurons. Proc Natl Acad Sci USA. 111, 16925-16930 (2014).
  47. Harvey, D., Lu, T. F., Keller, M. Odor sensor requirements for an insect inspired plume tracking mobile robot. Proceedings of'The 2006 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics. , 130-135 (2006).

Tags

Neuroscience גיליון 118 silkmoth חרקים ריח-מעקב פרומון חזון אינטגרציה רבה-חושית רובוט היברידי חרק-מכונה biomimetics
חרקים שבשליטת רובוט: פלטפורמת רובוט נייד על מנת להעריך את יכולת ריח המעקב של חרק
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ando, N., Emoto, S., Kanzaki, R.… More

Ando, N., Emoto, S., Kanzaki, R. Insect-controlled Robot: A Mobile Robot Platform to Evaluate the Odor-tracking Capability of an Insect. J. Vis. Exp. (118), e54802, doi:10.3791/54802 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter