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Neuroscience

कीट-नियंत्रित रोबोट: एक मोबाइल रोबोट मंच एक कीट की गंध-ट्रैकिंग क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए

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

क्षमता एक गंध स्रोत स्थानीयकरण करने के लिए कीट अस्तित्व के लिए आवश्यक है और कृत्रिम गंध से ट्रैकिंग के लिए लागू होने की उम्मीद है। कीट नियंत्रित रोबोट एक वास्तविक silkmoth द्वारा संचालित है और एक रोबोट मंच के माध्यम से कीड़ों की गंध-ट्रैकिंग क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए सक्षम बनाता है।

Protocol

1. प्रायोगिक पशु

  1. उनकी eclosion जब तक पुरुष silkmoths की pupae (बी मोरी) रखने के लिए एक प्लास्टिक के डिब्बे तैयार करें। नीचे डाल कागज तौलिए और बॉक्स (चित्रा 1 ए) के भीतरी दीवार के चारों ओर गत्ते के टुकड़े।
    नोट: वयस्क पतंगों eclosion (चित्रा 1 ए) के दौरान उनके पंखों का विस्तार करते हुए पकड़ करने के लिए गत्ते के टुकड़े के लिए आवश्यक हैं।
  2. रखो पुरुष silkmoth (बॉम्बिक्स Mor i) बॉक्स में pupae और उन्हें एक 16 घंटे की तहत eclosion जब तक एक मशीन में रख: 25 डिग्री सेल्सियस पर अंधेरे चक्र: 8 घंटे की रोशनी।
    नोट: पुरुष और महिला pupae पेट (चित्रा 1 बी) पर सेक्स चिह्नों द्वारा भेदभाव किया जा सकता है।
  3. eclosion के बाद वयस्क पुरुष पतंगों लीजिए और उन्हें एक नया बॉक्स में चलते हैं।
  4. एक 16 घंटे की तहत एक मशीन में वयस्क पतंगों रखें: 8 घंटे की प्रकाश: अंधेरे चक्र और 15 डिग्री सेल्सियस के तापमान में कमी प्रयोग से पहले उनकी गतिविधि को कम करने के लिए।

2. एक Silkmoth टेदरिंग

  1. Tethering के लिए एक लगाव का निर्माण (2A चित्रा)
    नोट: लगाव इसकी नोक पर एक पतली प्लास्टिक शीट की एक पट्टी के साथ एक तांबे के तार के होते हैं। यह चलने (चित्रा 2 बी) के दौरान छाती के पृष्ठीय उदर आंदोलन करता है।
    1. एक पतली प्लास्टिक शीट की एक पट्टी, 2 × 40 मिमी तैयार (मोटाई: 0.1 मिमी), और बीच में गुना।
    2. एक चिपकने के साथ एक तांबे के तार की टिप करने के लिए मुड़ा पट्टी संलग्न।
    3. मुड़ा पट्टी जहां एक silkmoth की छाती से जुड़ा हुआ है की नोक झुको।
  2. प्रयोग के लिए प्रकाश की अवधि के दौरान वयस्क पतंगों (2-8 दिन पुरानी) का प्रयोग करें।
    नोट: फेरोमोन के प्रति संवेदनशीलता जोरदार circadian घड़ी 18 पर निर्भर करता है। क्योंकि बी मोरी एक दीन का कीट है, प्रयोग प्रकाश अवधि के दौरान किया जाना चाहिए।
  3. धीरे दोर पर सभी तराजू को दूरसाल छाती (mesonotum) गीला ऊतक (या कपास झाड़ू) के एक टुकड़े का उपयोग कर और mesonotum (चित्रा -2) की छल्ली बेनकाब।
  4. कुर्की पर प्लास्टिक की पट्टी पर और एक छोटे से फ्लैट ब्लेड शराबी के साथ संपर्क में mesonotum की सतह पर एक लेई और इंतजार 5-10 मिनट तक चिपकने वाला अब कोई चिपचिपा है।
    नोट: चिपकने वाला विंग काज या forewing tegulae (चित्रा -2) स्पर्श नहीं करना चाहिए।
  5. कुर्की के लिए mesonotum बांड।
  6. कीट रोबोट के कॉकपिट के अंदर रखने से पहले सीमित रखें। एक स्टैंड पर कुर्की पकड़ो और कीट आराम करने के लिए पैरों के नीचे कागज का एक टुकड़ा डाल दिया।

3. कीट नियंत्रित रोबोट

  1. पिछले कार्यों 16,17,19 के आधार पर कीट नियंत्रित रोबोट की हार्डवेयर डिजाइन।
    नोट: कीट नियंत्रित रोबोट एक ऑप्टिकल माउस सेंसर Captur के साथ एक हवाई समर्थित ट्रेडमिल के होते हैंई कीट हरकत, कस्टम निर्मित AVR-आधारित प्रसंस्करण और मोटर नियंत्रण, और दो डीसी brushless मोटर्स के लिए microcontroller बोर्ड (आंकड़े 3 और 4)। रोबोट, 96% सटीक या उच्चतर के साथ गेंद रोटेशन के आधार पर चला सकते हैं 200 मिसे के एक समय में देरी के भीतर। यह भी फेरोमोन ट्रैकिंग व्यवहार से 16 के दौरान silkmoth की अधिकतम गति आगे की गतिशीलता (24.8 मिमी / सेकंड) और कोणीय वेग (96.3 ° / सेक) को सुनिश्चित करता है। ट्रेडमिल (चित्रा 5 ए) और गंध वितरण प्रणाली (चित्रा 5 ब) के airflow के लिए जहाज पर कीट गेंद पर सुचारू रूप से चलने के लिए और दो एंटीना से एक गंध प्राप्त करने के लिए तैयार कर रहे हैं। ट्रेडमिल की हवा का सेवन और प्रवाह चैनल फेरोमोन के संक्रमण से बचने के लिए गंध वितरण प्रणाली के उन लोगों से अलग किया जाता है।
  2. पिछले कार्यों के आधार पर 16 जहाज पर microcontrollers के लिए सॉफ्टवेयर डिजाइन।
    नोट: जहाज पर microcontroller खरीदते हैं टीवह कीट हरकत एक ऑप्टिकल सेंसर के साथ मापा से रोबोट आंदोलनों (घूर्णी, Δ x; translational, Δ Y, चित्रा 6)। यात्रा की दूरी (Δ एल) और रोबोट की प्रति इकाई समय कोण (Δθ) बारी एक पहिया (बाएं, Δ एल एल, ठीक है, Δ एल आर) की यात्रा की दूरी के आधार पर गणना कर रहे हैं इस तरह के Δ एल = के रूप में (Δ एल एल + Δ एल आर) / 2 और Δθ = (Δ एल एल - Δ एल आर) / डी पहिया, जहां डी पहिया दो पहियों (120 मिमी) के बीच की दूरी है। Δ एल एल और Δ एल आर के रूप में आगे Δ एल एल वर्णित हैं = Δ एल एक्स, एल + Δ एल वाई, एल और Δ एल आर = Δ एल एक्स, आर + Δ एल वाई, आर, जहां Δ एल एक्स, एल </ उप> और Δ एल एक्स, आर द्वारा Δ एक्स नियंत्रित बाएँ और दाएँ पक्ष पर पहियों की दूरी की यात्रा है, और Δ एल वाई, एल और Δ एल वाई हैं, आर Δ Y द्वारा नियंत्रित होते हैं। आदर्श रूप में, Δ एल एक्स, एल और Δ एल एक्स, आर के रूप में Δ एल एक्स, एल = -Δ एल एक्स, आर = जी Δ एक्स (डी पहिया / डी गेंद), और Δ एल वाई, एल और Δ एल वाई वर्णित हैं , आर एल Δ वाई, एल = Δ एल वाई, आर = जी Δ वाई, जहां जी मोटर लाभ है और डी गेंद गेंद (50 मिमी) का व्यास है के रूप में वर्णित हैं। अभ्यास में, मोटर लाभ स्वतंत्र रूप से इतनी के रूप में रोबोट आंदोलन जांच करने के लिए प्रत्येक पक्ष (बाईं या दाईं पहिया) द्वारा और प्रत्येक दिशा (आगे या पीछे रोटेशन) द्वारा निर्धारित है। स्वतंत्र लाभ आगे के लिए अनुमतिविषम मोटर रोटेशन रोबोट का एक मोड़ पूर्वाग्रह उत्पन्न करने के लिए की स्थापना (कदम 6.1 देखें)।
  3. पानी के साथ किसी भी संभव घ्राण या दृश्य cues दूर करने के लिए:;: एक सफेद विस्तार polystyrene गेंद की सतह धो (50 मिमी व्यास द्रव्यमान लगभग 2 जी)।
    नोट: एक नई गेंद की सतह ऐसे P400 के रूप में ठीक-धैर्य sandpaper, जो गेंद पर पैरों की चपेट सुनिश्चित करता है के साथ मारपीट किया जाना चाहिए।
  4. धौंकनी प्रशंसक है कि ट्रेडमिल के लिए 9 वी में हवा की आपूर्ति और गेंद (चित्रा 5 ए) तैरता चालू करें। निरीक्षण गेंद कप के तल से लगभग 2 मिमी तैरने लगते हैं।
  5. एक पेंच का प्रयोग, कीट के साथ लगाव के तांबे के तार देते हैं (देखें चित्र 3 इनसेट) रोबोट के कॉकपिट में एक दृढ़ करने के लिए (चरण 2 देखें)। यकीन है कि गेंद (चित्रा 7A) के केंद्र में है कि मध्य पैर की स्थिति को सुनिश्चित करें।
  6. बी पर सामान्य रूप से चलने के लिए कीट सक्षम करने के लिए कुर्की की खड़ी स्थिति को समायोजित करेंसब। पहले और कीट (चित्रा 7B) संलग्न करने के बाद ही ऊंचाई पर गेंद रखो।
    नोट: लगाव की एक भी कम की स्थिति कीट पर दबाव कहते हैं और ऊर्ध्वाधर स्थिति में बदलाव के कारण एक भी उच्च स्थिति अस्थिर चलने और सेंसर की विफलताओं का कारण बनता है जबकि, दबाव (चित्रा 7C) का विरोध करने के पिछड़े चलने elicits गेंद (चित्रा 7 दिन)। सामान्य चलने व्यवहार की जाँच करने के लिए, एक एकल फूला फेरोमोन प्रोत्साहन कीट में चलने को गति प्रदान करने के लिए इस्तेमाल किया जाता है (फेरोमोन प्रोत्साहन के लिए, चरण 4 देखें)। ध्यान दें कि परीक्षण प्रोत्साहन न्यूनतम क्योंकि bombykol करने के लिए पिछले जोखिम silkmoths habituates और उनकी संवेदनशीलता (मात्सुयामा और Kanzaki, अप्रकाशित डेटा) कम हो जाती होना चाहिए।

4. गंध के स्रोत तैयारी

नोट: नर बी मोरी सजातीय महिला सेक्स फेरोमोन के प्रमुख घटक के प्रति संवेदनशील हैं (bombykol: (ई, जेड) -10,12-hexadecadien-1-राजभाषा)

  1. फिल्टर पेपर (लगभग 10 मिमी × 10 मिमी) के एक टुकड़े पर bombykol समाधान एन हेक्सेन (200 एनजी / μl) में भंग के 10 μl गिरा। फिल्टर पेपर का टुकड़ा प्रति bombykol की राशि 2,000 एनजी है।
    नोट: कीट के सामान्य चलने व्यवहार की जाँच करने के लिए, इस चरण में एक फेरोमोन प्रोत्साहन कारतूस तैयार करते हैं। कारतूस फिल्टर पेपर का एक टुकड़ा bombykol के 2,000 एनजी युक्त के साथ एक गिलास पाश्चर विंदुक है। एक बल्ब धकेल हवा युक्त bombykol घमण्ड उत्पन्न।

5. गंध के स्रोत स्थानीयकरण प्रयोग

  1. 0.7 मीटर / सेकंड के लिए और सेट हवा की गति, एक खींच-हवा-प्रकार हवा सुरंग (8 चित्रा 1,800 × 900 × 300 मिमी, एल × डब्ल्यू × एच) के प्रशंसक चालू करें। सुनिश्चित करें कि तापमान अधिक से अधिक 20 डिग्री सेल्सियस है।
  2. (पी गंध के स्रोत सेटहवा सुरंग के ऊपर bombykol युक्त फिल्टर पेपर) का IECE।
    नोट: पंख चौड़ाई TiCl 4 17,19 का उपयोग करके प्रयोग करने से पहले पुष्टि की जानी चाहिए।
  3. रोबोट की microcontroller बोर्ड पर बारी और ब्लूटूथ के माध्यम से एक पीसी के लिए एक धारावाहिक कनेक्शन की स्थापना।
  4. "BioSignal," जो पीसी और रोबोट के बीच एक इंटरफेस प्रदान करता नामक एक कस्टम बनाया जावा प्रोग्राम लॉन्च।
    नोट: मुख्य विंडो रोबोट को आदेश भेजने के लिए बटन शामिल हैं, पैरामीटर विन्यस्त करने के लिए इनपुट और धारावाहिक संचार के उत्पादन, और छोटे बक्से प्रदर्शित करने के लिए पाठ खिड़कियां। बाद के आदेशों वीडियो कैप्चरिंग के अलावा, इस कार्यक्रम में इसी बटन पर क्लिक करके भेजा जाता है।
  5. निर्दिष्ट COM पोर्ट के माध्यम से रोबोट को एक आदेश भेजकर कनेक्शन की पुष्टि करें और जाँच करें कि संदेश रोबोट द्वारा दिया गया है "के लिए डिवाइस के बारे में" बटन पर क्लिक करें।
  6. "ज्ञापन पर क्लिक करेंRY मिटा "बटन पिछले हरकत डेटा जहाज पर फ्लैश मेमोरी पर छोड़ दिया मिटा करने के लिए।
  7. "Drivemode1" बटन पर क्लिक करें रोबोट को डिफ़ॉल्ट मोटर लाभ भेजने के लिए।
    नोट: मोटर लाभ और कीट हरकत और रोबोट आंदोलन के बीच के समय में देरी की जोड़तोड़ लागू कर रहे हैं इस कदम के बाद (कदम 6.1 और 6.3, 9 चित्रा देखें)।
  8. "ड्राइव नहीं है" बटन पर क्लिक करें रोबोट स्थिर करने के लिए जब तक प्रयोग शुरू होता है एक कमांड भेजने के लिए।
  9. एक शुरू की स्थिति (600 मिमी गंध के स्रोत से नीचे की ओर) पर रोबोट रखो और मोटर चालक बोर्ड के स्विच पर बारी।
  10. वीडियो पर कब्जा शुरू करने के लिए Camcorder की रिकॉर्डिंग बटन पुश।
  11. "आरईसी प्रारंभ" बटन पर क्लिक करें जहाज पर फ्लैश मेमोरी पर गेंद रोटेशन के एक साथ रिकॉर्डिंग के साथ रोबोट आरंभ करने के लिए एक शुरुआत के आदेश भेजने के लिए। ध्यान से देखें कि रोबोट ले जाने के लिए शुरू होता है और गंध पंख पटरियों।
  12. पर क्लिक करें"आरईसी रोक" और बटन "ड्राइव नहीं है" दोनों रोबोट आंदोलन और रिकॉर्डिंग को रोकने के लिए रोबोट गंध के स्रोत localizes यदि आदेश भेजने के लिए।
  13. वीडियो पर कब्जा रोकने के लिए Camcorder की रिकॉर्डिंग बटन पुश।
  14. डाउनलोड एक धारावाहिक कनेक्शन के माध्यम से कंप्यूटर के लिए जहाज पर फ्लैश मेमोरी से हरकत डेटा दर्ज की गई। कार्यक्रम बंद कीजिए।

6. कीट नियंत्रित रोबोट का हेरफेर

नोट: प्रत्येक हेरफेर के समय 9 चित्रा में संकेत दिया है।

  1. मोटर लाभ का हेरफेर
    नोट: इस हेरफेर रोबोट के translational और घूर्णी वेग बदल। विषम मोटर लाभ एक मोड़ पूर्वाग्रह है, जो जांच करने के लिए कैसे कीड़े पूर्वाग्रह 17 के लिए क्षतिपूर्ति इस्तेमाल किया जा सकता उत्पन्न करते हैं।
    1. संपादन वें द्वारा आगे और प्रत्येक पक्ष 17 (चित्रा 6B) पर मोटर के पिछड़े रोटेशन के लिए बारी-बारी से लाभ को परिभाषित करेंई विन्यास फाइल "param2.txt" नाम का एक पाठ संपादक का उपयोग।
    2. "सेट param2" पर क्लिक करें सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में संपादित विन्यास फाइल पढ़ने के लिए। फिर, रोबोट के लिए चालाकी से लाभ भेजने के लिए "drivemode2" पर क्लिक करें।
  2. मोटर उत्पादन का उलटा
    नोट: इस हेरफेर एक शर्त द्विपक्षीय घ्राण इनपुट का उलटा के समान प्रदान करता है (6.4 कदम देखें) और द्विपक्षीय महक के महत्व को जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। हालांकि, मोटर उत्पादन का उलटा भी एक जहाज पर कीट का आत्म प्रेरित दृश्य गति inverts। उल्टे आत्म प्रेरित दृश्य इनपुट का असर उलटा घ्राण इनपुट 19 के साथ एक तुलना द्वारा मूल्यांकन किया जा सकता है।
    1. प्रत्येक मोटर के लिए नियंत्रण केबल पार करके द्विपक्षीय मोटर नियंत्रण उलटें।
  3. कीट हरकत और रोबोट आंदोलन के बीच के समय में देरी के हेरफेर।
    नोट: इस हेरफेरसमय की अवधि स्वीकार्य रोबोट गंध से नज़र रखने के लिए संवेदी मोटर प्रसंस्करण पर खर्च की जांच के लिए अनुमति देता है। microcontroller एक बफर स्मृति पर हरकत डेटा स्टोर और फिर निर्धारित समय की देरी के बाद यह प्रक्रिया। ध्यान दें कि रोबोट 200 मिसे की एक अधिकतम आंतरिक समय की देरी है; इसलिए, वास्तविक समय में देरी निर्दिष्ट समय की देरी के साथ साथ 200 मिसे 16,17 होने की उम्मीद है।
    1. मुख्य विंडो के एक छोटे से बॉक्स में इनपुट एक नंबर (0-10) से 100 मिसे कदम पर 0-1,000 मिसे से एक समय में देरी निर्दिष्ट करने के लिए।
    2. "सेट देरी" बटन पर क्लिक करें समय में देरी लागू करने के लिए।
  4. घ्राण इनपुट के हेरफेर।
    नोट: इस हेरफेर द्विपक्षीय घ्राण इनपुट के महत्व को जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। Silkmoths का रेला दिशा उच्च एकाग्रता की ओर 22 पर पक्षपाती है।
    1. सक्शन ट्यूब सुझावों के बीच की खाई को बदलने के लिए या अपने पदों पर पलटना को बदलने के लिएगंध एकाग्रता प्रत्येक एंटीना द्वारा अधिग्रहीत में अंतर।
  5. विजुअल इनपुट का हेरफेर
    नोट: इस हेरफेर गंध से ट्रैकिंग के लिए दृश्य इनपुट की भूमिका की जांच करने के लिए है।
    1. एक सफेद कागज कि क्रमश: जहाज पर कीट की क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दृश्य क्षेत्र के 105 डिग्री और 90 डिग्री occludes, साथ चंदवा कवर।

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Representative Results

हम यहाँ कीट नियंत्रित रोबोट एक गंध के स्रोत के सफल स्थानीयकरण के लिए आवश्यक बुनियादी विशेषताओं प्रस्तुत करते हैं। रोबोट और silkmoths, गंध वितरण प्रणाली की प्रभावशीलता, और सटीक द्विपक्षीय घ्राण और दृश्य आदानों के महत्व के बीच तुलना जांच कर रहे हैं।

स्वतंत्र रूप से चलने पतंगों और कीट नियंत्रित रोबोट के बीच गंध-ट्रैकिंग व्यवहार की तुलना चित्रा 10A और बी में दिखाया गया है। एक ही गंध परिस्थितियों में, दोनों घूमना पतंगों और रोबोट में 100% की सफलता दर (; रोबोट, 7 परीक्षणों एन = 7 पतंगों से चलने कीट, एन = 10 पतंगों से 10 परीक्षणों) रन बनाए। हालांकि रोबोट चलने पतंगों के उन लोगों की तुलना में व्यापक प्रक्षेप पथ प्रदर्शन किया, वहाँ पी चलने पतंगों और रोबोट के बीच स्थानीयकरण करने के लिए समय में कोई महत्वपूर्ण अंतर (गया था2; 0.05, Wilcoxon रैंक राशि परीक्षण; कीट, मंझला = 46.5 सेकंड, IQR = 36.7, 69.6; रोबोट, मंझला = 48.1 सेकंड, IQR = 44.9, 61.9)।

गंध वितरण प्रणाली (चित्रा 5 ब) मंजिल से ऊपर 90 मिमी रखा जहाज पर कीट के एंटीना को मंजिल के पास odorant प्रवाह की आपूर्ति के लिए आवश्यक है। इस प्रणाली (सक्शन ट्यूब, प्रशंसकों, और चंदवा) के बिना, रोबोट गंध के स्रोत की ओर उन्मुख नहीं कर सकता और जब तक चक्कर लगाना जारी रखा इसे बंद कर दिया (सभी 10 परीक्षणों एन = 5 पतंगों से विफल रहा है, चित्रा 10C)। प्रोग्राम किया silkmoth व्यवहार के अनुसार, निरंतर चक्कर एक विशिष्ट व्यवहार जब एक silkmoth उन्मुखीकरण 21,22 दौरान फेरोमोन से संपर्क करने में विफल रहता है।

चित्रा 11 रोबोट की जोड़तोड़ का प्रदर्शन प्रतिनिधि परिणामों से पता चलता है। गंध से नज़र रखने के लिए एक द्विपक्षीय घ्राण इनपुट की प्रभावशीलता evaluat थाट्यूब टिप्स (कदम 6.4) की स्थिति बदलने से या मोटर निर्गम (6.2 कदम) inverting द्वारा एड। संकरी खाई, 20 मिमी, 10 परीक्षणों एन = 10 पतंगों द्वारा; छोड़ दिया और सही ट्यूबों के बीच दो अलग-अलग अंतराल (व्यापक अंतर [नियंत्रण], 90 मिमी, एन = 10 पतंगों से 10 परीक्षणों के साथ 100% की रोबोट हासिल की सफलता दर; चित्रा 11A, बी), और इन दो ट्यूब पदों (P> 0.05, स्टील के परीक्षण के बीच स्थानीयकरण के समय में कोई महत्वपूर्ण अंतर था, चित्रा 11E)। दूसरी ओर, ट्यूब सुझावों का उलटा crosswind दिशा के साथ प्रक्षेप पथ चौड़ी और थोड़ा स्थानीयकरण करने के लिए समय की औसत वृद्धि हुई है, (प्रत्येक एंटीना odorant contralateral ओर, ट्यूब की खाई = 90 मिमी से प्राप्त) हालांकि वहाँ कोई महत्वपूर्ण अंतर था ( P> 0.05, स्टील के परीक्षण, चित्रा 11C, ई)। मोटर उत्पादन का उलटा उलटा olfacto के रूप में एक ऐसी ही स्थिति प्रदान करता हैRY इनपुट; इसके अलावा, यह भी जहाज पर कीट द्वारा प्राप्त आत्म प्रेरित दृश्य गति inverts। उल्टे नकारात्मक दृश्य प्रतिक्रिया (यानी, सकारात्मक प्रतिक्रिया) की वजह से, रोबोट चक्कर लगाना जारी रखा, यहां तक कि गंध पंख (चित्रा 11D) है, जो काफी स्थानीयकरण करने के लिए समय lengthened में (पी <0.01, स्टील के परीक्षण, चित्रा 11E)। उल्टे घ्राण इनपुट (सी) और उल्टे मोटर उत्पादन (डी) की सफलता दर 80% (एन = 10 पतंगों से 10 परीक्षणों) और 90.9% (11 परीक्षणों 11 पतंगों द्वारा), क्रमशः थे। Silkmoths में संवेदी मोटर नियंत्रण की एक विस्तृत चर्चा पिछले काम 19 में वर्णित है।

आकृति 1
चित्रा 1. silkmoth pupae के भंडारण। (ए) नर pupae एक प्लास्टिक का डिब्बा (बाएं) में जमा हो जाती है। वयस्क पतंगों बी के भीतरी दीवार के चारों ओर गत्ता पकड़eclosion (दाएं) के दौरान बैल। Pupae (बी) सेक्स चिह्नों। प्रत्येक तीर पुरुष के नौवें पेट खंड और महिला के आठवें पेट खंड के उदर पक्ष पर एक ठीक है, अनुदैर्ध्य लाइन के साथ एक "एक्स" मार्क के उदर पक्ष पर एक छोटी सी जगह इंगित करता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा 2. एक silkmoth टेदरिंग। (ए) एक silkmoth tethering के लिए एक लगाव का निर्माण। तीन चरणों 2.1.3 के लिए 2.1.1 में वर्णित हैं (पाठ देखें)। पतली प्लास्टिक शीट के एक दो गुना पट्टी तांबे के तार, जो पृष्ठीय उदर आंदोलन अवशोषण की नोक पर जुड़ा था चलने के दौरान mesonotum की (चित्रा 2 बी देखें)। अन्य, तार के घुमावदार टिप handli के लिए हैएनजी। (बी) के फेरोमोन ट्रैकिंग के दौरान एक silkmoth के उच्च और निम्न नजरिए (फीमर और forelegs [तीर] की टिबिया के बीच कोण देखें)। (सी) mesonotum पर तराजू का हटाया (तीर द्वारा संकेत)। छोड़ दिया और सही चित्रों के पहले और बाद में तराजू को हटाने, क्रमशः दिखा। forewing tegulae बरकरार थे (धराशायी लाइनों से घिरा हुआ है)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3. कीट नियंत्रित रोबोट। इनसेट कॉकपिट के एक बढ़ाया देखने से पता चलता है। (1) एक ट्रेडमिल (एक हवाई समर्थित गेंद, इनसेट देखें) पर एक सीमित silkmoth, (2) एक गंध कीट को लेने के लिए, (हवा की गति, 0.5 मीटर / सेकंड) की आपूर्ति (3) सक्शन ट्यूब के लिए दो प्रशंसकों गंध, (4) डीसी मोटर्स और wheएल्स, (5) microcontroller बोर्ड, (6) गेंद को हवा की आपूर्ति के लिए एक हवा का सेवन, (7) ऑफ़लाइन वीडियो के लिए ट्रैकिंग मार्कर विश्लेषण, (8) दो एल ई डी कॉकपिट (280 LX) में लगातार रोशनी रखने के लिए, (9 ) silkmoth, और (10) लगाव की एक दृढ़ tethering के लिए एक लगाव। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4. हार्डवेयर आरेख। ट्रेडमिल में एयर समर्थित गेंद के रोटेशन 1.5 kHz के एक नमूना दर पर 0.254 मिमी के एक संकल्प के साथ एक ऑप्टिकल माउस संवेदक द्वारा मापा गया था। माइक्रोकंट्रोलर सेंसर उत्पादन से silkmoth की गति की गणना की और बाएँ और दाएँ पक्ष पर दो डीसी मोटर्स नियंत्रित। मोटर्स स्थिति राय के साथ, 1 kHz पर पल्स चौड़ाई मॉडुलन से प्रेरित थेसे निर्मित में हॉल सेंसर। ऑप्टिकल सेंसर निर्गम (यानी, जहाज पर कीट का व्यवहार) एक जहाज पर फ्लैश मेमोरी (8 एमबीपीएस) 5 हर्ट्ज का एक नमूना दर पर जमा हो गया था। इन आंकड़ों रोबोट आंदोलनों के साथ जहाज पर कीट के व्यवहार की तुलना के लिए इस्तेमाल किया गया। एक कंप्यूटर (पीसी) और रोबोट के बीच बेतार संचार ब्लूटूथ, जो केवल आदेशों को शुरू करने और रोबोट को रोकने, या रोबोट की मोटर गुण में हेरफेर करने के लिए भेजने के लिए इस्तेमाल किया गया था के माध्यम से हासिल की थी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5
चित्रा 5. ट्रेडमिल और गंध वितरण प्रणाली के लिए वायु प्रवाह डिजाइन। (ए) वायु प्रवाह ट्रेडमिल की गेंद का समर्थन है। हवा बनाने वाला एक पिता द्वारा कॉकपिट के पीछे वायु सेवन से लिया गयाn; यह तो एक चैनल के माध्यम से प्रवाहित होती है और एक कस्टम बनाया एफआरपी कप (इनसेट) पर छोटे छेद (1-मिमी व्यास) से बाहर उड़ा दिया। एक लाल आयत से घिरा कप के शीर्ष दृश्य इनसेट में दिखाया गया है। लाल तीर airflow संकेत मिलता है; सफेद तीर, एक एलईडी ट्रांसमीटर के साथ ऑप्टिकल सेंसर; और काला तीर, छोटे छेद के साथ कप। (बी) गंध वितरण प्रणाली के airflow। हवा फेरोमोन युक्त प्रत्येक पक्ष पर एक लचीला पॉलीथीन ट्यूब, चंदवा में एक विभाजन के साथ अलग की नोक से suctioned, और ipsilateral पक्ष पर एंटीना के लिए दिया गया था। प्रत्येक पक्ष पर वायु प्रवाह लाल या नीले तीर द्वारा संकेत दिया है। यह आंकड़ा Ando और Kanzaki 19 से संशोधित किया गया है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 6
चित्रा 6 कीट हरकत से रोबोट आंदोलन की गणना। (ए) रोबोट (Δ एल) और पहिया आंदोलनों का एक योजनाबद्ध ड्राइंग (बाएं, Δ एल एल और सही, Δ एल आर)। Δθ, रोबोट के कोण बदल जाते हैं। (बी) गणना के लिए पैरामीटर। Δ एक्स और वाई Δ एक गेंद के घूर्णी और translational आंदोलनों का प्रतिनिधित्व करते हैं (एक सकारात्मक मूल्य दक्षिणावर्त या आगे की दिशा को इंगित करता है); डी गेंद, गेंद के व्यास; डी पहियों, पहियों के बीच की दूरी; जी परिवार कल्याण, एल और जी BW, एल, आगे (परिवार कल्याण) या पिछड़े (BW) वाम पहिया (एल) के रोटेशन की मोटर लाभ; जी परिवार कल्याण, आर और जी BW, आर, आगे या सही पहिया (आर) के पिछड़े रोटेशन की मोटर लाभ। उसकी क्लिक करेंई यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए।

चित्रा 7
7 चित्रा ट्रेडमिल पर एक सीमित कीट की स्थिति का समायोजन। (ए) एक गेंद पर एक सीमित कीट के पार्श्व दृश्य। बीच पैर गेंद (काला तीर) के शीर्ष पर रखा जाना चाहिए। (बी) कीट की उचित ऊर्ध्वाधर स्थिति। कीट के पीछे ऑप्टिकल सेंसर गेंद के केंद्र का सामना। (बाईं ओर से देखा के रूप में) सामान्य आगे चलने गेंद दक्षिणावर्त घूमता है। (सी) ऊर्ध्वाधर स्थिति बहुत कम है (नीचे तीर) है। silkmoth के दबाव का विरोध करने के forelegs फैली हुई है और गेंद से पिछड़े (रोटेशन वामावर्त) घूमता है। (डी) ऊर्ध्वाधर स्थिति बहुत अधिक (ऊपर की ओर तीर) है। कीट गेंद रखती है और इसे हटाया। हालांकि कीट आगे प्रदर्शन कर सकते हैं इस स्थिति में चल रहा 23 यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

आंकड़ा 8
8 चित्रा पवन सुरंग। हवा एक जाल पैनल (लाल तीर) के साथ फ़िल्टर किया गया था; यह तो एक कैमकॉर्डर, 1500 (एल) × 900 (डब्ल्यू) मिमी की रिकॉर्डिंग के क्षेत्र में प्रवेश किया। गंध के स्रोत रिकॉर्डिंग क्षेत्र के नदी के ऊपर रखा गया था और फेरोमोन दूषित हवा के बाहर एक प्रशंसक (नीले तीर) से थक गया था। हवा सुरंग extruded polystyrene फोम का बनाया गया था। छत एक पारदर्शी ऐक्रेलिक शीट था, और मंजिल एक रबर की चटाई रोबोट पहियों का होता जा रहा से बचने के लिए किया गया था। गंध के स्रोत wcrosswind स्थिति और जाल पैनल से 250 मिमी हवा के साथ के केंद्र में रखा गया है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

9 चित्रा
9. प्रोटोकॉल में रोबोट की जोड़तोड़ का समय चित्रा। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 10
चित्रा 10 गंध के स्रोत स्थानीयकरण परीक्षण। (से Ando एट अल 17 डेटा।; 10 परीक्षणों एन = 10 पतंगों से ए), कीट नियंत्रित रोबोट (प्रत्येक पैनल silkmoths के प्रक्षेप पथ से पता चलता है (सी बिना 7 परीक्षणों एन = 7 पतंगों), और रोबोट द्वारा; 10 परीक्षणों एन = 5 पतंगों से)। पतंगों या रोबोट एक गंध स्रोत (क्रॉस चिह्न, bombykol के 2,000 एनजी युक्त फिल्टर पेपर का एक टुकड़ा) से 600 मिमी हवा के साथ (नोक) शुरू कर दिया। कम से कम या सबसे लंबे समय स्थानीयकरण के लिए ले जाया साथ परीक्षण क्रमश: लाल और नीले रंग की लाइनों के रूप में संकेत कर रहे हैं। अन्य सफल परीक्षण ग्रे रंग के होते हैं, और विफल परीक्षणों हरा कर रहे हैं। एक चक्र स्थानीयकरण में सफलता को पहचानने के लिए लक्ष्य क्षेत्र इंगित करता है। लक्ष्य क्षेत्र की त्रिज्या रोबोट के आकार, जहाज पर कीट और गंध के स्रोत 17 के बीच करीबी दूरी के बराबर के आधार पर परिभाषित किया गया था। एक तीर हवा की दिशा (हवा की गति: 0.7 मीटर / सेकंड) इंगित करता है, और धराशायी लाइनों फेरोमोन पंख की सीमाओं से संकेत मिलता है। एक बड़ा देखने के लिए यहां क्लिक करेंयह आंकड़ा का संस्करण।

11 चित्रा
11. घ्राण इनपुट के हेरफेर और मोटर उत्पादन आंकड़ा है। (; नियंत्रण, 90 मिमी, एन = 10 पतंगों से सभी 10 परीक्षणों में सफल ए), एक संकरी खाई (बी, प्रत्येक पैनल रोबोट (जहाज पर कीट की स्थिति) एक विस्तृत-ट्यूब अंतर के साथ के सफल प्रक्षेप पथ से पता चलता 20 मिमी एन = 10 पतंगों), एक औंधा विस्तृत-ट्यूब की खाई (सी द्वारा सभी 10 परीक्षणों में सफल, 10 के 8 परीक्षण, एन = 10 पतंगों), और उल्टे मोटर उत्पादन (डी के साथ एक व्यापक ट्यूब अंतराल में सफल; करने में सफल 11 परीक्षणों के 10, एन 11 पतंगों =)। bombykol के 2,000 एनजी युक्त फिल्टर कागज के एक टुकड़े के माध्यम से दोहराए हवा कश क्रॉस चिह्न से रिहा कर दिया गया। रोबोट के साथ ग्रे और सफेद तीर द्विपक्षीय घ्राण इनपुट और मोटो के झुकाव का संकेतआर उत्पादन। अन्य प्रयोगात्मक शर्तों और आंकड़ा विवरण चित्रा 10 के रूप में ही कर रहे हैं। (ई) चार शर्तों (ई) के तहत रोबोट के स्थानीयकरण के लिए समय। व्यक्तिगत डेटा एक बॉक्स साजिश में संक्षेप हैं। बॉक्स के बाएँ और दाएँ पक्ष पहले और तीसरे चतुर्थकों संकेत मिलता है, और बार मंझला प्रतिनिधित्व करता है। मूंछ 1.5 × अन्तःचतुर्थक श्रेणी संकेत मिलता है। तारों, नियंत्रण डेटा (ए) से एक महत्वपूर्ण अंतर से संकेत मिलता है स्टील की परीक्षा (** पी <0.01) के अनुसार। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

एक silkmoth से रोबोट के सफल नियंत्रण के लिए सबसे महत्वपूर्ण बिंदुओं दे रहे हैं कीट हवा-समर्थित गेंद पर सुचारू रूप से चलने के लिए और स्थिरतापूर्वक गेंद रोटेशन को मापने। इसलिए, silkmoth tethering और उचित स्थान पर गेंद पर बढ़ते इस प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम उठाए हैं। लगाव या गेंद पर कीट का अनुचित स्थिति के लिए कीट का अनुचित आसंजन उस पर अप्राकृतिक दबाव है, जो अपने सामान्य चलने व्यवहार perturbs और / या गेंद रोटेशन को मापने के लिए ऑप्टिकल सेंसर की विफलता का कारण बनता है कारण होगा। polystyrene गेंद Roughening भी फिसल से कीट को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है। जवाब में सीमित कीट की हरकत उत्तेजनाओं गंध के लिए और बाद में रोबोट आंदोलन ध्यान से गंध-ट्रैकिंग टेस्ट (3.6 कदम देखें) करने से पहले जाँच की जानी चाहिए।

एक बड़ा गेंद का उपयोग बेहतर है क्योंकि यह ट्रेडमिल की वक्रता है, जो लगभग एक प्रदान करता है कम हो जाती हैकीट पैरों के लिए फ्लैट विमान। 50 मिमी व्यास गेंद यहां इस्तेमाल silkmoths के लिए पारंपरिक ट्रेडमिल सेटअप में प्रयोग किया जाता है कि की तुलना में अपेक्षाकृत छोटा है (व्यास: 75 मिमी) 24। हालांकि, एक बड़ा (और भारी) गेंद, देखभाल के साथ इस्तेमाल किया जाना चाहिए, क्योंकि गेंद की जड़ता रोबोट आंदोलनों के दौरान नगण्य नहीं है। एक जहाज पर कीट अपने पैरों से रोबोट आंदोलनों के दौरान एक गेंद के जड़त्वीय बल प्रेरित रोटेशन को नियंत्रित नहीं कर सकते हैं, रोबोट कीट द्वारा किसी भी चलने के बिना लगातार झूल रहे हैं। जब प्रयोगकर्ताओं अन्य कीट प्रजातियों के उपयोग पर विचार, इसलिए, गेंद के आकार उनके पैर पकड़ती है, साथ ही उनके आकार की ताकत के आधार पर चयन किया जाना चाहिए। गंध के स्रोत स्थानीयकरण के दौरान, प्रयोगकर्ताओं भी के व्यवहार की जांच होनी चाहिए कि क्या कीट-एक जहाज पर कीट गेंद पर सुचारू रूप से चलता है और रोबोट जल्दी से कीट कदम के रूप में प्रतिक्रिया करता है। silkmoth पिछड़े चलने दर्शाती है जब यह लगाव (एक भी कम की स्थिति से बहुत ज्यादा दबाव प्राप्त करता है, देखते हैं चित्रा 5 ब) के सामने विभाजन के रूप में। कीट हरकत के लिए रोबोट के गरीब जवाबदेही अनुचित गेंद स्थिति या (लगभग 30 मिनट के लिए बैटरी पिछले) बैटरी की कमी के कारण है।

कीट नियंत्रित रोबोट की सीमा यह है कि जहाज पर कीट निश्चित रूप से अप्राकृतिक परिस्थितियों में स्थित है। ट्रेडमिल, गंध वितरण प्रणाली, और कॉकपिट की 90 मिमी ऊंचाई स्वतंत्र रूप से चलने पतंगों द्वारा अधिग्रहीत उन लोगों से अलग संवेदी जानकारी (mechanosensory, घ्राण, और दृश्य) प्रदान करते हैं। जब हम silkmoths स्वतंत्र रूप से चलने के उन लोगों के साथ कीट नियंत्रित रोबोट के व्यवहार की तुलना में इन मतभेदों को स्पष्ट हो गया है। उदाहरण के लिए, हालांकि गंध के स्रोत स्थानीयकरण के लिए एक ही प्रदर्शन रोबोट और स्वतंत्र रूप से चलने silkmoths के बीच मनाया गया, आर के प्रक्षेप पथobot, crosswind दिशा के साथ विरल थे स्वतंत्र रूप से चलने silkmoths जुटे रूप में वे गंध के स्रोत तक पहुँच है, पंख चौड़ाई की कमी (चित्रा 10A, बी) के अनुसार उन जबकि। यह अंतर बस रोबोट और पतंगों के विभिन्न आकारों के कारण है। विशेष रूप से, जहाज पर कीट और ट्यूब टिप के बीच की दूरी odorants खोज के लिए सीमा निर्धारित करता है; इसलिए, बड़ा दूरी (रोबोट: 100 मिमी, कीट: एंटीना टिप को छाती से लगभग 10 मिमी) भी पंख के बाहर सक्रिय करने के लिए रोबोट को सक्षम। इसके अलावा, चंदवा में कीट बाहरी वातावरण से हवा की दिशा प्राप्त नहीं कर सकते हैं। हालांकि गंध से नज़र रखने के लिए हवा की दिशा के महत्व को अभी तक silkmoths 22 में निर्धारित नहीं किया गया, प्रवाह दिशा के उपयोग अन्य जीवों 5,6 में गंध से ट्रैकिंग के लिए एक बुनियादी रणनीति है। गंध वितरण प्रणाली द्वारा उत्पन्न लगाया airflow के कारण, यह भी मुश्किल हैइस तरह के पंख फड़फड़ा कि airflow उत्पन्न करता है और silkmoths 25 में गंध रिसेप्शन की सुविधा के प्रभाव के रूप में "सक्रिय संवेदन," के लिए खाते। क्योंकि इन सीमाओं के कारण, यदि प्रयोगकर्ताओं इस तकनीक को रोजगार एकाधिक रूपरेखा के इस्तेमाल का पता लगाने के लिए, यह चर्चा की जानी चाहिए इन रोबोट प्रयोगों द्वारा प्राप्त परिणामों प्राकृतिक परिस्थितियों 19 में बरकरार कीड़ों के लिए लागू किया जा सकता है।

कीट नियंत्रित रोबोट कीड़े की गंध से नज़र रखने की क्षमता के मूल्यांकन के लिए तीन आवश्यकताओं को पूरा किया: 1) कीट मोटर के प्रत्यक्ष नियंत्रण interfacing रोबोट के लिए, 2) एक वास्तविक गंध पंख में परीक्षण आज्ञा देता है, और 3) कीट के हेरफेर की इजाजत दी संवेदी मोटर प्रणाली। सबसे पहले, एक कीट और एक रोबोट, एक रोबोट को नियंत्रित करने के लिए तंत्रिका संकेतों के उपयोग के बीच इंटरफेस के बारे में, इस तरह के एक मस्तिष्क की मशीन इंटरफेस 26 के रूप में, एक वैकल्पिक तकनीक है। कीड़ों पर कई अध्ययनों से तंत्रिका संकेतों या सह के लिए electromyograms का उपयोगएक रोबोट और बंद प्रतिक्रिया की ntrol 27-30 छोरों। हालांकि, इस दृष्टिकोण सार्थक मोटर आदेशों, जो तंत्रिका विज्ञान में एक महत्वपूर्ण और चल रहे अनुसंधान का विषय है निकालने के लिए तंत्रिका संकेतों की डिकोडिंग की आवश्यकता है। इसलिए, रोबोट नियंत्रण के लिए कीड़ों की वास्तविक चलने व्यवहार के उपयोग के लिए एक रोबोट को कीट के मोटर आदेशों इंटरफेस करने के लिए एक सीधा और सरल तरीका है। दूसरा, जो वातावरण में रोबोट के बारे में बर्ताव करता है, आभासी वास्तविकता के उपयोग के लिए एक विकल्प 13,31-33 होगा। आभासी वास्तविकता अधिक नियंत्रित स्थितियों के तहत व्यवहार प्रयोगों का संचालन करने के लिए सक्षम बनाता है और दृष्टि का अध्ययन, जहां हवा-समर्थित ट्रेडमिल पशु हरकत और दृश्य परिस्थितियों 24,34-36 की पीढ़ी पर नज़र रखने के लिए इस्तेमाल किया गया है में सबसे सफल है। हालांकि, घ्राण जानकारी की प्रतिक्रिया पाश बंद तकनीकी रूप से कठिन है क्योंकि यह सटीक प्रवाह नियंत्रण की आवश्यकता है। optogenetics के आवेदन घ्राण रिसेप्टर n सक्रिय करने के लिए यद्यपिeurons 37-40 महक में आभासी वास्तविकता की सीमाओं को पार करेंगे, कोई वास्तविक गंध पंख में एक मोबाइल रोबोट का उपयोग एक घ्राण की स्थापना के लिए एक विश्वसनीय तरीका वर्तमान में पाश बंद कर दिया जाएगा। अंत में, एक कीट का संवेदी मोटर प्रणाली के हेरफेर के बारे में, वैकल्पिक तरीकों कीड़ों की शल्य चिकित्सा जोड़तोड़ (यानी, काटने या संवेदी अंगों या 41 appendages कवर) होगा। हालांकि, हमारे रोबोट में गड़बड़ी (6 कदम और चित्रा 11) कीड़ों का संवेदी मोटर प्रणाली, रोबोट मंच 19 के हेरफेर के द्वारा प्राप्त परिवर्तन करने के लिए एक गैर-आक्रामक और प्रतिवर्ती तरीका है, और विभिन्न मापदंडों के controllability के रोबोट के लिए सक्षम बनाता है हमें विभिन्न परिस्थितियों में इसके प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए।

कीट नियंत्रित रोबोट भविष्य अनुप्रयोगों के लिए दो प्रमुख दिशाओं है। पहली दिशा इंजीनियरिंग के लिए है। कीट संवेदी मोटर प्रणाली, मैं द्वारा नियंत्रित एक स्वायत्त रोबोट के रूप मेंnsect नियंत्रित रोबोट जैविक मॉडल के साथ लागू मोबाइल रोबोट, सरलीकृत Braitenberg वाहन 42 से बड़े पैमाने पर तंत्रिका नेटवर्क को लेकर लिए एक संदर्भ के लिए किया जाएगा। कीट नियंत्रित रोबोट भी इस तरह के एक कैमरा के कार्यान्वयन और टक्कर परिहार के लिए एक एल्गोरिथ्म टक्कर से मुक्त गंध-ट्रैकिंग एल्गोरिदम का पता लगाने के रूप में कीट गंध से नज़र रखने के साथ अन्य तौर तरीकों के संभावित संयोजनों के परीक्षण के लिए एक उपयोगी मंच होगा। इसके अलावा, रोबोट गुण के ठीक ट्यूनिंग गंध-ट्रैकिंग प्रदर्शन बरकरार कीड़ों की तुलना में बेहतर सुधार हो सकता है। कीट क्षमता के इस तरह के अनुवाद खतरनाक पदार्थों को खोजने के लिए इस रोबोट खुद के व्यावहारिक उपयोग करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं, अगर हम ट्रांसजेनिक silkmoths 43 है कि एक लक्ष्य सामग्री में विशेषता रसायन का जवाब नकल। कैसे हम रोबोट अनुप्रयोगों है कि diffe से आगे बढ़ाने के लिए biomimetic एल्गोरिदम का उपयोग करना चाहिए: दूसरी ओर, कीट नियंत्रित रोबोट भी एक महत्वपूर्ण सवाल उठाना होगाकीड़ों और रोबोट के बीच Rence? उदाहरण के लिए, कीट घ्राण रिसेप्टर्स एक उत्कृष्ट गंध एकाग्रता 44-46, जो कीट घ्राण प्रसंस्करण और गंध के स्रोत स्थानीयकरण के लिए जिम्मेदार है की उच्च गति अस्थायी गतिशीलता हासिल करने की क्षमता है, लेकिन अभी तक पारंपरिक गैस सेंसर 4,29 की क्षमताओं से परे हैं, 47। कैसे biomimetic कलन विधि को संशोधित करने के लिए रोबोट का संवेदी क्षमता भी एक भविष्य की दिशा के रूप में पता लगाया जाना चाहिए मिलने के लिए। अन्य प्रमुख दिशा जीव विज्ञान के लिए निश्चित रूप से है। कीट नियंत्रित रोबोट एक बंद लूप प्रयोगात्मक मंच के रूप में माना जा सकता है। इसके अलावा, रोबोट हेरफेर में, एक गैर इनवेसिव कीट का संवेदी मोटर रिश्ते को बदलने के लिए जिस तरह से, आगे की जांच करने के लिए कैसे छोटे कीट मस्तिष्क का जवाब जानने के लिए, और नई परिस्थितियों के अनुकूल कर सकते हैं लागू किया जाएगा।

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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.

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तंत्रिका विज्ञान अंक 118 silkmoth कीट गंध-ट्रैकिंग फेरोमोन दृष्टि multisensory एकीकरण कीट-मशीन संकर रोबोट biomimetics
कीट-नियंत्रित रोबोट: एक मोबाइल रोबोट मंच एक कीट की गंध-ट्रैकिंग क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए
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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).

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