Method Article

Böcek kontrollü Robot: Bir Mobil Robot Platformu bir Böcek Koku izleme Yeteneği değerlendirin

DOI:

10.3791/54802

December 19th, 2016

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bir koku kaynağı yerelleştirilmesine yeteneği böcek hayatta kalmak için gerekli olan ve yapay koku izleme için geçerli olması bekleniyor. Böcek kontrollü robot gerçek bir silkmoth tarafından tahrik ve bir robot platform üzerinden böceklerin koku izleme yeteneği değerlendirmek için bize sağlar edilir.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Robotik koku kaynağı lokalizasyonu, koku kaynaklarını bulmak organizmanın hayatta kalması için önemli bir görev olduğundan, zorlu ve biyolojik bilginin katkıda bulunması beklenen bir alan olmuştur. Böcekler, koku takibi ile ilgili olarak iyi çalışılmış organizmalardır ve davranışsal stratejileri, değerlendirme için mobil robotlara uygulanmıştır. Bu "aşağıdan yukarıya" yaklaşım, biyomimetik robotlar geliştirmenin temel bir yoludur; Bununla birlikte, biyolojik analizler ve davranışsal mekanizmaların modellenmesi hala devam etmektedir. Bu nedenle, böyle bir biyolojik sistemin gerçekte robotik bir platformun denetleyicisi olarak nasıl çalıştığı hala bilinmemektedir. Bu soruyu cevaplamak için, yetişkin bir erkek ipek güvesinin (Bombyx mori) koku uyaranlarına yanıt olarak bir robot araba kullandığı böcek kontrollü bir robot geliştirdik; Bu, gelecekteki bir böcek-mimetik robotun prototipi olarak kabul edilebilir. Robotun kokpitinde, bağlı bir ipek güvesi hava destekli bir topun üzerinde yürüdü ve optik bir sensör topun dönüşlerini ölçtü. Bu dönüşler iki tekerlekli robotun hareketine çevrildi. Bu "hibrit" yaklaşımın avantajı, deneycilerin robotun herhangi bir parametresini manipüle edebilmesidir, bu da böceklerin koku izleme yeteneğinin değerlendirilmesini sağlar ve robotik koku takibi için yararlı öneriler sunar. Ayrıca, bu manipülasyonlar, bir pilot böceğin duyusal-motor ilişkisini değiştirmenin invaziv olmayan yollarıdır ve uyarlanabilir davranışları anlamak için yararlı bir teknik olacaktır.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bir koku kaynağını bulabilen otonom robotlar, toplumun emniyeti ve güvenliği için önemli olabilir. Felaketzedelerin, bir havaalanındaki uyuşturucu veya patlayıcı maddelerin ve çevreye tehlikeli madde dökülmelerinin veya sızıntılarının tespiti için kullanılabilirler. Şu anda, bu görevler için tamamen iyi eğitimli hayvanlara (örneğin köpekler) güveniyoruz ve robotik koku kaynağı lokalizasyonunun bu hayvanların iş yükünü hafifletmesi güçlü bir şekilde bekleniyor. Bir koku kaynağı bulmak robotlar için zorlu bir iştir çünkü koku maddeleri bir atmosferde aralıklı olarak dağılır1; Bu nedenle, koku konsantrasyonu gradyanının sürekli örneklenmesi her zaman mümkün değildir. Bu nedenle, robotik koku kaynağı lokalizasyonu2-4'ün elde edilmesi için aralıklı koku ipuçlarını kullanan bir arama stratejisi gereklidir.

Koku kaynağı lokalizasyonu, organizmanın hayatta kalması için gereklidir ve yiyecek bulma, çiftleşme ortakları ve yumurtlama bölgeleri gibi görevleri içerir. Düzensiz dağılmış koku maddelerini izlemedeki zorluğun üstesinden gelmek için, organizmalar iki temel davranıştan oluşan çeşitli davranış stratejileri geliştirmişlerdir: koku alımı sırasında yukarı doğru hareket etme ve koku alımının kesilmesi sırasında çapraz akış5,6. Bu reaktif stratejiler böceklerde iyi belgelenmiş ve ayrıca rüzgar yönü ve görüş5-8 gibi diğer modalitelerle birleştirilmiştir. Böcek davranış modelleri, koku kaynağı lokalizasyon yeteneklerinin değerlendirilmesi için davranışsal algoritmaların veya nöral devre modellerinin mobil robotlara uygulandığı robotik3,9-11 için de yararlı örnekler olmuştur10,12-15. Biyomimetik perspektiflerden bakıldığında, bu "aşağıdan yukarıya" yaklaşım kesinlikle biyomimetik robotlar geliştirmenin temel bir yoludur. Bununla birlikte, aşağıdan yukarıya yaklaşım, yararlı bir arama stratejisi elde etmek için bir kısayol değildir, çünkü biyolojik analizler hala devam etmektedir ve böcek davranışlarının arkasındaki duyusal-motor sistemlerin modellenmesi tamamlanmamıştır. Bu nedenle, böyle bir biyolojik sistemin gerçekte bir robotik platformun denetleyicisi olarak nasıl çalıştığı hala bilinmemektedir.

Bu makalede, biyolojik bir sistem tarafından kontrol edilen bir koku izleme mobil robotu geliştirmek için basit bir "yukarıdan aşağıya" yaklaşımın protokolünü gösteriyoruz16,17. Robot, gerçek bir böcek tarafından kontrol ediliyor ve gelecekteki böcek-mimetik robotların bir prototipi olarak kabul edilebilir. Robotun kokpitinde, bağlı bir yetişkin erkek ipek güvesi (Bombyx mori), hava emme tüpleri aracılığıyla her bir antene iletilen dişi cinsiyet feromonuna yanıt olarak hava destekli bir top üzerinde yürüdü. Gemideki güvenin yürümesinden kaynaklanan top dönüşleri optik bir sensör tarafından ölçüldü ve iki tekerlekli robotun hareketine çevrildi. Bu "hibrit" yaklaşımın avantajı, deneycilerin, bir pilot böceğin robot ile gerçek bir koku durumu arasında kapalı bir döngüde olduğu robotik platformda böcek duyusal-motor sisteminin nasıl çalıştığını araştırabilmeleridir. Robotik donanımın manipülasyonu kapalı döngüyü değiştirir; Bu nedenle, böcek kontrollü robot hem mühendisler hem de biyologlar için faydalı bir platformdur. Mühendislik için robot, robotik görevlerin gereksinimlerini karşılamak için biyolojik bir model uygulamanın ilk adımlarını temsil eder. Biyoloji için robot, kapalı bir döngü altında duyusal-motor kontrolünü incelemek için deneysel bir platformdur.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Deneysel Hayvan

  1. Onların eclosion kadar erkek silkmoths ve pupa (B. mori) tutmak için bir plastik kutu hazırlayın. Put kağıt altındaki havlu ve kutu (Şekil 1A) iç duvarı etrafında karton parçaları.
    Not: eclosion (Şekil 1A) sırasında kanatlarını uzatırken yetişkin güveler tutmak için karton parçaları gereklidir.
  2. Put erkek silkmoth (Bombyx mor i) kutusuna pupa ve 16 saat altında eclosion kadar bir kuluçka saklayın: 25 ° C'de karanlık döngüsü: 8 saatlik ışık.
    NOT: erkek ve dişi pupa karın (Şekil 1B) seks işaretlerle ayırt edilebilir.
  3. eclosion sonra yetişkin erkek pervane toplamak ve yeni bir kutu içine taşıyabilirsiniz.
  4. 8 saat ışık: 16 saat altında bir inkübatör içerisinde yetişkin pervane tutun karanlık dönem ve deneyden önce etkinliklerini azaltmak için 15 ° C'ye sıcaklık azalır.

2. silkmoth hayvan zinciri

  1. Tethering için bir ekin Fabrikasyon (Şekil 2A)
    Not: bağlanma onun ucunda ince bir plastik tabakanın bir şerit bir bakır telden oluşur. Bu (Şekil 2B) yürüyüş sırasında toraks dorsal-ventral hareketini sağlar.
    1. ince plastik levha bir şerit, 2 × 40 mm hazırlayın (kalınlık: 0.1 mm) ve orta katlayın.
    2. bir yapıştırıcı ile bir bakır tel ucu katlanmış şerit takın.
    3. Bir silkmoth toraks bağlı olduğu katlanır şeridin ucu kır.
  2. deney için ışık döneminde (2-8 gün) yetişkin güveler kullanın.
    Not: feromon hassasiyet kuvvetle sirkadiyen saat 18 bağlıdır. B. mori bir gündüz güve olduğu için, deney ışık dönemde yapılmalıdır.
  3. Yavaşça dor tüm ölçekler kaldırmaksal ıslak doku (veya pamuklu çubukla) bir parçası kullanarak göğüs (mesonotum) ve mesonotum (Şekil 2C) manikür maruz.
  4. Ek üzerindeki plastik şeridinde ve küçük bir düz uçlu tornavida ile maruz mesonotum yüzeyinde bir yapışkan yapıştırın ve yapışkan artık yapışkan olana kadar 5-10 dakika bekleyin.
    Not: Yapışkan kanat menteşe veya forewing tegulae (Şekil 2C) temas etmemelidir.
  5. eke mesonotum Bond.
  6. Robotun kokpit içine yerleştirmeden önce gergin güve tutun. Bir stand eki tutun ve güve dinlenmek için ayaklarının altına bir kağıt parçası koyun.

3. Böcek kontrollü Robot

  1. Önceki çalışmalarını 16,17,19 dayalı böcek kontrollü robot donanım tasarlayın.
    Not: Böcek kontrollü robot Captur için bir optik fare sensörü ile hava destekli koşu bandı oluşure böcek hareket, işleme ve motor kontrolü ve iki DC fırçasız motorlar için özel olarak oluşturulmuş AVR tabanlı mikroişlemci tahtaları (Şekil 3 ve 4). Robot 200 msn gecikmeli içinde,% 96 hassasiyet veya daha yüksek top rotasyon esasına göre çalışır. Ayrıca feromon izleme davranışı 16 sırasında silkmoth maksimum ileri hız hareketliliğini (24.8 mm / sn) ve açısal hız (96.3 ° / sn) sağlar. Teknede güve topa düzgün yürümeye ve iki anten tarafından bir koku elde etmek için koşu bandı (Şekil 5A) ve koku dağıtım sistemi (Şekil 5B) hava akımı tasarlanmıştır. koşu bandı hava emiş ve akış kanalı feromon kirlenmesini önlemek için koku verme sisteminin olanlardan ayrılır.
  2. Önceki çalışmalarını 16 dayalı yerleşik mikroişlemcisi için yazılım tasarlayın.
    Not: Yerleşik mikroişlemci t hesaplarO bir optik algılayıcı ile ölçülen böcek hareketin robot hareketleri (dönme, Δ x, translasyon, Δ Y; Şekil 6). (Örneğin Δ L = olarak ö; hareket mesafesi (Δ L) ve her bir tekerleğin (sağ, Δ L R sol Δ L L) seyahat mesafesi esas alınarak hesaplanan robotun birim zaman başına açısı (Δθ) çevirin D tekerlekli iki tekerlek (120 mm) arasındaki mesafedir Δ L R) / D tekerlekli, - L L + Δ L R) / 2 ve Δθ = (Δ L L. Δ L, L ve Δ L R daha Δ L L olarak tanımlanmaktadır = Δ L X, L + Δ L Y, L ve Δ L R = Δ L X, R + Δ L Y, R, Δ L x L </ sub> ve Δ U x, R Δ x tarafından kontrol sol ve sağ tarafta tekerleklerin seyahat mesafeleri ve Δ L y L ve Δ L y, R Δ y tarafından kontrol olanlardır. İdeal olarak, Δ U x, L ve Δ U x, R Δ L x L = -Δ L x R = G Δ x (D tekerleği / D top) ve Δ L y, L ve Δ L y olarak tarif edilmektedir , RG motor kazanç ve D'top oyunu (50 mm) çapı olan Δ L, Y, L = Δ L Y, R = G Δ y olarak tarif edilmektedir. Uygulamada, motorlu kazanç bağımsız robot hareketini kalibre şekilde her iki tarafında (sağ veya sol tekerlek) ile ve her yönde (ileri ya da geri dönme) tarafından ayarlanır. Bağımsız kazançlar ayrıca izinRobotun bir dönüm önyargı oluşturmak için asimetrik motor dönme ayarı (adım 6.1).
  3. beyaz genişletilmiş polistiren topun yüzeyini yıkamak (kütle: yaklaşık 2 gr; çap: 50 mm) su ile olası koku veya görsel ipuçlarını kaldırmak için.
    Not: Yeni bir topun yüzeyi topu bacaklarının tutuş sağlar gibi P400 gibi ince taneli zımpara kağıdı, ile roughed edilmelidir.
  4. Koşu bandı 9 V havayı topu (Şekil 5A) yüzen fan fan açın. bilye dibinden yaklaşık 2 mm yüzer gözlemleyin.
  5. Bir vida kullanarak, güve ile ekin bakır tel takmak (Şekil 3 inset bakınız) robotun kokpitte bir fikstür (bkz: adım 2). Orta bacakların konumu topu (Şekil 7A) merkezinde olduğundan emin olun.
  6. b normalde yürümeye güve sağlamak için ekin dikey konumunu ayarlamakherşey. Öncesi ve güve (Şekil 7B) taktıktan sonra aynı yükseklikte topu tutun.
    Not: ekin bir çok-düşük pozisyon nedeniyle dikey konumda değişikliklere güve üzerindeki baskıyı ekler ve bir çok yüksek pozisyon kararsız yürüme ve sensör arızaları neden ise, basıncı (Şekil 7C) karşı geri yürüme ortaya çıkarır top (Şekil 7D). normal yürüme davranışını kontrol etmek için, bir tek şişirilmiş feromon uyarıcı güve yürüyüş tetiklemek için kullanılan (feromon uyarıcı için, adım 4'e bakınız). bombykol önceki maruziyet silkmoths alıştırır ve onların hassasiyetini (Matsuyama ve Kanzaki, yayınlanmamış veri) azalır çünkü deney uyaran az olması gerektiğini unutmayın.

4. Koku Kaynak Hazırlama

Not: Erkek B. Mori conspecific kadın cinsiyet feromonunun ana bileşeni duyarlı (bombykol: (E, Z) -10,12-hexadecadien-1-ol) 20 kadar. bombykol ile deneysel ekipmanların herhangi kirlenme koku izleme davranışı ortaya çıkaran ve güve yanıt etkiler.

  1. filtre kağıdı (yaklaşık 10 mm x 10 mm) içindeki bir parça n-heksan (200 ng / | il) içinde çözüldü bombykol çözeltisi 10 ul bırakın. filtre kağıdının birim başına bombykol miktarı 2.000 ng.
    Not: güve normal yürüme davranışını kontrol bu adımda bir feromon uyarıcı kartuşu hazırlamak. kartuş filtre kağıdının bir parçası bombykol 2.000 ng içeren bir cam Pasteur pipeti olduğunu. Bir ampul Pushing hava içeren bombykol ponponları.

5. Koku Kaynak Yerelleştirme Deneyi

  1. 0,7 m / sn ve set rüzgar hızı, bir çekme-hava-tipi rüzgar tüneli (Şekil 8 1800 × 900 × 300 mm, L x G x Y) ve fan açın. Sıcaklık en fazla 20 ° C olduğundan emin olun.
  2. koku kaynağını ayarlayın (sRüzgar tünelinin yukan bombykol ihtiva eden filtre kağıdı) IECE.
    Not: bulut genişliği TiCI4 17,19 kullanarak deney öncesinde teyit edilmelidir.
  3. Robotun mikrodenetleyici açın ve Bluetooth üzerinden bir PC'ye bir seri bağlantı kurmak.
  4. PC ve robot arasında bir arayüz sağlar "Biyoişaret," adlı bir ısmarlama Java programı başlatın.
    Not: Ana pencere robot komutları göndermek için düğmeler içerir, parametrelerini yapılandırmak için girdi ve seri haberleşme çıkışı ve küçük kutularını görüntülemek için metin pencereleri. sonraki komutlar video çekimi dışında bu programda gelen düğmeleri tıklayarak gönderilir.
  5. Belirtilen COM portu sayesinde robot bir komut göndererek bağlantıyı onaylamak ve bir mesaj robot tarafından döndürülen olup olmadığını kontrol etmek "cihazla ilgili" butonuna tıklayın.
  6. "Memo tıklayınry silme "butonuna onboard flash bellek üzerinde sol önceki lokomosyon verileri silmek için.
  7. robot varsayılan motorlu kazanımları göndermek için "drivemode1" butonuna tıklayın.
    Not: Motor kazanç ve böcek hareketlilik ve robot hareketi arasındaki zaman gecikmesi manipülasyonlar bu aşamadan sonra (adım 6.1 ve 6.3, Şekil 9) uygulanır.
  8. Deney başlayana kadar robot hareketsiz bir komut göndermek için "sürücü yok" butonuna tıklayın.
  9. Bir başlangıç ​​pozisyonuna (koku kaynağından 600 mm aşağı) de robot koyun ve motor sürücü kurulu anahtarını açın.
  10. video yakalama başlatmak için kameranızın kayıt düğmesine basın.
  11. onboard flash bellek top dönme eşzamanlı kaydı ile robot başlatmak için start komutu göndermek için "rec başlangıç" butonuna tıklayın. Robot hareket etmeye başlar ve koku tüy izler gözlemleyin.
  12. Tıkla"Rec stop" ve robot koku kaynağı lokalize ise robot hareket ve kayıt hem de durdurmak için komutlar göndermek için düğmeler "sürücü yok".
  13. video yakalama durdurmak için kameranızın kayıt düğmesine basın.
  14. İndir bir seri bağlantı ile bilgisayara onboard flash bellekten lokomosyon verileri kaydedildi. Programı kapat.

Böcek kontrollü Robot 6. Manipülasyon

Not: Her manipülasyon zamanlaması Şekil 9'da gösterilir.

  1. Motor kazanımlarının Manipülasyon
    Not: Bu durum, manipülasyon robotun translasyon ve rotasyon hızı değiştirir. Asimetrik motorlu kazançlar böcekler yanlılık 17 telafi nasıl araştırmak için kullanılabilecek bir dönüm önyargı oluşturmak.
    1. Düzenleyerek th tarafından ileri ve her tarafta 17 (Şekil 6B) üzerine motorun geriye dönüş için dönme kazanımlar tanımlayıne yapılandırma dosyası bir metin düzenleyicisi kullanarak "param2.txt" adını verdi.
    2. yazılım programında düzenlenmiş yapılandırma dosyasını okumak için "set PARAM2" üzerine tıklayın. Sonra, robot manipüle kazanımları göndermek için "drivemode2" üzerine tıklayın.
  2. Motor çıkış inversiyon
    Not: Bu manipülasyon ikili koku giriş ters benzer bir koşul sağlar (adım 6.4) ve bilateral olfaction önemini araştırmak için kullanılabilir. Fakat motor çıkış inversiyon da onboard güve kendine bağlı görsel hareketi tersine çevirir. Ters kendine bağlı görsel giriş etkisi ters koku giriş 19 ile bir karşılaştırma ile değerlendirilebilir.
    1. Her motor için kumanda kabloları geçerek ikili motor kontrolü ters çevirin.
  3. Böcek hareketlilik ve robot hareketi arasındaki zaman gecikmesi manipülasyon.
    Not: Bu manipülasyonuRobotik koku takibi için duyusal-motor işleme harcanan zaman kabul edilebilir bir süre incelenmesi için izin verir. mikro bir tampon belleğe hareket verilerini depolayan ve sonra belirtilen süre geçtikten sonra işler. Robot 200 msn maksimum iç zaman gecikmesi olduğunu unutmayın; Bu nedenle, gerçek zaman gecikmesi belirtilen zaman gecikmesi artı 200 msn 16,17 olması bekleniyor.
    1. ana pencerenin küçük bir kutu giriş (0-10) bir sayı 100-msn adımlarda 0-1.000 msn'den bir gecikme süresini belirtmek için.
    2. zaman gecikmesi uygulamak için "set gecikme" butonuna tıklayın.
  4. koku giriş Manipülasyon.
    Not: Bu manipülasyon ikili koku girdi önemini araştırmak için kullanılabilir. Silkmoths bir dalgalanma yönü yüksek konsantrasyon tarafına 22 taraflıdır.
    1. emme borusu uçları arasındaki boşluğu değiştirmek veya değiştirmek için konumlarını tersher bir anten tarafından alınan koku konsantrasyonu farkı.
  5. Görsel giriş Manipülasyon
    Not: Bu manipülasyon koku takibi için görsel girdi rolünü araştırmaktır.
    1. sırasıyla, onboard güve yatay ve dikey görme alanı 105 ° ve 90 ° tıkar bir beyaz kağıt ile gölgelik örtün.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biz burada bir koku kaynağının başarılı lokalizasyonu için gerekli olan böcek kontrollü robotun temel özelliklerini sunuyoruz. robot ve silkmoths, koku verme sisteminin etkinliği ve doğru ikili koku alma ve görsel verilerin önemini karşılaştırılması incelenmiştir.

Özgürce yürüyüş kelebekler ve böcek kontrollü robot arasındaki koku izleme davranışları karşılaştırılması Şekil 10A ve B gösterilmi...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bir silkmoth tarafından robotun başarılı bir şekilde kontrol için en önemli noktalar güve hava destekli topa düzgün yürümek izin ve stabil topun dönmesi ölçme. Bu nedenle, silkmoth tethering ve uygun pozisyonda topa üzerine monte Bu protokol kritik adımlar vardır. eki ya da topa güve uygunsuz konumlandırılması güve uygunsuz yapışma normal yürüme davranışını bozan ve / veya topun dönmesi ölçmek için optik sensör bir başarısızlık nedenleri üzerinde doğal olmayan baskı, neden olacaktır. polistiren topu pürüzlendirme kaymas...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Shigeru Matsuyama'ya saflaştırılmış bombykol sağladığı için teşekkür ederiz. Bu çalışma, Japonya Bilimi Teşvik Derneği KAKENHI (hibe numaraları 22700197 ve 24650090) ve İnsan Sınırı Bilim Programı (HFSP) tarafından desteklenmiştir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Erkek yetişkin ipek güvesi (Bombyx mori)Yumurtadan geri veya pupa olarak satın alın.
Kuluçka makinesiPanasonicMIR-254Pupa veya yetişkin ipek güvelerini 238 L sabit bir sıcaklıkta saklayın.
Plastik kutuSunplatecO-3Pupa veya yetişkin ipek güvelerini saklayın, 299 & kez; 224 & kez; 62 mm L & kez; W ve zamanlar; H.
bakır tel. Herhangi bir sert çubuk, ipek güvesi bağlamak için ataşmanı yapmak için bir alternatif olarak kullanılabilir.
Plastik levhaKokuyoVF-1420N0,1 mm kalınlığında tepegöz filmi olarak satılmaktadır. Ataşmanın ucunda kullanın.
ForsepsBir5SAToraks üzerindeki pulları çıkarın.
YapıştırıcıKonishiG17Ataşmana bir ipek güvesi yapıştırın.
Böcek kontrollü robotÖzelRulman, hava destekli bir koşu bandı, bir optik sensör, özel yapım AVR tabanlı mikrodenetleyici kartları ve iki DC fırçasız motor. 8 & tarafından desteklenmektedir; AA ve 3 & kez; 006P piller.
Mikrodenetleyici AtmelATMEGA8Böcek kontrollü robotun bir bileşenidir.
DC üfleyiciNidecA34342-55Hava destekli koşu bandında bir topu yüzdürmek için böcek kontrollü robotun bir bileşeni.
DC fanMinebea1606KL-04W-B50Koku içeren havayı emmek için böcek kontrollü robotun bir bileşeni.
Optik fare sensörüAgilent teknolojileriHDNS-2000Optik bir fareden (M-GUWSRSV, Elecom, Japonya) elde edilen böcek kontrollü robotun bir bileşeni.
Fırçasız motorMaxonEC-45Tekerleği sürmek için böcek kontrollü robotun bir bileşeni.
Beyaz polistiren top- Böcek kontrollü robotun bir bileşeni. Çap 50 mm, kütle yaklaşık 2 g.
Bombykol:
(E, Z) -10,12-hekzadecadien-1-ol
Shin-Etsu kimyasalÖzel sentezi.
n-hekzanWako085-00416Bombykol için çözücü.
Rüzgar tüneliÖzelÇekme havası tipi, 1.800 ve kez; 900 ve kez; 300 mm L ve kez; W ve zamanlar; H.
BioSignal programCustom- Böcek kontrollü robot ile bir PC arasında Bluetooth üzerinden seri iletişim kurmak için kullanılan bir program. Robotu başlatmak/durdurmak için komutlar göndermek veya motor özelliklerini yapılandırmak için kullanılır.
Video kameraSonyHDR-XR520VRobot hareketlerini yakalayın.
Ataşman için 2 mm çapında olarak

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Insect controlled RobotOdor tracking CapabilitySilkmoth ControllerMobile Robot PlatformAir supported BallOptical Sensor MeasurementWind Tunnel SetupPheromone StimulationMotor Gain ManipulationOlfactory Input Alteration

Related Articles