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

Bu deneyin genel amacı, bir mobil robotun kontrolörü olarak kullanılan bir böceğin koku izleme yeteneğini değerlendirmektir. Bu yöntem, biyomimetik mobil robot navigasyonunda böceklerin nasıl kullanılacağı gibi biyomedikal alanındaki temel zorlukları ele alabilir. Bu tekniğin temel avantajı, bir böceği doğrudan bir mobil robotun kontrolörü olarak kullanabilmemiz ve bir koku kaynağı bulma yeteneğini değerlendirebilmemizdir.

Bu tekniğin sonuçları, diğer davranışların arkasındaki biyolojik mekanizmaların anlaşılmasına doğru uzanır, çünkü araştırmacılar robotik manipülasyon ile yerleşik bir böceğin duyusal-motor ilişkisini değiştirebilirler. Deneye başlamak için önce iki ila sekiz günlük yaşları arasında yetişkin bir ipek güvesi seçin. Kütikülü ortaya çıkarmak için bir parça ıslak mendil veya pamuklu çubuk kullanarak mezonotum üzerindeki tüm pulları nazikçe çıkarın.

Ataşmanın ucundaki plastik şeridin üzerine bir yapıştırıcı yapıştırın. Ardından, kanat menteşesine veya ön kanat tegulae'ye dokunmamaya dikkat ederek açıkta kalan mezonotumun yüzeyine biraz yapıştırıcı yapıştırın. Yapıştırıcı artık yapışkan olmayana kadar beş ila on dakika bekleyin.

Güvenin mezonotumunu ataşmana bağlayın. Ataşmanı bir standa sabitleyerek güveyi bağlı tutun. Dinlenmesi için güvenin bacaklarının altına bir parça kağıt yerleştirin.

Olası koku alma veya görsel ipuçlarını gidermek için beyaz, genleşmiş bir polistiren topun yüzeyini suyla yıkayın. Ardından koşu bandına hava sağlayan fanı açın. Top, bardağın dibinin yaklaşık iki milimetre üzerinde yüzmelidir.

Bir vida kullanarak, güve ekinin bakır telini robotun kokpitindeki fikstüre takın. Güvenin, orta bacak çifti topun ortasında olacak şekilde konumlandırıldığından emin olun. Topun yüksekliğini aynı tutarken, güvenin top üzerinde normal şekilde yürümesini sağlamak için ataşmanın dikey konumunu ayarlayın.

İstenirse, yürüme davranışını kontrol etmek için bağlı güvene seks feromon stimülasyonu yapın. Bağlı bir güvenin yürüme davranışını kontrol etmek, güvenin uygun dikey pozisyonunda, düzensiz davranışları veya optik-duyusal okuma davranışı ile kritik öneme sahiptir. Her ikisi de ortaya çıkan robot hareketini doğrudan etkiler.

Çekme havası tipi bir rüzgar tünelinin havasını açın ve rüzgar hızını saniyede 0,7 metreye ayarlayın. Sıcaklığın 20 santigrat derecenin üzerinde olduğundan emin olun. Koku maddesini çapraz rüzgar konumunun merkezine ve bir ağ panelinden rüzgar yönünde 25 santimetre uzağa ayarlayın.

Robotun mikro denetleyici kartını açın ve Bluetooth aracılığıyla bir bilgisayara seri bağlantı kurun. Bilgisayar ve robot arasındaki BioSignal program arayüzünü başlatın. Belirtilen COM portu üzerinden robota bir komut göndererek bağlantıyı onaylamak için "cihaz hakkında" düğmesine tıklayın ve ardından robottan bir mesaj döndürüldüğünü kontrol edin.

Yerleşik flash bellekteki önceki hareket verilerini kaldırmak için "hafıza silme" düğmesine tıklayın. Ardından, varsayılan motor kazançlarını robota göndermek için drivemode1" düğmesine basın. Deney başlayana kadar hareketsiz hale getirmesi için robotu komuta göndermek için sürme" üzerine tıklayın.

Robotu, koku kaynağından 60 santimetre aşağı akışta başlangıç konumuna yerleştirin. Motor sürücü kartına giden anahtarı açın. Ardından, video çekimine başlamak için video kameradaki kayıt düğmesine basın.

Robotu başlatacak ve aynı anda top dönüşünü yerleşik flash belleğe kaydetmeye başlayacak bir başlatma komutu göndermek için kayıt başlat "düğmesine tıklayın. Robot, koku bulutunu hareket ettirmeye ve izlemeye başlamalıdır. Robot koku kaynağını lokalize ettiğinde veya dört dakika içinde lokalize olmadığında, hem robotu hem de kaydı durdurmak için komutlar göndermek için kayıt durdurma ve sürme" düğmelerine tıklayın.

Son olarak, video çekimini durdurmak için kameranın kayıt düğmesine basın. Robotun dönme ve öteleme hızı, böceğin telafi edici becerilerini araştırmak için de değiştirilebilir. Asimetrik motor kazançlarının etkisini test etmek için, önce metin düzenleyicide parametreler dosyasını düzenleyerek dönme kazançlarını tanımlayın.

BioSignal yazılımında, düzenlenen konfigürasyonu okumak için setparam2"ye tıklayın. Ardından, bu manipüle edilmiş kazançları robota göndermek için drivemode2"ye tıklayın. Koku alma girişini manipüle etmek için, emme borusu uçları arasındaki boşluğu değiştirin.

Veya her bir antene verilen koku konsantrasyonunu değiştirmek için konumlarını ters çevirin. Son olarak, görsel girdi, yerleşik güvenin yatay ve dikey görüş alanını sırasıyla 150 derece ve 90 derece kapatmak için kanopiyi beyaz kağıtla kaplayarak değiştirilebilir. Serbestçe yürüyen güveler ve böcek kontrollü robot arasındaki koku izleme davranışlarının karşılaştırılması burada gösterilmektedir.

Aynı koku koşulları altında, hem yürüyen güveler hem de robotlar %100 başarı oranları elde ettiRobot, yürüyen güveye kıyasla daha geniş yörüngeler sergilemesine rağmen, koku lokalizasyonu için zaman açısından önemli bir fark yoktu. Koku verme sistemi, koku akışını yükseltilmiş güvenin antenlerine sağlamak için gereklidir. Bu sistem olmadan robot, koku kaynağına doğru yönelemedi ve durana kadar daire çizmeye devam etti.

Koku takibi için bilateral koku alma girdisinin etkinliği, tüp uçlarının pozisyonu değiştirilerek değerlendirildi. Kontrol standardı geniş boru boşluğu ile karşılaştırıldığında, robotlar dar bir boru boşluğuna, ters çevrilmiş geniş boru boşluğuna veya ters çevrilmiş bir motor çıkışına sahip olacak şekilde manipüle edildi. Robot, her iki boşluk genişliği koşulunda da %100 başarı elde etti ve yerelleştirme süresinde önemli bir fark olmadı.

Tersine, tüp uçlarının ters çevrilmesi, yörüngeleri genişletti ve önemli ölçüde olmasa da lokalizasyon süresini artırdı. Son olarak, ters motor durumunda, robotlar sürekli olarak daire çizerek lokalizasyon süresini önemli ölçüde uzattı. Bir kez ustalaştıktan sonra, bir ipek güvesinin alçaltılmış kokpite uygulanması, uygun şekilde yapılırsa on dakika içinde yapılabilir.

Bu prosedürü denerken, gereksiz hasarı önlemek için ipek güvesini operasyon boyunca nazikçe tutmayı unutmamak önemlidir. Bu prosedürü takiben, böceklerin manipüle edilmiş robotik bedeni kullanmayı öğrenip öğrenemeyecekleri gibi, uyarlanabilir davranışların arkasındaki mekanizmalarla ilgili ek soruları yanıtlamak için uzun süreli deney yapılabilir. Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, sinirbilim ve robotik alanındaki araştırmacıların, uyarlanabilir davranışların mekanizmalarını ve otonom robotların kontrolüne uygulanmasını keşfetmelerinin yolunu açtı.