前視結(jié)節(jié)電刺激對熊蜂飛行控制的研究.pdf

1、將過去用于神經(jīng)回路研究的昆蟲機(jī)器接口應(yīng)用到自由活動的昆蟲身上，通過電刺激、光流刺激或化學(xué)刺激等，誘導(dǎo)昆蟲做出預(yù)期行為。這種結(jié)合了昆蟲優(yōu)秀的運動能力和計算系統(tǒng)的控制能力的特殊機(jī)器人，稱之為昆蟲機(jī)器人。本文以熊蜂作為昆蟲機(jī)器人的研究對象，重點研究了通過大腦前視結(jié)節(jié)上部子單元區(qū)域電刺激對熊蜂固定狀態(tài)下振翅行為的誘發(fā)和終止，以及腹部擺動。通過半自由狀態(tài)電刺激實驗驗證了該刺激對飛行行為的影響。并研制了熊蜂電刺激行為控制的背包系統(tǒng)。
　　通過

2、固定狀態(tài)下雙側(cè)腦區(qū)電刺激，可以誘發(fā)熊蜂振翅開始以及停止。實驗采用100Hz，40％占空比，1s時長的正負(fù)方波脈沖序列，并改變電壓幅值參數(shù)，以觀察其對振翅的影響。參與實驗的熊蜂誘發(fā)振翅的成功率為55％(N=20)。實驗發(fā)現(xiàn)誘發(fā)熊蜂振翅的電壓閾值至少為2.0V，而在3.0-5.0V之間成功率較高。同時，實驗記錄了振翅的延遲時間、振翅時間以及振翅頻率，發(fā)現(xiàn)隨著電壓增大，延遲時間也增大，振翅時間先增大后減小，而振翅頻率則減小。
　　通過固

3、定狀態(tài)下單側(cè)腦區(qū)電刺激，可以誘發(fā)熊蜂腹部朝向刺激位點同側(cè)的擺動現(xiàn)象。且該擺動的幅度隨電刺激幅值、時長參數(shù)的增大而增大。熊蜂腹部的擺動是飛行轉(zhuǎn)向的重要調(diào)控手段，熊蜂會朝向腹部擺動同側(cè)轉(zhuǎn)向。電刺激誘發(fā)同側(cè)擺腹表明該刺激也能誘發(fā)同側(cè)轉(zhuǎn)向。
　　最后，通過半自由狀態(tài)下電刺激實驗，驗證了固定狀態(tài)振翅研究獲得的控制參數(shù)可以穩(wěn)定地觸發(fā)熊蜂飛行行為。另外，本文還論述了分立元件電刺激背包的需求分析和設(shè)計制作，制作了重量為158mg的微型刺激背包系統(tǒng)