La capacità di localizzare una fonte di odore è necessario per la sopravvivenza degli insetti e dovrebbe essere applicabile a artificiale odore-tracking. Il robot insetto controllato è azionato da un silkmoth reale e permette di valutare la capacità di odore-tracking di insetti attraverso una piattaforma robotica.
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Articolo metodologico
Robot Insect-controllato: una piattaforma mobile Robot per valutare la capacità odore-tracking di un insetto
In questo articolo
Sommario
Abstract
La localizzazione robotica delle fonti di odore è stata un'area impegnativa e a cui ci si aspettava che la conoscenza biologica contribuisse, poiché trovare fonti di odore è un compito essenziale per la sopravvivenza dell'organismo. Gli insetti sono organismi ben studiati per quanto riguarda il tracciamento degli odori e le loro strategie comportamentali sono state applicate ai robot mobili per la valutazione. Questo approccio "bottom-up" è un modo fondamentale per sviluppare robot biomimetici; Tuttavia, le analisi biologiche e la modellizzazione dei meccanismi comportamentali sono ancora in corso. Pertanto, non è ancora noto come un tale sistema biologico funzioni effettivamente come controller di una piattaforma robotica. Per rispondere a questa domanda, abbiamo sviluppato un robot controllato da insetti in cui un maschio adulto di falena da seta (Bombyx mori) guida un'auto robot in risposta a stimoli olfattivi; Questo può essere considerato come un prototipo di un futuro robot mimetico degli insetti. Nella cabina di pilotaggio del robot, una falena da seta legata camminava su una palla supportata ad aria e un sensore ottico misurava le rotazioni della palla. Queste rotazioni sono state tradotte nel movimento del robot a due ruote. Il vantaggio di questo approccio "ibrido" è che gli sperimentatori possono manipolare qualsiasi parametro del robot, il che consente di valutare la capacità di tracciamento degli odori degli insetti e fornisce suggerimenti utili per il tracciamento robotico degli odori. Inoltre, queste manipolazioni sono modi non invasivi per alterare la relazione senso-motoria di un insetto pilota e saranno una tecnica utile per comprendere i comportamenti adattivi.
Introduzione
I robot autonomi in grado di trovare una fonte di odore possono essere importanti per la sicurezza e l'incolumità della società. Possono essere utilizzati per il rilevamento di vittime di disastri, di droghe o materiali esplosivi in un aeroporto e di fuoriuscite di materiali pericolosi o perdite nell'ambiente. Al momento, ci affidiamo interamente ad animali ben addestrati (ad esempio, i cani) per questi compiti e ci si aspetta fortemente che la localizzazione robotica delle fonti di odore allevi il carico di lavoro di questi animali. Trovare una fonte di odore è un compito impegnativo per i robot perché gli odori sono distribuiti in modo intermittente in un'a....
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Protocollo
1. sperimentali animali
- Preparare una scatola di plastica per mantenere le pupe di silkmoths maschi (B. mori) fino alla loro eclosion. Asciugamani mettere la carta in basso e pezzi di cartone intorno alla parete interna della scatola (Figura 1A).
Nota: I pezzi di cartone sono necessarie per le falene adulte per tenere mentre si estende le ali durante eclosion (Figura 1A). - Mettere silkmoth maschio (Bombyx mor i) pupe nella casella e tenerli in un incubatore fino eclosion sotto di 16 ore: la luce di 8 ore: ciclo di buio a 25 ° C.
NOTA: Il maschio e la femmina pupe po....
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Risultati
Presentiamo qui le caratteristiche di base del robot insetti controllata richiesta per la localizzazione di successo di una sorgente di odore. Il confronto tra il robot e silkmoths, l'efficacia del sistema di erogazione odore e il significato di accurate olfattiva bilaterale e input visivi sono esaminati.
Il confronto dei comportamenti odori tracciamento tra tarme liberamente piedi e il robot insetto controllato è mostrato.......
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Discussione
I punti più importanti per il controllo di successo del robot da un silkmoth sono lasciando la falena camminare agevolmente sulla palla gonfiabile e il stabilmente misura la rotazione palla. Pertanto, legare il silkmoth e montandolo sulla palla nella posizione appropriata sono i passaggi critici in questo protocollo. adesione inadeguate della falena all'attacco o il posizionamento appropriato della falena sulla palla causerà pressione anomala su di esso, che perturba il normale comportamento di camminare e / o causa.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Ringraziamo Shigeru Matsuyama per averci fornito bombykol purificato. Questo lavoro è stato sostenuto dalla Japan Society for the Promotion of Science KAKENHI (numero di sovvenzione 22700197 e 24650090) e dallo Human Frontier Science Program (HFSP).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Falena da seta adulta maschio (Bombyx mori)Alleva | dalle uova o acquista come pupe. | ||
| Incubatrice | Panasonic | MIR-254 | Conservare le pupe o le falene da seta adulte a una temperatura costante, 238 L. |
| Scatola di plastica | Sunplatec | O-3 | Conservare pupe o falene da seta adulte, 299 &volte; 224 &volte; 62 mm L &volte; W &volte; H. |
| Filo di | diametro 2 mm per l'attacco. Qualsiasi barra rigida può essere utilizzata come alternativa per rendere l'attacco a legare una falena da seta. | ||
| Foglio di plastica | Kokuyo | VF-1420N | Venduto come pellicola per lavagna luminosa con spessore di 0,1 mm. Utilizzare sulla punta dell'attacco. |
| Forcipe | Come uno | 5SA | Rimuovere le squame sul torace. |
| Adesivo | Konishi | G17 | Incolla una falena da seta all'attacco. |
| Robot controllato da insetti | Custom | Bearing un tapis roulant ad aria, un sensore ottico, schede microcontrollore basate su AVR personalizzate e due motori DC brushless. È alimentato da 8 &volte; AA e 3 &volte; Batterie 006P. | |
| Microcontrollore | Atmel | ATMEGA8 | Un componente del robot controllato dagli insetti. |
| Soffiatore DC | Nidec | A34342-55 | Un componente del robot controllato da insetti per far galleggiare una palla in un tapis roulant ad aria. |
| Ventilatore CC | Minebea | 1606KL-04W-B50 | Un componente del robot controllato da insetti per l'aspirazione di aria contenente un odore. |
| Sensore ottico per mouse | Agilent technologies | HDNS-2000 | Un componente del robot controllato da insetti, ottenuto da un mouse ottico (M-GUWSRSV, Elecom, Giappone). |
| Motore brushless | Maxon | EC-45 | Un componente del robot controllato da insetti per l'azionamento di una ruota. |
| polistirene bianco | Un componente del robot controllato dagli insetti. Diametro 50 mm, massa circa 2 g. | ||
| Bombykol: (E,Z)-10,12-esadecadiani-1-olo | Shin-Etsu chimico | Sintesi personalizzata. | |
| n-esano | Wako | 085-00416 | Solvente per bombykol. |
| Galleria del vento | Custom | Pulling-air type, dimensioni 1.800 &volte; 900 &volte; 300 mm L &volte; W &volte; H. | |
| Programma BioSignal | Custom | Un programma per stabilire una comunicazione seriale tra il robot controllato da insetti e un PC tramite Bluetooth. Utilizzato per inviare comandi per avviare/arrestare il robot o configurare le sue proprietà del motore. | |
| Videocamera | Sony | HDR-XR520V | Cattura i movimenti del robot. |
Riferimenti
- 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).
- Vergassola, M., Villermaux, E., Shraiman, B. I. 'Infotaxis' ....
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Ristampe e permessi
