डिजाइन और 3 डी कार्यस्थान में Graspable वस्तुओं प्रस्तुत करने के लिए एक उपकरण का उपयोग
Summary
यहाँ प्रस्तुत एक स्वचालित उपकरण है कि एक बंदर गाइड लचीला पहुँच-टू-स्Grasp कार्य प्रदर्शन करने के लिए निर्माण करने के लिए एक प्रोटोकॉल है. उपकरण 3 डी अंतरिक्ष में एक मनमाना स्थिति में कई वस्तुओं को पेश करने के लिए एक 3 डी translational डिवाइस और मोड़ तालिका को जोड़ती है।
Abstract
तक पहुँचने और लोभी उच्च युग्मित आंदोलनों रहे हैं, और उनके अंतर्निहित तंत्रिका गतिशीलता व्यापक रूप से पिछले दशक में अध्ययन किया गया है. पहुँच और समझ एन्कोडिंग भेद करने के लिए, यह अलग अलग वस्तु पहचान उनकी स्थिति से स्वतंत्र पेश करने के लिए आवश्यक है. यहाँ प्रस्तुत एक स्वत: उपकरण है कि एक मोड़ तालिका और तीन आयामी (3 डी) translational डिवाइस के साथ इकट्ठा किया जाता है इस लक्ष्य को प्राप्त करने के डिजाइन है. 3 डी अनुवाद डिवाइस 3 डी स्थान में मोड़ तालिका transports जबकि मोड़ तालिका विभिन्न पकड़ प्रकार के लिए इसी विभिन्न वस्तुओं स्विच. दोनों मोटर्स द्वारा स्वतंत्र रूप से संचालित कर रहे हैं ताकि लक्ष्य की स्थिति और वस्तु मनमाने ढंग से संयुक्त कर रहे हैं. इस बीच, कलाई पथ और पकड़ प्रकार गति पर कब्जा प्रणाली और स्पर्श सेंसर के माध्यम से दर्ज कर रहे हैं, क्रमशः. इसके अलावा, प्रतिनिधि परिणाम है कि सफलतापूर्वक इस प्रणाली का उपयोग कर प्रशिक्षित बंदर का प्रदर्शन वर्णित हैं. यह उम्मीद है कि इस उपकरण के ऊपरी अंग समारोह से संबंधित शुद्ध गतिविज्ञान, तंत्रिका सिद्धांतों, और मस्तिष्क मशीन इंटरफेस का अध्ययन करने के लिए शोधकर्ताओं की सुविधा होगी.
Introduction
गैर-मानव प्राइमेट में पहुंचने और लोभी आंदोलन के अंतर्निहित तंत्रिका सिद्धांतों का अध्ययन करने के लिए विभिन्न उपकरण विकसित किए गए हैं। पहुंच कार्यों में, टच स्क्रीन1,2, स्क्रीन कर्सर एक जॉयस्टिक3,4,5,6,7, और आभासी वास्तविकता प्रौद्योगिकी8 द्वारा नियंत्रित , 9 , 10 सभी को क्रमश 2 डी और 3 डी लक्ष्यों को प्रस्तुत करने के लिए नियोजित किया गया है। विभिन्न प्रकार की पकड़ को लागू करने के लिए, एक स्थिति में स्थिर अलग आकार की वस्तुओं या एक धुरी के चारों ओर घूर्णन व्यापक रूप से लोभी कार्य11,12,13में इस्तेमाल किया गया। एक विकल्प यह है कि विषयों को सूचित करने के लिए दृश्य संकेतों का उपयोग किया जाए ताकि एक ही वस्तु को विभिन्न प्रकार ों के साथ14,15,16,17में समझा जा सके . हाल ही में, तक पहुँचने और लोभी आंदोलनों एक साथ अध्ययन किया गया है (यानी, विषयों कई पदों तक पहुँचने और एक प्रयोगात्मक सत्र में विभिन्न पकड़ प्रकार के साथ समझ)18,19,20, 21,22,23,24,25,26,27,28,29. प्रारंभिक प्रयोगों ने वस्तुओं को मैन्युअल रूप से प्रस्तुत किया है, जो अनिवार्य रूप से कम समय और स्थानिक परिशुद्धता20,21की ओर ले जाते हैं। प्रयोगात्मक परिशुद्धता में सुधार लाने और जनशक्ति को बचाने के लिए, कार्यक्रमों द्वारा नियंत्रित स्वचालित प्रस्तुति उपकरणों का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। लक्ष्य की स्थिति और पकड़ प्रकार भिन्न करने के लिए, प्रयोगकर्ताओं ने एक साथ कई वस्तुओं को उजागर किया है, लेकिन लक्ष्यों की सापेक्ष (या निरपेक्ष) स्थिति और पकड़ प्रकार एक साथ बंधे होते हैं, जो लंबी अवधि के प्रशिक्षण 22 के माध्यम से कठोर फायरिंग पैटर्न का कारण बनता है ,27,28. वस्तुओं को आमतौर पर 2डी विमान में प्रस्तुत किया जाता है , जो आंदोलन और तंत्रिका गतिविधि19,25,26तक पहुंचने की विविधता को सीमित करता है . हाल ही में, आभासी वास्तविकता24 और रोबोट हाथ23,29 3 डी अंतरिक्ष में वस्तुओं को पेश करने के लिए पेश किया गया है।
यहाँ प्रस्तुत निर्माण और एक स्वचालित उपकरण का उपयोग करने के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल हैं30 कि 3 डी अंतरिक्ष में कई लक्ष्य पदों और पकड़ प्रकार के किसी भी संयोजन को प्राप्त कर सकते हैं. हमने 3D स्थान में टर्निंग टेबल को परिवहन के लिए ऑब्जेक्ट्स और 3D ट्रांसलेशनल डिवाइस को स्विच करने के लिए एक टर्निंग टेबल डिज़ाइन किया है। दोनों मोड़ तालिका और translational डिवाइस स्वतंत्र मोटर्स द्वारा संचालित कर रहे हैं. इस बीच, विषय की कलाई और तंत्रिका संकेतों के 3 डी प्रक्षेप वक्र प्रयोग भर में एक साथ दर्ज कर रहे हैं. उपकरण rhesus बंदर में ऊपरी अंग समारोह के अध्ययन के लिए एक मूल्यवान मंच प्रदान करता है.
Protocol
Representative Results
Discussion
व्यवहार तंत्र यहाँ वर्णित है अलग तक पहुँचने और लोभी आंदोलनों का एक परीक्षण वार संयोजन सक्षम बनाता है (यानी, बंदर प्रत्येक परीक्षण में किसी भी मनमाने ढंग से 3 डी स्थानों में अलग ढंग से आकार की वस्तुओं समझ …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम उपकरण डिजाइन और सुश्री Guihua वांग पर पशु देखभाल और प्रशिक्षण के साथ उसकी सहायता के लिए उनकी सलाह के लिए श्री शिजियांग शेन धन्यवाद. यह काम चीन के राष्ट्रीय प्रमुख अनुसंधान और विकास कार्यक्रम (2017YFC1308501), चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (31627802), झेजियांग प्रांत की सार्वजनिक परियोजनाओं (2016C33059) द्वारा समर्थित किया गया था, और मौलिक अनुसंधान कोष के लिए केन्द्रीय विश्वविद्यालय।
Materials
| Active X-rail | CCM Automation technology Inc., China | W50-25 | Effective travel, 600 mm; Load, 25 kg |
| Active Y-rail | CCM Automation technology Inc., China | W60-35 | Effective travel, 300 mm, Load 35 kg |
| Active Z-rail | CCM Automation technology Inc., China | W50-25 | Effective travel, 500 mm; Load 25 kg |
| Bearing | Taobao.com | 6004-2RSH | Acrylic |
| Case | Custom mechanical processing | TT-C | Acrylic |
| Connecting ring | CCM Automation technology Inc., China | 57/60-W50 | |
| Connecting shaft | CCM Automation technology Inc., China | D12-700 | Diam., 12 mm;Length, 700 mm |
| Diaphragm coupling | CCM Automation technology Inc., China | CCM 12-12 | Inner diam., 12-12mm |
| Diaphragm coupling | CCM Automation technology Inc., China | CCM 12-14 | Inner diam., 14-12mm |
| Electric slip ring | Semring Inc., China | SNH020a-12 | Acrylic |
| Locating bar | Custom mechanical processing | TT-L | Acrylic |
| Motion capture system | Motion Analysis Corp. US | Eagle-2.36 | |
| Neural signal acquisition system | Blackrock Microsystems Corp. US | Cerebus | |
| NI DAQ device | National Instruments, US | USB-6341 | |
| Object | Custom mechanical processing | TT-O | Acrylic |
| Passive Y-rail | CCM Automation technology Inc., China | W60-35 | Effective travel, 300 mm; Load 35 kg |
| Passive Z-rail | CCM Automation technology Inc., China | W50-25 | Effective travel, 500 mm; Load 25 kg |
| Pedestal | CCM Automation technology Inc., China | 80-W60 | |
| Peristaltic pump | Longer Inc., China | BT100-1L | |
| Planetary gearhead | CCM Automation technology Inc., China | PLF60-5 | Flange, 60×60 mm; Reduction ratio, 1:5 |
| Right triangle frame | CCM Automation technology Inc., China | 290-300 | |
| Rotator | Custom mechanical processing | TT-R | Acrylic |
| Servo motor | Yifeng Inc., China | 60ST-M01930 | Flange, 60×60 mm; Torque, 1.91 N·m; for Y- and Z-rail |
| Servo motor | Yifeng Inc., China | 60ST-M01330 | Flange, 60×60 mm; Torque, 1.27 N·m; for X-rail |
| Shaft | Custom mechanical processing | TT-S | Acrylic |
| Stepping motor | Taobao.com | 86HBS120 | Flange, 86×86 mm; Torque, 1.27 N·m; Driving turning table |
| Touch sensor | Taobao.com | CM-12X-5V | |
| Tricolor LED | Taobao.com | CK017, RGB | |
| T-shaped connecting board | CCM Automation technology Inc., China | 110-120 |
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