学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

蜜蜂简单行为诱导及光流刺激下锋电位发放的研究

作　者: 鲍莉
导　师: 郑筱祥；郑能干
学　校: 浙江大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 昆虫机器接口蜜蜂机器人视叶电刺激光流刺激锋电位发放
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 29次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

昆虫机器人是以昆虫为载体,结合控制模块形成的一种新型动物机器人系统。这类特殊机器人借助载体本身运动能力,不需要考虑复杂的机械及动力系统,在科学研究、国防安保、工业生产等领域有广泛的应用前景。刺激与行为之间的关系以及与运动相关的神经肌肉系统的研究是昆虫机器人实现的重要基础。本文以蜜蜂为昆虫载体,重点研究如何使用电刺激诱导蜜蜂翅膀振动和停止,以及光流刺激模式下蜜蜂视叶区神经元锋电位(spike)发放采集与分析。①电刺激是实现动物机器人最常用的手段。采用电脉冲刺激与运动相关的神经肌肉系统可诱导载体产生一定的运动行为响应。本文采用正负交替脉冲刺激固定和半自由两种状态下的蜜蜂的视叶、触角叶、背纵肌、背腹肌等位点,观察蜜蜂行为反应。实验结果表明刺激参数为4V-40Hz-5ms-30(脉冲幅值-频率-宽度-个数)的电脉冲刺激视叶能以60%以上(10只蜜蜂)的成功率诱导蜜蜂翅膀开始振翅,90%以上的成功率诱导振翅停止；十只蜜蜂振翅前平均反应时间为0.885s,振翅时间为9.35s。本文研究不同参数刺激时蜜蜂的反应时间和振翅时间。实验发现刺激参数存在一个阈值(3.5V-40Hz-0.1ms-25),超过阈值,蜜蜂开始振翅；同样存在一个最大值,刺激参数超过这个值后,振翅时间维持稳定,甚至有下降趋势。建立包含S型函数和指数函数的数学模型,拟合刺激参数与振翅时间的定量关系,得到最佳刺激参数为4.8V-55Hz-1.2ms-25。②本文采用LED灯阵列设计条纹刺激信号,给蜜蜂左右复眼提供不对称光流刺激,采集蜜蜂视叶区神经元锋电位发放信号。分析锋电位信号波形的峰峰值,滤除干扰信号,统计单位时间内神经元锋电位的发放次数。实验结果表明台灯照射下蜜蜂视叶神经元锋电位发放信号比正常光照下激烈。并且左右视叶发放率的高低与光流刺激强弱是一致的。当左边复眼受到的光流刺激比右边复眼强烈时,左边视叶神经元的发放率比右边视叶高。反之依然成立。

全文目录

摘要  5-6
英文摘要  6-13
第1章绪论  13-26
  1.1 昆虫机器人综述  13-22
    1.1.1 昆虫机器人的概念  13-14
    1.1.2 昆虫机器人的研究意义  14-15
    1.1.3 昆虫机器人的研究现状  15-22
  1.2 研究目标及内容  22-24
    1.2.1 研究目标  22
    1.2.2 研究内容  22-23
    1.2.3 拟解决的关键问题  23-24
  1.3 本文结构  24-26
第2章实验对象及系统的设计  26-44
  2.1 引言  26
  2.2 实验对象  26-35
    2.2.1 蜜蜂大脑的结构  26-28
    2.2.2 蜜蜂飞行肌肉的结构  28-30
    2.2.3 蜜蜂神经系统的组成  30-31
    2.2.4 蜜蜂视觉通路  31-35
  2.3 电极植入系统  35-36
    2.3.1 微丝电极  35-36
    2.3.2 电极植入  36
  2.4 电刺激系统  36-38
    2.4.1 脉冲刺激器  36-37
    2.4.2 信号采集器  37
    2.4.3 音频采集系统  37-38
  2.5 光流刺激系统  38-44
    2.5.1 LED灯阵列  38-39
    2.5.2 控制界面的设计  39-40
    2.5.3 上位机(控制界面)与下位机(LED灯阵列)通信  40-41
    2.5.4 锋电位采样设备  41-44
第3章电刺激模式下振翅与停止的控制  44-59
  3.1 引言  44
  3.2 振翅与停止的控制  44-48
    3.2.1 固定状态  44-48
    3.2.2 半自由状态  48
  3.3 刺激参数建模  48-59
    3.3.1 实验与结果  48-56
    3.3.2 数学模型  56-59
第4章光流刺激模式下视叶锋电位发放的分析  59-66
  4.1 引言  59
  4.2 锋电位发放的采集与分析  59-66
    4.2.1 阈值的设置  59-61
    4.2.2 正常光照与黑暗环境  61-62
    4.2.3 三种刺激状态的切换  62-63
    4.2.4 八种光流刺激模式  63-66
第5章总结及展望  66-71
  5.1 工作总结  66-67
  5.2 工作创新点  67
  5.3 未来展望  67-71
参考文献  71-78
作者简历  78-79
致谢  79

蜜蜂简单行为诱导及光流刺激下锋电位发放的研究

内容摘要

全文目录

相似论文