水生动物机器人脑控制技术的研究

• 作 者: 武云慧
• 机 构: 燕山大学
• 出 处: 燕山大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 丁香酚 脑立体定位 植入电极 生物行为 控制技术

近年来,随着科学的迅猛发展,国际上掀起了动物机器人的研究热潮。本课题研究水生动物机器人的脑控制技术,旨在填补国内本领域的空白,为我国水生动物机器人行为控制的全面研究和实际应用奠定基础。鲤鱼是我国主要的水产养殖品种,其对环境适应能力强,来源充足,成本较低,故本课题以鲤鱼等为主要实验对象,进行适于多种水生动物机器人脑控制技术的探索性研究。鲤鱼不同脑结构具有不同的生理功能,其中小脑为机体活动的主要协调中枢,在控制运动方面发挥重要作用。根据实验需要,研究了丁香酚对鲤鱼的麻醉作用,结果表明:最佳麻醉浓度为0.06 g/L～0.48 g/L,各组3 d苏醒率均为100%,当浓度为0.96 g/L时,苏醒率为80%;各组7 d存活率均为100%,丁香酚是适宜的麻醉剂。根据鱼头部的解剖结构及其特点建立了三维坐标轴,并研制专用的鱼脑立体定位仪。测定了银、铜、不锈钢3种不同材料电极的电阻值和抗海水腐蚀能力以及对脑组织的损伤效应。结果表明:不锈钢电极在28日内电阻值变化最小,抗海水腐蚀能力最强,对脑组织的损伤效应也最轻。故选取不锈钢材料作为植入电极是相对适宜的。应用电生理刺激技术,将多个电极植入脑不同功能区进行电刺激,控制鲤鱼等几种鱼的运动行为。结果表明:对脑进行电刺激能够控制实验鱼的前进、后退、左转向、右转向等运动形式,鱼脑的不同功能区控制着不同的运动形式。本课题组率先进行水生动物机器人的创新研究,填补我国本研究领域的空白,初步实现了人类利用脑控制技术对鲤鱼等几种鱼运动行为的控制。