模擬飛行器設(shè)計及其在熊蜂偏航行為研究中的應(yīng)用.pdf

1、昆蟲機(jī)器人是一種以昆蟲為載體，并輔助以一定的控制設(shè)備而成的特殊機(jī)器人。由于繼承了昆蟲卓越的飛行能力和人工可控制特性而成為目前的研究熱點，在安防、科研、探險、搜救等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。昆蟲機(jī)器人的研制重點在于如何控制昆蟲機(jī)器人的飛行行為。傳統(tǒng)的研究中主要采用的是電刺激的方式來控制昆蟲的飛行行為，取得了許多的成果，但該方法所激活的神經(jīng)通路仍不明確。新型的光流刺激方法依據(jù)昆蟲的視覺感知通路的成熟結(jié)果，控制昆蟲的飛行行為。本文以熊蜂為載體，

2、進(jìn)行了以下兩方面的工作:一是根據(jù)熊蜂復(fù)眼的視覺特性研制了一套模擬飛行器;二是基于該模擬飛行器，探索了光流刺激對熊蜂偏航行為的控制作用。具體工作如下:
　　(1)根據(jù)熊蜂的視覺特性設(shè)計了一套完整的模擬飛行器，包括光流生成器、昆蟲固定支架、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。在光流生成器的硬件設(shè)計中引入了模塊化和并行化的設(shè)計方法，采用中心控制模塊統(tǒng)一管理多塊并行LED點陣;采用了高速CAN總線組網(wǎng)聯(lián)結(jié)中心控制模塊和LED點陣，滿足了光流生成器高刷新頻率的

3、同時，實現(xiàn)了圖像在線配置和光流速度方向的實時控制。實驗評估表明，該模擬飛行器的最大刷新頻率可以達(dá)到5.7KHz，圖像最大運(yùn)動速度達(dá)到4.8m/s，成功應(yīng)用于昆蟲機(jī)器人的研制。
　　(2)采用模擬飛行器，研究熊峰腹部擺動與光流刺激之間的定量關(guān)系。實驗中采用單一亮條紋圖像的順時針和逆時針兩個方向的旋轉(zhuǎn)光流來刺激固定狀態(tài)下的熊蜂，采用攝像頭記錄熊蜂的腹部擺動行為，獲取腹部擺動的角度數(shù)據(jù)，分析了熊蜂腹部擺動的角度和光流刺激的關(guān)系，同時定量