目錄
前言
第1章 緒論1
1.1 生物機器人1
1.1.1 基本概念1
1.1.2 研究背景1
1.1.3 研究現(xiàn)狀2
1.1.4 研究意義8
1.2 生物機器人類型9
1.2.1 陸生生物機器人9
1.2.2 飛行生物機器人15
1.2.3 水生生物機器人16
1.2.4 微型機器人19
1.3 生物機器人應用20
1.4 生物機器人展望22
參考文獻25
第2章 水生生物機器人控制原理31
2.1 電刺激方式控制原理31
2.1.1 神經(jīng)系統(tǒng)31
2.1.2 生物電33
2.1.3 電刺激控制原理35
2.2 光刺激方式控制原理38
2.3 化學刺激方式控制原理39
2.4 機械刺激方式控制原理40
2.4.1 魚類側(cè)線系統(tǒng)41
2.4.2 鯊魚側(cè)線系統(tǒng)的感受器43
2.5 聲刺激方式控制原理44
2.6 磁刺激方式控制原理45
參考文獻46
第3章 腦立體定位49
3.1 腦立體定位方法49
3.1.1 顱骨表面坐標系平面的確定與電極定位區(qū)的建立49
3.1.2 顱腦三維坐標系的建立50
3.1.3 顱腦磁共振坐標轉(zhuǎn)換方法54
3.2 腦立體定位裝置59
3.2.1 腦立體定位裝置的概述60
3.2.2 輔助腦立體定位儀使用的魚固定臺61
3.2.3 腦立體定位儀輔助裝置的研制62
參考文獻65
第4章 腦電極66
4.1 腦電極制備66
4.1.1 電極概述66
4.1.2 多通道植入電極68
4.2 腦電極性能檢測69
4.3 腦電極植入與顱腔防水封固71
4.4 腦電極轉(zhuǎn)接裝置72
4.5 基于磁共振成像的腦電極三維立體重建74
4.5.1 植入腦電極的鯉魚顱腦磁共振成像74
4.5.2 腦電極在鯉魚腦組織中的圖像三維重建75
參考文獻76
第5章 腦電78
5.1 腦電信號采集78
5.1.1 腦電概述78
5.1.2 腦電信號特征和分類80
5.1.3 腦電采集81
5.2 腦電信號預處理82
5.2.1 腦電信號中的噪聲82
5.2.2 腦電信號預處理83
5.3 腦電特征分析84
5.3.1 時域分析方法84
5.3.2 頻域分析方法85
5.3.3 時頻分析方法85
參考文獻86
第6章 腦成像88
6.1 腦成像技術88
6.1.1 電子計算機斷層掃描技術88
6.1.2 磁共振成像技術89
6.2 鯉魚顱腦CT成像91
6.3 鯉魚顱腦MR成像93
6.3.1 造影劑93
6.3.2 液體衰減反轉(zhuǎn)恢復序列94
6.3.3 快速自旋回波序列95
6.3.4 應用1.5T磁共振成像儀進行磁共振成像96
6.3.5 應用3.0T磁共振成像儀進行磁共振成像96
6.3.6 應用7.0T磁共振成像儀進行磁共振成像97
6.3.7 鯉魚磁共振圖像腦組織及腦脊液信號測量98
6.4 鯉魚腦組織圖像三維重建100
6.4.1 鯉魚腦組織磁共振圖像配準100
6.4.2 鯉魚磁共振圖像中腦組織閾值提取102
6.4.3 鯉魚腦組織圖像的三維重建102
6.5 借助磁共振定位和導航的鯉魚顱腦電極植入方法103
參考文獻108
第7章 腦圖譜109
7.1 腦圖譜構建方法109
7.1.1 腦標本制作109
7.1.2 腦組織切片制備117
7.1.3 腦圖譜標尺確定120
7.1.4 腦組織切片序號換算121
7.1.5 腦圖譜圖與標尺匹配121
7.2 腦圖譜構建122
7.2.1 鯉魚腦內(nèi)神經(jīng)核團126
7.2.2 鯉魚腦內(nèi)神經(jīng)纖維束127
7.2.3 構建鯉魚腦圖譜127
參考文獻132
第8章 腦運動神經(jīng)核團與運動行為對應關系134
8.1 腦運動區(qū)的研究134
8.1.1 麻醉137
8.1.2 腦損毀實驗141
8.1.3 電刺激實驗143
8.2 腦運動神經(jīng)核團研究144
8.2.1 端腦運動神經(jīng)核團研究145
8.2.2 中腦運動神經(jīng)核團研究146
8.2.3 小腦運動神經(jīng)核團研究148
8.2.4 延腦運動神經(jīng)核團研究151
8.3 腦運動神經(jīng)核團與運動行為對應關系研究153
8.3.1 端腦運動神經(jīng)核團與運動行為關系研究153
8.3.2 中腦運動神經(jīng)核團與運動行為關系研究154
8.3.3 小腦運動神經(jīng)核團與運動行為關系研究156
8.3.4 延腦運動神經(jīng)核團與運動行為關系研究160
參考文獻163
第9章 水生生物機器人電刺激控制165
9.1 水生生物機器人有線控制165
9.1.1 鯉魚機器人離水電刺激控制165
9.1.2 鯉魚機器人水下電刺激控制169
9.2 水生生物機器人無線遙控172
9.2.1 鯉魚機器人無線遙控系統(tǒng)設計173
9.2.2 無線遙控系統(tǒng)電刺激器搭載裝置研制177
9.2.3 鯉魚機器人無線遙控系統(tǒng)應用178
參考文獻180
第10章 水生生物機器人光刺激控制182
10.1 水生生物機器人光刺激控制基礎研究182
10.1.1 光源篩選182
10.1.2 水生動物趨光性182
10.1.3 水生生物機器人光刺激搭載裝置位點確定184
10.1.4 水生生物機器人光刺激搭載裝置研制185
10.2 水生生物機器人光刺激控制試驗192
10.2.1 搭載光刺激裝置的水迷宮193
10.2.2 不同強度光刺激的水生生物機器人控制194
10.2.3 不同波長光刺激的水生生物機器人控制197
10.2.4 不同角度光刺激的水生生物機器人控制199
10.3 水生生物機器人光刺激結合電刺激控制201
10.3.1 水生生物機器人光刺激控制201
10.3.2 水生生物機器人電刺激控制202
10.3.3 光電刺激相結合的鯉魚機器人行為控制方法202
10.3.4 基于水迷宮的鯉魚機器人光電刺激結合控制實驗203
參考文獻204
第11章 水生生物機器人控制效果檢測與評估205
11.1 計算機視覺檢測205
11.1.1 計算機視覺系統(tǒng)設計205
11.1.2 雙目立體視覺標定206
11.1.3 鯉魚機器人運動模型建立206
11.1.4 鯉魚機器人目標跟蹤208
11.1.5 鯉魚機器人運動軌跡三維重建210
11.2 水迷宮研制211
11.2.1 中央臺階式八臂迷宮212
11.2.2 雙層立體多通道水迷宮213
11.2.3 搭載光刺激裝置的水迷宮214
11.2.4 組合式多臂水迷宮215
11.3 基于計算機視覺技術和水迷宮的水生生物機器人運動檢測與評估217
11.3.1 鯉魚機器人控制效果檢驗217
11.3.2 鯉魚機器人可控程度評估221
參考文獻223
彩圖