[发明专利]一种用于控制动物机器人停止的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制动物机器人停止的方法，尤其涉及用于控制大鼠、小鼠等哺乳动物机器人停止的方法。

背景技术

“动物机器人”是指行为或动作可控的动物，它利用动物本身的运动机能及动力供应体制，从动物的感觉传入和神经支配入手，实现对动物的运动和某些行为的人为控制。动物机器人在能源供给、运动灵活性、隐蔽性、机动性和适应性方面较传统的机械机器人(或仿生机器人)具有更明显的优势。动物机器人的实现中，关键问题之一是如何实现对动物的精确控制。目前在动物机器人中，一般通过电脉冲刺激动物大脑内特定的神经核团，使动物产生虚拟的感觉或提示，从而试图控制动物行为，使其可以代替人类或传统机器人在复杂的环境下完成一些很难甚至不可能的任务。与机械机器人不同，在对动物机器人的控制中，由于动物自身意愿的影响，动物对于人类发送的控制指令不能百分之百的精确完成；而且动物由于其自身的个体差异，对于不同动物个体的控制往往有不同的差异；同时，不同于机械机器人，动物机器人往往有着一个训练强化的过程，这个过程中掺杂了许多人为因素。正是由于这样的问题，在机械机器人控制中的比较成熟的控制理论和技术往往不能有效地移植到动物机器人的控制中来。因此，对动物行为的精确控制现已成为国内外动物机器人领域的研究难点及热点。

2002年美国纽约州立大学医学中心Chapin教授发现将电极植入大鼠脑部的体感皮层和内侧前脑束(即通常所说的奖赏区)，并给予适当的刺激，可使实验动物按照人所设想的路径行走；2006年山东科技大学苏学成教授团队利用电刺激的方法，实现了控制机器人鸟的飞行；2007年浙江大学求是高等研究院郑筱祥教授等，利用电刺激大脑皮层的方法，进一步实现了控制大鼠走八臂迷宫和穿越三维障碍物等复杂的动作。

目前的技术水平只能控制动物机器人向前、向左、向右运动，而带停止功能的动物机器人还未有报道，这大大限制了动物机器人的实用性。因此，开发研制一种能够控制动物机器人停止的方法，实现对动物行为的更加精确控制，将具有极其深远的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够控制动物机器人停止的方法，弥补了当前动物机器人不能实现停止功能的缺陷。

本发明通过选取动物的中脑导水管周围灰质(Periaqueduetal Gray，PAG)作为刺激的神经核团位点，通过电刺激该神经核团，从而控制动物机器人停止。为是实现上述目的，本发明所采取的技术手段是：该用于控制动物机器人停止的方法，其特征是包括如下步骤：

(1)发射基站中的无线发射器通过发射天线向背包电路中的无线接收器发送用于刺激动物机器人的刺激命令；

(2)无线接收器通过接收天线接收所述刺激命令，再将所接收到的刺激命令传递给背包电路中的微控制器；

(3)微控制器根据刺激命令产生刺激脉冲信号并将所述刺激脉冲信号发送给植入到动物机器人的中脑导水管周围灰质中的刺激电极；

(4)所述刺激电极根据所述刺激脉冲信号刺激动物机器人的中脑导水管周围灰质，使动物机器人停止运动。

进一步地，本发明在所述背包电路中，所述微控制器还连接有电流源发生器、电压源发生器和模拟开关，所述电流源发生器、电压源发生器分别与模拟开关连接。

进一步地，本发明所述刺激电极采用直径为65微米的镍镉合金微丝制成。

进一步地，本发明所述刺激脉冲信号为幅度、脉宽、周期、个数均可调的电流或电压形式的双向方波。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：(1)通过电刺激中脑导水管周围灰质，首次实现了动物机器人可控的停止功能；(2)该方法利用动物本能的防御反应实现停止的功能，无需事先训练，实现方便；(3)该方法进一步拓展了动物机器人的功能，为动物机器人走向实用奠定基础。

附图说明

图1为实现本发明的控制动物机器人停止系统的原理框图；

图2为控制动物机器人停止系统中的微控制器的工作流程图；

图3为控制动物机器人停止系统中的电流源发生器电路原理图；

图4为控制动物机器人停止系统中的电压源发生器电路原理图；

图5为控制动物机器人停止系统中的背包电路产生的刺激脉冲信号示意图。

具体实施方式

本发明用于控制动物机器人停止的方法，通过电刺激动物的中脑导水管周围灰质(PAG)神经核团，使动物产生虚拟恐惧的感觉，从而诱发主动防御反应，实现控制动物机器人停止运动的目的。