III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Создание биотехнических систем различного назначения. - на сегодняшний день  одно из наиболее значимых направлений в науке. Одним из перспективных направлений современной биомикро- миниробототехники является направление, связанное с созданием роботов-биогибридов. Суть этого подхода заключается в том, что управление осуществляется живым организмом путем воздействия электрическими сигналами или иным способом на его нервную систему. Такие биомикро- или биоминироботы могут использоваться как мобильные устройства для решения целого спектра задач

Существует несколько подходов к управлению двигательным поведением. Один из них - это стимуляция, структур ЦНС ответственных за определение  двигательных функций в центральные двигательные структуры. Второй подход это раздражение зон, имеющих соответствующие проекции в регуляторные, управляющие или командные области мозга, имеющие отношения к регуляции функционального состояния или непосредственно ответственные за организацию двигательного поведения.

В качестве биообъекта на данном этапе исследования были взяты желтобрюхие полозы (Coluber jugularis). Благодаря особенностям строения тела полозы, могут проникать в труднодоступные места. Прежде чем начать работу над биогибридом, проводились тщательные исследования двигательной активности полоза в цикле  «покой-активность». Проводились исследования стресса змеи и ее адаптация. Желтобрюхий  полоз является одним из более активных и агрессивных видов в Ростовской области. Взятые из природы полозы испытывали большую нагрузку и стресс в лабораторных условиях. Для фиксации полоза было разработано специальное устройство, состоящее из эластичной трубки которая позволяла фиксировать тело животного, так же был разработан специальный фиксатор для головы животного позволяющий ограничивать ее движение. Трубка вместе с фиксатором крепилась к деревянной подставке. Процесс адаптации полоза к лабораторным условиям занимал от 20 - 30 дней.  Змею часто фиксировали в таком устройстве, чтоб дать ей время адаптироваться. Так же была разработана система мониторинга состояния змеи. Макет системы содержит оболочку, которая напоминает  по эластичности вторую кожу змеи из латекса, эта оболочка пронизана порами, через которые проходят провода с электродами. К оболочке крепится датчик, который собирает информацию, регистрирующуюся электродами, и обрабатывает ее о соматическом состоянии объекта.  Сигнал передается оператору на основной компьютер для анализа и контроля поведением и движением змеи уже самим человеком. В дальнейшем сигналы будут передаваться через спутниковую систему. В области головы полоза планируется поместить микрокамеру. Разработка такой системы  еще не окончательна, обдумываются мельчайшие подробности, т.к. змея не должна ощущать сильных стеснений, иначе объект постарается избавиться от  системы контроля и мониторинга, а также система не должна мешать полозу проникать в щели и дыры доступные для габаритов змеи.

Разработка таких биороботов позволяет решать ряд сложных задач. Биороботы могут использоваться как мобильные устройства для детального инспектирования и мониторинга окружающей среды, помимо систем наземного и космического базирования.  Биотехнические или бионические системы разной степени сложности  помогут в решении целого спектра задач при изучении влияния различных антропогенных факторов на окружающую среду в труднодоступных и опасных для человека местах. позволяющих сохранять жизнь людей

Работа выполнялась в рамках гранта РФФИ 09-08-00812-а «Разработка  методов и средств телеуправления биоробототехническими системами...»

Код для цитирования: Скопировать