[发明专利]一种昆虫机器人运动行为监测与控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种昆虫机器人运动行为监测与控制系统及方法，属于电子信息技术，微制造技术和生物科学技术领域，本发明提出一种基于新一代信息技术(包括集成技术、传感器技术、无线通讯、软件技术等技术)的视野范围之外昆虫机器人的行为监测与控制方法及系统；在效果上，通过对动物机器人监测控制系统的设计使实验人员可以对视野范围之外的实验体进行实验；从长远来看，为动物机器人的发展应用提供一种新思路。

技术领域

本发明属于电子信息技术，微制造技术和生物科学技术领域，具体涉及一种昆虫机器人运动行为监测与控制系统及方法。

背景技术

昆虫机器人对于复杂的地形和突发情况有较高的适应能力，在环境适应性、隐蔽性、机动性、负载能力等方面都表现出了巨大的优势。它的研究在神经科学与工程、灾害救援、动物行为学等领域具有重要的理论和应用价值，目前已经成为备受关注的前沿研究课题。在进行动物机器人的行为实验时，通常需要把动物的运动反应记录下来用于统计分析。目前使用的动物运动轨迹记录方法是当进行人为干预神经回路活动来促使动物运动反应后，通过有线的传输方式记录其运动轨迹，动作角度，速度等。在可见范围内，实验人员根据需要调整刺激参数使实验体达到既定位置。常用方法的缺陷是若实验对象位于视野范围之外，实验人员就无法根据实验体的位置设置刺激参数使其达到指定位置。另一方面，通过视频监控法也可记录动物的运动反应，视频监控及数字图像处理法用于研究动物行为的前提是能记录到较为清晰的动物活动视频。但视频监控数据量庞大，不利于数据的整理和保存，导致不能采用较高的采样帧率，对于毫秒级的精细运动无法捕捉。其次，视频监控依赖于摄像机拍摄的每一帧图像，若动物进入封闭区，或者光源不好，在这种情况下，视频监控法则表现得无能为力。利用GPS定位动物机器人时，GPS受动物机器人的位置和天气的影响较大，当动物机器人工作于地下环境或者当遇到天气不佳时，GPS的定位效果就会受到相当大的影响，定位服务功能甚至不能应用。目前对动物机器人的研究主要集中于动物控制，未能实现动物运动行为轨迹无线数据采集，也未见集控制、无线采集两者于一体的智能系统。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种昆虫机器人运动行为监测与控制系统及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种昆虫机器人运动行为监测与控制系统，包括数据采集和滤波模块、数据解析模块、无线通讯A通信端模块、无线通讯B通信端模块、控制信号产生模块、两块电源管理模块、主控模块、上位机显示控制单元和数据存储模块；

数据采集和滤波模块、数据解析模块、无线通讯B通信端模块、控制信号产生模块和电源管理模块通过线路依次连接；电源管理模块分别和数据采集和滤波模块、数据解析模块、无线通讯B通信端模块通过线路连接；主控模块分别和无线通讯A通信端模块、数据存储模块通过线路连接；电源管理模块分别和无线通讯A通信端模块、主控模块、数据存储模块通过线路连接；

数据采集和滤波模块、数据解析模块、无线通讯B通信端模块、控制信号产生模块和电源管理模块构成系统从机，设计在同一集成PCB板中，固定于动物背部；

主控模块、无线通讯A通信端模块、数据存储模块、另一电源管理模块构成系统主机，设计在同一集成PCB板中，与上位机显示控制单元相连接；

数据采集和滤波模块，被配置为用于采集动物机器人的运动数据并对采集的数据进行滤波；

数据解析模块，被配置为用于对数据采集和滤波模块采集到的数据进行数据解析；

无线通讯A通信端模块，被配置为用于与无线通讯B通信端模块进行无线传输，接收无线通讯B通信端模块无线发送的动物机器人运动行为数据和回执信号；

无线通讯B通信端模块，被配置为用于与无线通讯A通信端模块进行无线传输，接收无线通讯A通信端模块发来的控制指令；