水生生物机器人

本书是关于水生生物机器人的科学理论、研究方法、应用技术和实验装置等内容的学术专著，是作者参考科技文献并结合多年研究成果编著而成。全书分为11章，主要内容包括：生物机器人的概念和类型，水生生物机器人的控制原理，脑立体定位，脑电极，脑电，脑成像，脑图谱，脑运动神经核团和脑运动神经核团与运动行为对应关系，水生生物机器人电刺激控制，水生生物机器人光刺激控制，基于计算机视觉技术和水迷宫的水生生物机器人运动检测与评估。

目录
前言
第1章 绪论1
1.1 生物机器人1
1.1.1 基本概念1
1.1.2 研究背景1
1.1.3 研究现状2
1.1.4 研究意义8
1.2 生物机器人类型9
1.2.1 陆生生物机器人9
1.2.2 飞行生物机器人15
1.2.3 水生生物机器人16
1.2.4 微型机器人19
1.3 生物机器人应用20
1.4 生物机器人展望22
参考文献25
第2章 水生生物机器人控制原理31
2.1 电刺激方式控制原理31
2.1.1 神经系统31
2.1.2 生物电33
2.1.3 电刺激控制原理35
2.2 光刺激方式控制原理38
2.3 化学刺激方式控制原理39
2.4 机械刺激方式控制原理40
2.4.1 鱼类侧线系统41
2.4.2 鲨鱼侧线系统的感受器43
2.5 声刺激方式控制原理44
2.6 磁刺激方式控制原理45
参考文献46
第3章 脑立体定位49
3.1 脑立体定位方法49
3.1.1 颅骨表面坐标系平面的确定与电极定位区的建立49
3.1.2 颅脑三维坐标系的建立50
3.1.3 颅脑磁共振坐标转换方法54
3.2 脑立体定位装置59
3.2.1 脑立体定位装置的概述60
3.2.2 辅助脑立体定位仪使用的鱼固定台61
3.2.3 脑立体定位仪辅助装置的研制62
参考文献65
第4章 脑电极66
4.1 脑电极制备66
4.1.1 电极概述66
4.1.2 多通道植入电极68
4.2 脑电极性能检测69
4.3 脑电极植入与颅腔防水封固71
4.4 脑电极转接装置72
4.5 基于磁共振成像的脑电极三维立体重建74
4.5.1 植入脑电极的鲤鱼颅脑磁共振成像74
4.5.2 脑电极在鲤鱼脑组织中的图像三维重建75
参考文献76
第5章 脑电78
5.1 脑电信号采集78
5.1.1 脑电概述78
5.1.2 脑电信号特征和分类80
5.1.3 脑电采集81
5.2 脑电信号预处理82
5.2.1 脑电信号中的噪声82
5.2.2 脑电信号预处理83
5.3 脑电特征分析84
5.3.1 时域分析方法84
5.3.2 频域分析方法85
5.3.3 时频分析方法85
参考文献86
第6章 脑成像88
6.1 脑成像技术88
6.1.1 电子计算机断层扫描技术88
6.1.2 磁共振成像技术89
6.2 鲤鱼颅脑CT成像91
6.3 鲤鱼颅脑MR成像93
6.3.1 造影剂93
6.3.2 液体衰减反转恢复序列94
6.3.3 快速自旋回波序列95
6.3.4 应用1.5T磁共振成像仪进行磁共振成像96
6.3.5 应用3.0T磁共振成像仪进行磁共振成像96
6.3.6 应用7.0T磁共振成像仪进行磁共振成像97
6.3.7 鲤鱼磁共振图像脑组织及脑脊液信号测量98
6.4 鲤鱼脑组织图像三维重建100
6.4.1 鲤鱼脑组织磁共振图像配准100
6.4.2 鲤鱼磁共振图像中脑组织阈值提取102
6.4.3 鲤鱼脑组织图像的三维重建102
6.5 借助磁共振定位和导航的鲤鱼颅脑电极植入方法103
参考文献108
第7章 脑图谱109
7.1 脑图谱构建方法109
7.1.1 脑标本制作109
7.1.2 脑组织切片制备117
7.1.3 脑图谱标尺确定120
7.1.4 脑组织切片序号换算121
7.1.5 脑图谱图与标尺匹配121
7.2 脑图谱构建122
7.2.1 鲤鱼脑内神经核团126
7.2.2 鲤鱼脑内神经纤维束127
7.2.3 构建鲤鱼脑图谱127
参考文献132
第8章 脑运动神经核团与运动行为对应关系134
8.1 脑运动区的研究134
8.1.1 麻醉137
8.1.2 脑损毁实验141
8.1.3 电刺激实验143
8.2 脑运动神经核团研究144
8.2.1 端脑运动神经核团研究145
8.2.2 中脑运动神经核团研究146
8.2.3 小脑运动神经核团研究148
8.2.4 延脑运动神经核团研究151
8.3 脑运动神经核团与运动行为对应关系研究153
8.3.1 端脑运动神经核团与运动行为关系研究153
8.3.2 中脑运动神经核团与运动行为关系研究154
8.3.3 小脑运动神经核团与运动行为关系研究156
8.3.4 延脑运动神经核团与运动行为关系研究160
参考文献163
第9章 水生生物机器人电刺激控制165
9.1 水生生物机器人有线控制165
9.1.1 鲤鱼机器人离水电刺激控制165
9.1.2 鲤鱼机器人水下电刺激控制169
9.2 水生生物机器人无线遥控172
9.2.1 鲤鱼机器人无线遥控系统设计173
9.2.2 无线遥控系统电刺激器搭载装置研制177
9.2.3 鲤鱼机器人无线遥控系统应用178
参考文献180
第10章 水生生物机器人光刺激控制182
10.1 水生生物机器人光刺激控制基础研究182
10.1.1 光源筛选182
10.1.2 水生动物趋光性182
10.1.3 水生生物机器人光刺激搭载装置位点确定184
10.1.4 水生生物机器人光刺激搭载装置研制185
10.2 水生生物机器人光刺激控制试验192
10.2.1 搭载光刺激装置的水迷宫193
10.2.2 不同强度光刺激的水生生物机器人控制194
10.2.3 不同波长光刺激的水生生物机器人控制197
10.2.4 不同角度光刺激的水生生物机器人控制199
10.3 水生生物机器人光刺激结合电刺激控制201
10.3.1 水生生物机器人光刺激控制201
10.3.2 水生生物机器人电刺激控制202
10.3.3 光电刺激相结合的鲤鱼机器人行为控制方法202
10.3.4 基于水迷宫的鲤鱼机器人光电刺激结合控制实验203
参考文献204
第11章 水生生物机器人控制效果检测与评估205
11.1 计算机视觉检测205
11.1.1 计算机视觉系统设计205
11.1.2 双目立体视觉标定206
11.1.3 鲤鱼机器人运动模型建立206
11.1.4 鲤鱼机器人目标跟踪208
11.1.5 鲤鱼机器人运动轨迹三维重建210
11.2 水迷宫研制211
11.2.1 中央台阶式八臂迷宫212
11.2.2 双层立体多通道水迷宫213
11.2.3 搭载光刺激装置的水迷宫214
11.2.4 组合式多臂水迷宫215
11.3 基于计算机视觉技术和水迷宫的水生生物机器人运动检测与评估217
11.3.1 鲤鱼机器人控制效果检验217
11.3.2 鲤鱼机器人可控程度评估221
参考文献223
彩图