微小型多通道生物机器人遥控刺激系统的研制

摘要

大壁虎具有超凡的三维空间无障碍运动能力,其运动速度快，动作敏捷，体格健壮，负重能力强。以大壁虎为基体的生物机器人能够继承它作为生物的各种优良特性，并且与仿生机器人相比它具有明显的优势：它的运动不需要电池供电、它隐蔽性好、它对自然环境的适应性能力强等，其应用价值总能给人们带来无限的遐想！
　　 在诸多决定生物机器人研制成功与否的因素中，“生物机器人遥控刺激系统”便是关键因素之一，它是生物机器人摆脱各种束缚实现自由运动的必经之路，也是生物机器人甩掉长长的一束信号线，走出实验室的必要条件。它要求工作性能可靠、效率高、无线传输远，为了能够对大壁虎脑内存在差异的脑核团进行精确刺激，“生物机器人遥控刺激系统”还要求能够对各项电刺激参数独立调节，此外，受大壁虎体态的限制，对“遥控微刺激器”的尺寸、重量和能耗都有严格的要求。
　　 本文针对“生物机器人遥控刺激系统”的组成、软硬件设计进行了深入研究，确定了“生物机器人遥控刺激系统”是由“无线信号发射站”和“遥控微刺激器”两大部分组成。其中“遥控信号发射站”是基于“LabVIEW 控制程序的PC 机”与“无线信号发射台”两部分通过RS232串口线连接而成。文章首先进行了“遥控信号发射台”研制和“基于LabVIEW8.20的PC 机控制界面”程序的设计。为了给“遥控微刺激器”的设计提供足够的理论指导，提出了电极间脑组织的电路模型并做了测量和计算，得到脑电极间脑组织的阻抗。并对组成“遥控微刺激器”的所有电路单元做了详细分析。后来又依次介绍了“多通道双相电压脉冲微刺激器”、“恒流多通道双相脉冲微刺激器”和“恒流多通道单相脉冲微刺激器”的设计以及性能，文章最后对研制的“生物机器人遥控刺激系统”作了总结并对未来的工作进行了展望。