This material is based on the works supported by Nanyang Assistant Professorship (NAP, M4080740), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) Public Sector Research Funding (PSF, M4070190), A*STAR-JST (The Japan Science and Technology Agency) joint grant (M4070198), and Singapore Ministry of Education (MOE2013-T2-2-049). The authors would like to thank Mr. Roger Tan Kay Chia, Prof. Low Kin Huat, Mr. Poon Kee Chun, Mr. Chew Hock See, Mr. Lam Kim Kheong and Dr. Mao Shixin at School of MAE for their support in setting up and maintaining the research facilities. The authors thank Prof. Michel Maharbiz (U.C. Berkeley) his advice and discussion, Prof. Kris Pister and his group (U.C. Berkeley) for their support in providing the GINA used in this study.

1. Animal Studio <ol><li> Posteriori singoli coleotteri torquata Mecynorrhina (6 cm, 8 g) in contenitori di plastica separati con biancheria pellet. </li><li> Alimentare ogni coleottero una tazza di gelatina di zucchero (12 ml) ogni 3 giorni. </li><li> Mantenere la temperatura e l&#39;umidità della stanza allevamento a 25 ° C e 60%, rispettivamente. </li><li> Testare la capacità di volo di ogni coleottero prima di impiantare elettrodi a filo sottile. <ol><li> gettare delicatamente un coleottero in aria. Se lo scarafaggio può volare per più di 10 secondi per 5 prove consecutive, concludere che il coleottero ha capacità di volo regolari e impiegare per esperimenti di volo successivo. Per riprendere il coleottero, spegnere tutte le luci in sala per renderlo scuro. Questo fa sì che il coleottero di interrompere volo. Nota: Un coleottero inizia spontaneamente a volare via quando rilasciato nell&#39;aria. E &#39;meglio condurre gli esperimenti di volo in una grande camera chiusa come quella mostrata in Figura 1 (16 x 8 x 4 m <sup&gt; 3 con uno spazio di motion capture di 12,5 x 8 x 4 m 3), un coleottero volanti si muove molto velocemente (circa 3-5 m / sec) e attira grandi archi quando si gira in aria. </li></ol></li></ol> 2. impianto di elettrodi <ol><li> Anestetizzare il coleottero ponendolo in un contenitore di plastica pieno di CO 2 per 1 min 13,16,20-24. </li><li> Ammorbidire impronte dentarie immergendolo in acqua calda per 10 secondi. Posizionare il coleottero anestetizzato su un blocco di legno e immobilizzarlo con la cera dentale ammorbidita. La cera dentale raffredda naturalmente e solidifica in pochi minuti. </li><li> Tagliare i fili d&#39;argento isolati (127 micron di diametro nuda, 178 micron di diametro, quando rivestito con perfluoroalkoxy) in lunghezze di 25 mm da utilizzare come elettrodi a filo sottile per l&#39;impianto. </li><li> Esporre 3 mm di argento nuda sfiammando l&#39;isolatore a entrambe le estremità di ogni filo. </li><li> Sezionare la superficie superiore della cuticola del coleottero utilizzando una forbice a punta fine di creare un small finestra di circa 4 x 4 mm sulla metepisternum (figura 2c). Nota: Un cuticola morbida color marrone viene quindi esposto, come illustrato nelle figure 2c - e. Il muscolo 3AX si trova sotto la cuticola morbida. </li><li> Pierce due fori sulla cuticola marrone esposto usando un perno insetto (dimensione 00) con una distanza di 2 mm tra i due fori (figura 2d). </li><li> Inserire due elettrodi a filo (di cui uno elettrodi attivi e uno di ritorno previste al punto 2.4) con attenzione attraverso i fori e impiantare in ogni muscolo 3AX ad una profondità di 3 mm. </li><li> Fissare gli elettrodi impiantati e tenerli in atto per evitare il contatto e cortocircuiti facendo cadere la cera d&#39;api fusa sui fori. Se necessario, ridisporre la cera d&#39;api sopra la cuticola toccando la cera con la punta di un saldatore. La cera d&#39;api solidifica rapidamente e rafforza l&#39;impianto. Nota: Per verificare se l&#39;impianto è corretta, elitre della barbabietolale può essere sollevato per osservare il movimento del muscolo 3AX durante la stimolazione elettrica. </li></ol> 3. Montaggio zaino senza fili Nota: Lo zaino consisteva in un armadio a microcontrollore radio una stratificata FR-4 scheda 4 (1,6 x 1,6 cm 2). Lo zaino è stato guidato da un microbattery ai polimeri di litio (3,7 V, 350 mg, 10 mAh). La massa totale dello zaino compresa la batteria era 1,2 ± 0,26 g, che è inferiore alla capacità di carico utile del coleottero (30% di 10 g di peso corporeo). Lo zaino è stato pre-programmato per ricevere le comunicazioni wireless e aveva due canali di uscita. <ol><li> Pulire la superficie pronoto (rimuovere lo strato di cera sulla cuticola) usando del nastro biadesivo. Quindi, fissare lo zaino sul pronoto del coleottero con un pezzo di nastro biadesivo. </li><li> Collegare le estremità degli elettrodi impiantati alle uscite dello zaino. </li><li> Avvolgere nastro retro-riflettente intorno al microbattery per produrre un marcatore FOr telecamere motion capture per rilevare. </li><li> Fissare la microbattery all&#39;inizio dello zaino con un pezzo di nastro biadesivo in modo che il nastro retroriflettente può essere rilevato da telecamere motion capture. </li></ol> 4. Wireless Control System Nota: In questo caso, il sistema di controllo senza fili termine comprende un ricevitore per il telecomando, un computer portatile per eseguire il software di controllo di volo personalizzato, una stazione base, lo zaino, e il sistema di cattura di movimento. <ol><li> Collegare la stazione base e il ricevitore del telecomando al computer portatile tramite porte USB. </li><li> Accendere il sistema di motion capture e collegarlo al computer portatile tramite una porta Ethernet. </li><li> Eseguire la taratura del volume agitando la bacchetta di calibrazione (fornito dalla società fornitore del sistema di motion capture) per coprire completamente lo spazio motion capture. <ol><li> Aprire il software di motion capture dal desktop del portatile. Fare clic e drAG per selezionare tutte le telecamere sul menu &quot;Sistema&quot; del pannello &quot;Risorse&quot;. </li><li> Fare clic sul menu &quot;Prospettiva 3D&quot; e selezionare &quot;Camera&quot; per passare alla visualizzazione della telecamera. Fare clic sulla scheda &quot;Camera&quot; sul pannello &quot;Strumenti&quot; per mostrare l&#39;impostazione di calibrazione. Fai clic su &quot;Start&quot; sul menu &quot;creare maschere telecamera&quot; per eliminare il rumore dalle telecamere e poi &quot;Stop&quot; dopo il rumore è mascherato in blu. </li><li> Fare clic e selezionare &quot;5 Marker Wand &amp; L-Frame&quot; dal menu &quot;Wand&quot; e il menu &quot;L-Frame&quot; sulla scheda &quot;Camera&quot;. Impostare il &quot;conte Wand&quot; a 2.500, fai clic su &quot;Start&quot; sul menu &quot;Calibrate Telecamere&quot;, e sventolare la bacchetta di calibrazione attraverso l&#39;intero spazio motion capture. Il processo di calibrazione si arresta quando il conteggio raggiunge bacchetta 2.500. </li><li> Ripetere il processo di calibrazione se l&#39;errore di immagine (nella parte inferiore della scheda &quot;Camera&quot; del pannello &quot;Strumenti&quot;) è superiore a 0,3 fo di qualsiasi fotocamera. Dopo aver calibrato, mettere la bacchetta sul pavimento al centro dello spazio motion capture e fare clic su &quot;Start&quot; sul menu &quot;Imposta volume d&#39;origine&quot; per impostare l&#39;origine dello spazio motion capture. </li></ol></li><li> Verificare la copertura del sistema di motion capture con una prova senza per registrare il tracciato del movimento di un marcatore sventolato da un utente nello spazio motion capture e confermare se il marcatore viene rilevato e monitorato. Se l&#39;indicatore è spesso persa durante il rilevamento, ripetere la calibrazione del volume fino a quando il manichino di prova ha esito positivo. <ol><li> Fare clic sulla scheda &quot;Capture&quot; sul pannello &quot;Strumenti&quot; e poi &quot;Start&quot; sul menu &quot;Capture&quot; prima agitando il marcatore campione attraverso l&#39;intero spazio motion capture per registrare la sua traiettoria. </li><li> Dopo la registrazione, clicca su &quot;Esegue il gasdotto Ricostruire&quot; per ricostruire le posizioni del marcatore e controllare la qualità della registrazione. </li></ol></li><li> Collegare i terminali del MicroBattery (allegato al zaino nel passaggio 3.4) per i piedini di alimentazione dello zaino. </li><li> Testare la comunicazione wireless tra il computer portatile e lo zaino con il software di controllo di volo personalizzato. Fare clic sul comando &quot;Start&quot; sul software e verificare lo stato della connessione visualizzato. </li></ol> Esperimento 5. Volo Libero <ol><li> Effettuare l&#39;esperimento volo libero in un&#39;arena volo misura 16 x 8 x 4 m 3. </li><li> Inserire i parametri appropriati per il software di controllo di volo (tensione, larghezza d&#39;impulso, la frequenza, la durata e la stimolazione). Nota: Per la dimostrazione, abbiamo risolto la tensione di 3 V, durata dell&#39;impulso di 3 msec, e durata stimolo per 1 sec e varia la frequenza da 60 a 100 Hz. <ol><li> Nella schermata del software, tipo 3 per 3 V nella casella &quot;tensione&quot;, 1.000 per 1.000 msec nel box &quot;Stimolazione Durata&quot;, 3 per 3 ms nella casella &quot;Pulse Width&quot;, e una frequenza desiderata in Hz nel &quot; Frequenza &quot;scatola on la finestra di comando. </li></ol></li><li> Rilasciare il coleottero zaino montato in aria permettendo di volare liberamente all&#39;interno dell&#39;arena di volo. attivare manualmente la stimolazione quando il coleottero entra nello spazio motion capture. Premere il pulsante appropriato di comando (sinistra o destra) sul telecomando per stimolare il muscolo bersaglio sul lato sinistro o destro del coleottero. Nota: Una volta che il pulsante viene premuto, il software di controllo di volo in esecuzione sul computer portatile genera il comando e lo invia allo zaino. Lo zaino irradia il stimolo elettrico al muscolo di interesse (sul lato sinistro o destro). </li><li> Osservare la reazione del coleottero in tempo reale durante la stimolazione e ricostruire i dati utilizzando il software rappresentazione grafica 3D. <ol><li> Selezionare una delle prove registrate nella lista di dati della finestra &quot;Maggiolino Display&quot; e fare clic su &quot;Esporta Panda&quot; per copiare i dati di quel processo nella cartella di analisi ed eseguire il modulo di rappresentazione grafica 3D. </li><li> Premere il tasto &quot;N&quot; sula tastiera per combinare il segnale di stimolo con la traiettoria registrata. Premere I per mostrare la traiettoria del coleottero con i periodi di stimolazione evidenziati. </li></ol></li></ol>

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The authors declare that there are no conflicts of interest.

Il processo di impianto è importante, in quanto compromettono l&#39;affidabilità dell&#39;esperimento. Gli elettrodi devono essere inseriti nel muscolo ad una profondità pari o inferiore a seconda delle dimensioni del coleottero (evitando il contatto con muscoli adiacenti) 3 mm. Se gli elettrodi si toccano i muscoli circostanti, azioni motorie indesiderate e comportamenti si possono verificare a causa della contrazione dei muscoli vicini. I due elettrodi devono essere ben allineati per garantire che non si verifichino cortocircuiti. Nella fusione e cera d&#39;api reflow utilizzando un saldatore, sperimentatore deve essere attento e saldare il più rapidamente possibile, poiché il muscolo può essere bruciato dal contatto prolungato con elevate temperature, provocando malfunzionamenti del muscolo. Anche se la rimozione della cuticola è necessario per accedere al muscolo 3AX, l&#39;inserimento e il processo di tenuta richiede meno di un minuto ed è stato riusciti a ridurre al minimo i danni al muscolo. Gli insetti sono stati restituiti alla sala allevamento dopo gli esperimenti e potrebbero sopravvivere perfino a più di 3 mesi (fine del loro tempo di vita). Per mantenere buone prestazioni del coleottero, il coleottero dovrebbe essere alimentato e lasciato riposare per 3-4 ore dopo ogni 20 prove consecutive come l&#39;insetto può diventare affaticato dopo molte consecutivi prove di volo (40 a 50) e non può essere in grado di aprire le sue ali. Come per l&#39;esperimento volo libero, calibrazione del volume per il sistema motion capture è necessario, poiché colpisce il monitoraggio traiettoria precisione. È importante riempire visivo delle telecamere completo delle onde del bacchetta calibrazione con un errore immagine inferiore a 0,3 per tutte le telecamere per mantenere la precisione del sistema di inseguimento del movimento. Inoltre, la superficie del marcatore deve essere pulita, o il sistema motion capture 3D può spesso perdere il marcatore. Dopo la calibrazione, una prova senza dovrebbe essere effettuata agitando la batteria avvolta con nastro retro-riflettente nel volume definito controlla la copertura del sistema di motion capture. per il testla precisione di rilevamento del movimento, abbiamo misurato la distanza di due marker si muovono in campo volo. I marcatori sono stati fissati su un cartoncino con una distanza di 200 mm fra loro. La scheda è stata spostata in tutta la scena volo per ottenere diverse posizioni dei due marcatori. La deviazione standard è stato quindi calcolato di 1,3 mm (n = 3.000). L&#39;impianto di prova volo libero (figure 1 e 4) ci permette di tenere traccia della posizione (X, Y e Z) di un insetto volante con un timestamp. Poiché solo un singolo indicatore è collegato al coleottero e il sistema di motion capture 3D rileva solo indicatore, il coleottero è trattata come una particella o un punto di massa. In quanto tale, i dati dal coleottero volante ha informazioni di posizione, ma manca l&#39;orientamento. Pertanto, l&#39;analisi cinematica dai dati posizionali del coleottero fornisce solo la velocità di traslazione e accelerazione lungo gli assi X, Y, e Z assi senza velocità angolare o accelerazione angolarerotazioni attorno agli assi di imbardata, beccheggio e rollio. Marcatori multipli fissati su un coleottero (come quello illustrato in figura 6) deve essere usato per il sistema di motion capture 3D per trattare l&#39;insetto volante come un corpo rigido e la rotazione record di dati e di traduzione. Tuttavia, il sperimentatore deve prendere atto del contributo di questi marcatori per la cinetica di un coleottero che vola, perché il marcatore non è un piccolo pezzo di nastro, ma deve essere abbastanza grande per essere rilevata dal sistema di telecamere con perdita minima di monitoraggio. Una tale disposizione ed il collegamento di più marcatori possono aumentare notevolmente la sua massa e momento d&#39;inerzia 25. Inoltre, la dimensione dell&#39;arena volo può essere impostato più grande possibile all&#39;interno del campo di copertura del sistema di inseguimento del movimento per ridurre i vincoli al comportamento libera volo del coleottero. In questo documento, la dimensione dell&#39;arena volo si stabilisce in relazione la massima copertura del sistema di cattura del movimento (12,5 x 8 x 4 m 3). <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; esistono diverse possibilità di modificare questa tecnica insieme con l&#39;aumento del numero di marcatori per registrare l&#39;orientamento degli insetti come menzionato sopra. La stimolazione dei muscoli diversi in volo libero in grado di produrre vari comportamenti, per esempio., Il muscolo basalar per un turno controlaterale 7 e muscolare 3AX per una svolta omolaterale 13. Inoltre, alcune parti del sistema nervoso di un insetto possono indurre varie reazioni. La stimolazione del lobo ottico può indurre iniziazione volo 7, mentre la stimolazione delle antenne può indurre svolta controlaterale in un insetto camminare 12. Inoltre, possiamo modificare la funzione dello zaino dall&#39;essere un elettrostimolatore ad un registratore elettromiografia per registrare le attività di un insetto durante il suo comportamento naturale 3,26. La stimolazione volo libero del coleottero ha contribuito a rivelare e confermare la funzione naturale del muscolo 3AX da enabliosservazioni ng della reazione istantanea dell&#39;insetto muoversi liberamente in aria. Tali informazioni non sono disponibili in condizioni tethered 11,13,27-30. Il comportamento di un insetto è vincolato in condizioni frenati e può essere diversa da quella in volo libero, che possano portare ad una comprensione errata del comportamento degli insetti. Così, la stimolazione volo libero con questa tecnica è un forte strumento per convalidare le ipotesi tratte da esperimenti legato. Inoltre, un sistema ibrido insetto-macchina è superiore alla corrente artificiale sbattere robot in termini di capacità locomotiva e il consumo energetico 13,17,31,32. sistemi ibridi Insect-machine possono sostituire i robot artificiali in futuro, in quanto ereditano la struttura complessa e flessibile e capacità di locomotiva di un insetto che vive e ridurre il tempo di produzione del processo di fabbricazione. Varie funzionalità locomotiva può aiutare un sistema di insetto-macchina ibrida per operare in modo piùefficiente in spazi ridotti che comportano la combinazione di camminare e volare, ad esempio, in missioni di salvataggio. Inoltre, i sistemi ibridi insetto-macchina possono potenzialmente essere utilizzati come strumento per il controllo degli insetti in agricoltura come può essere in grado di fondere in colonie di insetti naturali e contribuire a controllare le loro attività.

An insect-machine hybrid system, often referred to as a cyborg insect or biobot, is the fusion of a living insect platform with a miniature mounted electronic device. The electronic device, which is wirelessly commanded by a remote user, outputs an electrical signal to electrically stimulate neuromuscular sites in the insect via implanted wire electrodes to induce user desired motor actions and behaviors. In the early stages of this research field, researchers were limited to conducting wireless recording of the muscular action of an insect, using simple analog circuits comprised of surface-mounted components1-3. The development of system-on-a-chip technology with radio frequency functionality enabled not only the wireless recording of neuromuscular signals but also the electrical stimulation of the neuromuscular sites in living insects. At present, a built-in radio microcontroller is small enough to be mounted on living insects without causing any obstructions to their locomotion4-13.
The development of the built-in radio microcontroller allows researchers to determine electrical stimulation protocols to induce desired motor actions to control the locomotion of the insect of interest. On the ground, researchers have demonstrated walking control by stimulating the neuromuscular sites of cockroaches4,12,14, spiders15, and beetles16,17. In the air, the initiation and cessation of flight were achieved using different methods such as the stimulation of the optic lobes (the massive neural cluster of a compound eye) in beetles7,9 and brain sub-regions in bees18, whereas turning control has been demonstrated by stimulating the antennae muscles and nervous system of the abdomens in moths11,19 and the flight muscles of beetles7,9,13. In most cases, a built-in radio microcontroller was integrated on a custom-designed printed circuit board to produce a miniature wireless stimulator (backpack), which was mounted on the insect of interest. This allows wireless electrical stimulation to be applied to a freely walking or flying insect. Such a microcontroller-mounted insect is what is referred to as an insect-machine hybrid system. 
This study describes the experimental protocols for building an insect-machine hybrid system, wherein a living beetle is employed as the insect platform, and instructs on how to operate the robot and test its flight control systems. The third axillary sclerite (3Ax) muscle was chosen as the muscle of interest for electrical stimulation and demonstration of left or right turning control13. A pair of thin silver wire electrodes was implanted in both the left and right 3Ax muscles. Moreover, a backpack was mounted on the living beetle. The other ends of the wire electrode were connected to the output pins of the microcontroller. The backpack was small enough for the beetle to carry in flight. Thus, this allows an experimentalist to remotely stimulate the muscle of interest of an insect in free flight and investigate its reactions to the stimulations.

<table><tbody><tr><td>Mecynorrhina torquata beetle</td><td>Kingdom of Beetle Taiwan</td><td></td><td>10 g, 8 cm, pay load capacity is 30% of the body mass&lt;br/&gt; Aproval of importing and using by Agri-Food and Veterinary Authority of Singapore (AVA; HS code: 01069000, product code: ALV002).</td></tr><tr><td>Wireless backpack stimulator</td><td>Custom</td><td></td><td>TI CC2431 micocontroler&lt;br/&gt; The board is custom made based on the GINA board from Prof. Kris Pister&amp;rsquo;s lab. The layout of GINA board can be found at&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; https://openwsn.atlassian.net/wiki/display/OW/GINA</td></tr><tr><td>Wii Remote control</td><td>Nintendo</td><td></td><td>Bluetooth remote control to send the command to the operator laptop</td></tr><tr><td>BeetleCommander v1.8</td><td>Custom. Maharbiz group at UC Berkeley and Sato group at NTU</td><td></td><td>Establish the wireless communication of the backpack and the operator laptop. Configure the stimulus parameters and log the positional data. Visualize the flight data.</td></tr><tr><td>GINA base station</td><td>Kris Pister group at UC Berkeley</td><td></td><td>TI MSP430F2618 and AT86RF231</td></tr><tr><td>Motion capture system</td><td>VICON</td><td>T160</td><td>8 cameras for a flight arena of 12.5 m x 8 m x 4 m</td></tr><tr><td>Motion capture system</td><td>VICON</td><td>T40s</td><td>12 cameras for a flight arena of 12.5 x 8 x 4 m</td></tr><tr><td>Micro battery</td><td>Fullriver</td><td>&amp;nbsp;201013HS10C&amp;nbsp;</td><td>3.7V, 10 mAh</td></tr><tr><td>Retro reflective tape</td><td>Reflexite</td><td>V92-1549-010150</td><td>V92 reflective tape, silver color</td></tr><tr><td>PFA-Insulated Silver Wire&amp;nbsp;</td><td>A-M systems</td><td>786000</td><td>127 &amp;micro;m bare, 177.8 &amp;micro;m coated, 3 mm bare silver flame exposed at tips</td></tr><tr><td>SMT Micro Header&amp;nbsp;</td><td>SAMTEC</td><td>FTSH-110-01-L-DV</td><td>0.3 mm x 6 mm, bend to make a 3 mm long slider to secure the electrode into the PCB header.</td></tr><tr><td>Beeswax</td><td></td><td></td><td>Secure the electrodes</td></tr><tr><td>Dental Wax</td><td>Vertex</td><td></td><td>Immobilize the beetle</td></tr><tr><td>Insect pin</td><td>ROBOZ</td><td>RS-6082-30</td><td>Size&amp;nbsp; 00; 0.3 mm Rod diameter; 0.03 mm tip width; 38 mm Length&amp;nbsp;&lt;br/&gt; Make electrode guiding holes on cuticle</td></tr><tr><td>Tweezers</td><td>DUMONT</td><td>RS-5015</td><td>Pattern #5; .05 mm x .01 mm Tip Size; 110 mm Length&lt;br/&gt; Dissecting and implantation</td></tr><tr><td>Scissors</td><td>ROBOZ</td><td>RS-5620</td><td>Vannas Micro Dissecting Spring Scissors; Straight; 3mm Cutting Edge; 0.1 mm Tip Width; 3&quot; Overall Length&amp;nbsp;&lt;br/&gt; Dissecting and implantation</td></tr><tr><td>Potable soldering iron</td><td>DAIYO</td><td>DS241</td><td>Reflow beeswax</td></tr><tr><td>Hotplate&amp;nbsp;</td><td>CORNING</td><td>PC-400D</td><td>Melting beeswax and dental wax</td></tr><tr><td>Flourescent lamp</td><td>Philips</td><td>TL5 14W</td><td>Light the entire flight arena with 30 panels (60 x 60 cm&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt;). Each panel has 3 lamps.&lt;br/&gt; 14 W, 549 mm x 17 mm&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

insect-machine hybrid system: remote radio control of a freely flying beetle (mercynorrhina torquata)

L&#39;aumento dei dispositivi elettronici digitali di radio-enabled ha spinto l&#39;uso di piccoli registratori neuromuscolari wireless e stimolatori per studiare il comportamento degli insetti in volo. Questa tecnologia consente lo sviluppo di un sistema ibrido insetto-macchina utilizzando una piattaforma di insetto che vive descritto in questo protocollo. Inoltre, questo protocollo presenta la configurazione del sistema e ponti procedure sperimentali gratuiti per valutare la funzione dei muscoli di volo in un insetto untethered. Per la dimostrazione, abbiamo mirato al terzo muscolo ascellare sclerite (3AX) per controllare e raggiungere svolta a sinistra oa destra di un coleottero che vola. Un sottile elettrodo filo d&#39;argento è stato impiantato sul muscolo 3AX su ciascun lato del coleottero. Questi sono stati collegati alle uscite di uno zaino wireless (cioè, uno stimolatore elettrico neuromuscolare) montato sul pronoto del coleottero. Il muscolo è stata stimolata in volo libero, alternando il lato stimolazione (sinistra o destra) oppure variando la stimulatiofrequenza n. Il coleottero si voltò verso il lato ipsilaterale quando il muscolo è stata stimolata ed esposto una risposta graduata ad una frequenza crescente. Il processo di impiantazione e calibrazione del volume del sistema di telecamere capture 3 dimensionale motion devono essere effettuate con cura per evitare di danneggiare il muscolo e perdere traccia del marcatore, rispettivamente. Questo metodo è estremamente utile per studiare volo degli insetti, in quanto contribuisce a rivelare le funzioni del muscolo volo di interesse volo libero.

La procedura di impianto di elettrodi è presentato in figura 2 elettrodi a filo d&#39;argento sottile sono stati impiantati nel muscolo 3AX del coleottero attraverso piccoli fori trafitto sulla cuticola morbida sul muscolo (figure 2d - e).. Questo cuticola morbida si trova appena sopra il apodema del muscolo basalar dopo aver rimosso la parte anteriore del metepisternum (figure 2d - c). Gli elettrodi sono stati poi fissati con cera d&#39;api (figura 2f). La Figura 3 illustra le procedure per la costruzione di un sistema ibrido insetto macchina utilizzando un coleottero intatta. Figure 2 e 3b illustrano i metodi per impiantare fili metallici sottili (elettrodi di stimolazione) nel muscolo di interesse (per esempio, nella Figura 2, il muscolo 3AX è stato utilizzato in questo studio) emontare uno zaino su pronoto di un coleottero. Le estremità libere dei fili sono stati inseriti nei fori del connettore ponticello sul zaino, che erano collegati elettricamente ai piedini di ingresso / uscita del microcontrollore integrato sullo zaino (figura 3c). Infine, un microbattery stato montato e il cavo di alimentazione della microbattery era collegato ai fori del connettore ponticello conducono ai terminali di terra e di alimentazione positiva del microcontrollore. Il sistema di controllo senza fili è mostrato in Figura 4. Quando l&#39;utente preme un pulsante di comando sul telecomando (figura 4c), il software di controllo di volo nel computer portatile (figura 4d) genera e invia in modalità wireless il comando per lo zaino attraverso la base stazione (Figura 4b). Il sistema di motion capture (Figura 4e) rileva la posizione (X, Y, e Z) della barbabietolaLe e segna con un timestamp. Questi dati vengono poi alimentati al computer portatile, e il software di controllo di volo sincronizza i dati con i segnali di stimolazione. Risultati del controllo turn rappresentativi sono mostrati in Figura 5. L&#39;attivazione del muscolo 3AX stato trovato per causare una riduzione della fascia battito ampiezza del lato omolaterale 13, conseguente coleottero eseguendo un turno omolaterale in volo libero. La stimolazione elettrica del muscolo 3AX ha mostrato un effetto simile come il coleottero si voltò verso il lato ipsilaterale quando il muscolo 3AX sinistra o di destra è stato stimolato 13. Il tasso di rotazione del coleottero è stata classificata come una funzione della frequenza di stimolazione. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54260/54260fig1.jpg" /> Figura 1:. Gratis disposizione Arena volo L&#39;arena volo libero è stato organizzato indue parti: lo spazio di controllo (3,5 x 8 x 4 m 3) è stato utilizzato per l&#39;installazione del kit di fissaggio (microscopio e dissezione strumenti) e cabina di regia (computer, stazione base wireless, e il controller della telecamera), mentre lo spazio motion capture ( 12.5 x 8 x 4 m 3) è stata coperta con 20 vicino infrarosso telecamere per registrare la posizione (x, Y, e Z) del coleottero. L&#39;arena di volo è stato dotato di 30 pannelli di illuminazione (60 x 60 cm 2, 48 W) per rendere più brillante come le condizioni di giorno durante l&#39;esperimento. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54260/54260fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/54260/54260fig2.jpg" /> Figura 2:. Procedura per l&#39;impianto di elettrodi Il coleottero è stato anestetizzato e immobilizzato con cera dentale su un blocco di legno per la procedura di impianto. (A - &lt;strong&gt; c) Una piccola finestra è stata aperta sulla metepisternum del coleottero per accedere al muscolo 3AX. (D) Uso di un pin insetto, due fori con una distanza di 2 mm sono stati trafitto sulla cuticola interna che porta il muscolo 3AX. (E) Gli elettrodi sono stati inseriti nei muscoli attraverso questi fori e conservati in luogo con una pinzetta per garantire che non si è verificato crosstalk tra le punte. . (F - g) Gli elettrodi sono stati poi fissati al coleottero utilizzando cera d&#39;api <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54260/54260fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54260/54260fig3.jpg" /> Figura 3:. Procedura per la produzione di un sistema ibrido insetto-macchina con un coleottero intatto spirito (a) Il muscolo di interesse su un coleottero che vive è stato impiantatodue ettari di elettrodi a filo d&#39;argento. (B) Dopo aver fissato gli elettrodi con cera d&#39;api, abbiamo montato lo zaino sul pronoto del coleottero con nastro biadesivo. (C) Le estremità libere degli elettrodi sono stati inseriti nelle uscite dello zaino e fissati con intestazioni MicroPin. (D) Un microbattery, che è stato coperto con del nastro retro-riflettente, è stato montato sullo zaino con del nastro biadesivo e collegato ai pin di alimentazione dello zaino. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54260/54260fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54260/54260fig4.jpg" /> Figura 4:. Sistema wireless per sperimentare il volo libero Il sistema wireless è costituito da (a) un coleottero cyborg, (b) una stazione base wireless, (c </sTrong&gt;) un telecomando, (d) un laptop operante con un ricevitore Bluetooth collegato, e (e) un sistema di motion capture 3D. Quando l&#39;utente preme il pulsante di comando sul telecomando, il software di controllo di volo personalizzato sul portatile invia il comando di stimolazione in modalità wireless al coleottero cyborg attraverso una stazione base che viene collegato al computer portatile tramite una porta USB. Una volta che lo zaino riceve il comando, genera un segnale di stimolo elettrico che stimola il muscolo. Allo stesso tempo, il sistema di motion capture registra le coordinate 3D del coleottero e li invia al computer portatile per la sincronizzazione con i dati di stimolazione. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54260/54260fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54260/54260fig5.jpg" /> Figura 5: Il comportamento del beetle data la stimolazione elettrica del muscolo 3AX in volo libero. (a) Il coleottero rivolta al lato omolaterale quando il muscolo 3AX sinistra o destra è stata stimolata, e il movimento rotatorio è stato classificato come una funzione della frequenza di stimolazione. (B) Il percorso a zig-zag del coleottero volo quando il muscolo 3AX sinistro o destro è stato stimolato in sequenza. I parametri di stimolo erano un&#39;ampiezza di 3 V, una larghezza di impulso di 3 ms, e una frequenza di 60-100 Hz. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54260/54260fig5large.jpg" target="_blank">Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54260/54260fig6.jpg" /> Figura 6: Proposto set marcatori per il monitoraggio l&#39;orientamento 3D (rollio, beccheggio e imbardata) della configurazione coleottero utilizzando (a) tre marcatori, (b) quattro.marcatori, e (c) cinque marcatori. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54260/54260fig6large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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Insect-machine Hybrid System: Remote Radio Control of a Freely Flying Beetle Mercynorrhina torquata

This protocol describes the process of constructing an insect-machine hybrid system and carrying out wireless electrical stimulation of the flight muscles required to control the turning motion of a flying insect.

Insect-macchina Sistema ibrido: radiocomandato di un coleottero liberamente Volare (<em&gt; Torquata Mercynorrhina</em&gt;)

The rise of radio-enabled digital electronic devices has prompted the use of small wireless neuromuscular recorders and stimulators for studying in-flight ...

insect-machine-hybrid-system-remote-radio-control-freely-flying

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Insect-machine Hybrid System: Remote Radio Control of a Freely Flying Beetle (Mercynorrhina torquata)

12.1K Views.  Nanyang Technological University. This protocol describes the process of constructing an insect-machine hybrid system and carrying out wireless electrical stimulation of the flight muscles required to control the turning motion of a flying insect.

Video: Insect-machine Hybrid System: Remote Radio Control of a Freely Flying Beetle Mercynorrhina torquata

An Experimental Platform to Study the Closed-loop Performance of Brain-machine Interfaces

The non-stationary nature and variability of neuronal signals is a fundamental problem in brain-machine interfacing. We developed a brain-machine interface to assess the robustness of different control-laws applied to a closed-loop image stabilization task. Taking advantage of the well-characterized fly visuomotor pathway we record the electrical activity from an identified, motion-sensitive neuron, H1, to control the yaw rotation of a two-wheeled robot. The robot is equipped with 2 high-speed video cameras providing visual motion input to a fly placed in front of 2 CRT computer monitors. The activity of the H1 neuron indicates the direction and relative speed of the robot's rotation. The neural activity is filtered and fed back into the steering system of the robot by means of proportional and proportional/adaptive control. Our goal is to test and optimize the performance of various control laws under closed-loop conditions for a broader application also in other brain machine interfaces.

We use a closed-loop fly-machine interface to investigate general principles in neuronal control.

Una piattaforma sperimentale per studiare il ciclo chiuso delle prestazioni di interfacce cervello-macchina

The non-stationary nature and variability of neuronal signals is a fundamental problem in brain-machine interfacing. We developed a brain-machine ...

Ricerca

Neuroscienze

Early Metamorphic Insertion Technology for Insect Flight Behavior Monitoring

Early Metamorphosis Insertion Technology (EMIT) is a novel methodology for integrating microfabricated neuromuscular recording and actuation platforms on insects during their metamorphic development. Here, the implants are fused within the structure and function of the neuromuscular system as a result of metamorphic tissue remaking. The implants emerge with the insect where the development of tissue around the electronics during pupal development results in a bioelectrically and biomechanically enhanced tissue interface. This relatively more reliable and stable interface would be beneficial for many researchers exploring the neural basis of the insect locomotion with alleviated traumatic effects caused during adult stage insertions. In this article, we implant our electrodes into the indirect flight muscles of Manduca sexta. Located in the dorsal-thorax, these main flight powering dorsoventral and dorsolongitudinal muscles actuate the wings and supply the mechanical power for up and down strokes. Relative contraction of these two muscle groups has been under investigation to explore how the yaw maneuver is neurophysiologically coordinated. To characterize the flight dynamics, insects are often tethered with wires and their flight is recorded with digital cameras. We also developed a novel way to tether Manduca sexta on a magnetically levitating frame where the insect is connected to a commercially available wireless neural amplifier. This set up can be used to limit the degree of freedom to yawing &#8220;only&#8221; while transmitting the related electromyography signals from dorsoventral and dorsolongitudinal muscle groups.

We present a novel surgical procedure to implant electrodes in Manduca sexta during its early metamorphic stages. This technique allows mechanically stable and electrically reliable coupling with the neuromuscular tissue to study flight neurophysiology dynamics. We also present a novel magnetic levitation platform for tethered studies of insect yaw.

All&#39;inizio metamorfica Tecnologia Inserzione per Insect Volo monitoraggio del comportamento

Early Metamorphosis Insertion Technology (EMIT) is a novel methodology for integrating microfabricated neuromuscular recording and actuation platforms on ...

Comportamento

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). Therefore, knowing the dispersal capacity may help inform trapping/tree removal efforts to prevent this disease more effectively. In this study, we measured the flight velocity and duration and estimated the flight distance of the beetle using a newly developed flight mill. The flight mill is low cost, small, and constructed using commonly available items. Both the flight mill arm and its vertical axis comprise a thin needle. A beetle specimen is glued to one tip of the arm using instant glue. The other tip is thick due to being covered with plastic, thus it facilitates the detection of rotations of the arm. The revolution of the arm is detected by a photo sensor mounted on an infrared LED, and is indicated by a change in the output voltage when the arm passed above the LED. The photo sensor is connected to a personal computer and the output voltage data are stored at a sampling rate of 1 kHz. By conducting experiments using this flight mill, we found that P. quercivorus can fly at least 27 km. Because our flight mill comprises cheap and small ordinary items, many flight mills can be prepared and used simultaneously in a small laboratory space. This enables experimenters to obtain a sufficient amount of data within a short period.

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus Murayama, Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

We developed a low cost and small flight mill, constructed with commonly available items and easily used in experimentation. Using this apparatus, we measured the flight ability of an ambrosia beetle, Platypus quercivorus.

Misura la capacità di volo del Scarabeo dell'Ambrosia, Platypus Quercivorus (Murayama), utilizzando un basso costo, piccole e facilmente costruito volo Mill

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). ...

Ambiente

A Precise and Autonomous System for the Detection of Insect Emergence Patterns

Existing systems to measure insect emergence patterns have limitations; they are only partially automated and are limited in the maximum number of emerging insects they can detect. In order to obtain precise measurement of insect emergence, it is necessary for systems to be semi-automated and able to measure large numbers of emerging insects. We addressed these issues by designing and building a system that is automated and can measure emergence of up to 1200 insects. We modified the existing &#34;falling-ball&#34; system using Arduino microcontrollers to automate data collection and expand the sample size through multiple data channels. Multiple data channels enable the user to not only increase their sample size, but also allows for multiple treatments to be run simultaneously in a single experiment. Furthermore, we created an R script to automatically visualize the data as a bubble plot, while also calculating the median day and time of emergence. The current system was designed using 3D printing so the user can modify the system to be adjusted for different species of insects. The goal of this protocol is to investigate important questions in chronobiology and stress physiology, using this precise and automated system to measure insect emergence patterns.

Measurement of insect emergence patterns requires precision. Existing systems are only semi-automated and sample size is limited. We addressed these issues by designing a system using microcontrollers to precisely measure the time of emergence of large numbers of emerging insects.

Un sistema preciso ed autonomo per l'individuazione di modelli di emersione degli insetti

Existing systems to measure insect emergence patterns have limitations; they are only partially automated and are limited in the maximum number of ...

Flying Insect Detection and Classification with Inexpensive Sensors

An inexpensive, noninvasive system that could accurately classify flying insects would have important implications for entomological research, and allow for the development of many useful applications in vector and pest control for both medical and agricultural entomology. Given this, the last sixty years have seen many research efforts devoted to this task. To date, however, none of this research has had a lasting impact. In this work, we show that pseudo-acoustic optical sensors can produce superior data; that additional features, both intrinsic and extrinsic to the insect&#8217;s flight behavior, can be exploited to improve insect classification; that a Bayesian classification approach allows to efficiently learn classification models that are very robust to over-fitting, and a general classification framework allows to easily incorporate arbitrary number of features. We demonstrate the findings with large-scale experiments that dwarf all previous works combined, as measured by the number of insects and the number of species considered.

We proposed a system that uses inexpensive, noninvasive pseudo-acoustic optical sensors to automatically and accurately detect, count, and classify flying insects based on their flying sound.

Volare Insetto rilevamento e classificazione con sensori Economico

An inexpensive, noninvasive system that could accurately classify flying insects would have important implications for entomological research, and allow ...

Bioingegneria

Building an Enhanced Flight Mill for the Study of Tethered Insect Flight

Makerspaces have a high potential of enabling researchers to develop new techniques and to work with novel species in ecological research. This protocol demonstrates how to take advantage of the technology found in makerspaces in order to build a more versatile flight mill for a relatively low cost. Given that this study extracted its&#160;prototype from flight mills built in the last decade, this protocol focuses more on outlining divergences made from the simple, modern flight mill. Previous studies have already shown how advantageous flight mills are to measuring flight parameters such as speed, distance, or periodicity. Such mills have allowed researchers to associate these parameters with morphological, physiological, or genetic factors. In addition to these advantages, this study discusses the benefits of using the technology in makerspaces, like 3D printers and laser cutters, in order to build a more flexible, sturdy, and collapsible flight mill design. Most notably, the 3D printed components of this design allow the user to test insects of various sizes by making the heights of the mill arm and infrared (IR) sensors adjustable. The 3D prints also enable the user to easily disassemble the machine for quick storage or transportation to the field. Moreover, this study makes greater use of magnets and magnetic paint to tether insects with minimal stress. Lastly, this protocol details a versatile analysis of flight data through computer scripts that efficiently separate and analyze differentiable flight trials within a single recording. Although more labor-intensive, applying the tools available in makerspaces and on online 3D modeling programs facilitates multidisciplinary and process-orientated practices and helps researchers avoid costly, premade products with narrowly adjustable dimensions. By taking advantage of the flexibility and reproducibility of technology in makerspaces, this protocol promotes creative flight mill design and inspires open science.

This protocol uses three-dimensional (3D) printers and laser cutters found in makerspaces in order to create a more flexible flight mill design. By using this technology, researchers can reduce costs, enhance design flexibility, and generate reproducible work when constructing their flight mills for tethered insect flight studies.

Costruire un mulino di volo potenziato per lo studio del volo degli insetti legati

Makerspaces have a high potential of enabling researchers to develop new techniques and to work with novel species in ecological research. This protocol ...

Ingegneria

Electroantennography-based Bio-hybrid Odor-detecting Drone using Silkmoth Antennae for Odor Source Localization

Small drones with chemical or biosensor devices that can detect airborne odorant molecules have attracted considerable attention owing to their applicability in environmental and security monitoring and search-and-rescue operations. Small drones with commercial metal-oxide-semiconductor (MOX) gas sensors have been developed for odor source localization; however, their real-time-odor-detection performance has proven inadequate. However, biosensing technologies based on insect olfactory systems exhibit relatively high sensitivity, selectivity, and real-time response with respect to odorant molecules compared to commercial MOX gas sensors. In such devices, excised insect antennae function as portable odorant biosensor elements and have been found to deliver excellent sensing performance. This study presents experimental protocols for odorant-molecule detection in the air using a small autonomous bio-hybrid drone based on a mountable electroantennography (EAG) device incorporating silkmoth antennae.
We developed a mountable EAG device including sensing/processing parts with a Wi-Fi module. The device was equipped with a simple sensor enclosure to enhance the sensor directivity. Thus, odor source localization was conducted using the spiral-surge algorithm, which does not assume an upwind direction. The experimental bio-hybrid odor-detecting drone identified real-time odorant-concentration differences in a pseudo-open environment (outside a wind tunnel) and localized the source. The developed drone and associated system can serve as an efficient odorant molecule-detection tool and a suitable flight platform for developing odor source localization algorithms owing to its high programmability.

This study introduces experimental protocols for a bio-hybrid odor-detecting drone based on silkmoth antennae. The operation of an experimental electroantennogram device with silkmoth antennae is presented, in addition to the structure of a bio-hybrid drone designed for odor source localization using the spiral-surge algorithm.

Drone bioidro ibrido per il rilevamento degli odori basato sull'elettroantenografia che utilizza le antenne Silkmoth per la localizzazione della fonte di odore

Small drones with chemical or biosensor devices that can detect airborne odorant molecules have attracted considerable attention owing to their ...

Radio Frequency Identification and Motion-sensitive Video Efficiently Automate Recording of Unrewarded Choice Behavior by Bumblebees

We present two methods for observing bumblebee choice behavior in an enclosed testing space. The first method consists of Radio Frequency Identification (RFID) readers built into artificial flowers that display various visual cues, and RFID tags (i.e., passive transponders) glued to the thorax of bumblebee workers. The novelty in our implementation is that RFID readers are built directly into artificial flowers that are capable of displaying several distinct visual properties such as color, pattern type, spatial frequency (i.e., &#8220;busyness&#8221; of the pattern), and symmetry (spatial frequency and symmetry were not manipulated in this experiment). Additionally, these visual displays in conjunction with the automated systems are capable of recording unrewarded and untrained choice behavior. The second method consists of recording choice behavior at artificial flowers using motion-sensitive high-definition camcorders. Bumblebees have number tags glued to their thoraces for unique identification. The advantage in this implementation over RFID is that in addition to observing landing behavior, alternate measures of preference such as hovering and antennation may also be observed. Both automation methods increase experimental control, and internal validity by allowing larger scale studies that take into account individual differences. External validity is also improved because bees can freely enter and exit the testing environment without constraints such as the availability of a research assistant on-site. Compared to human observation in real time, the automated methods are more cost-effective and possibly less error-prone.

This video describes Radio-Frequency Identification (RFID) and motion-sensitive video recording methods to monitor choice behavior by bumblebees.

Radio Frequency Identification e video sensibile al movimento in modo efficiente Automatizzare registrazione di ricompensa Scelta comportamento di bombi

We present two methods for observing bumblebee choice behavior in an enclosed testing space. The first method consists of Radio Frequency Identification ...

A Simple Flight Mill for the Study of Tethered Flight in Insects

Flight in insects can be long-range migratory flights, intermediate-range dispersal flights, or short-range host-seeking flights. Previous studies have shown that flight mills are valuable tools for the experimental study of insect flight behavior, allowing researchers to examine how factors such as age, host plants, or population source can influence an insects' propensity to disperse. Flight mills allow researchers to measure components of flight such as speed and distance flown. Lack of detailed information about how to build such a device can make their construction appear to be prohibitively complex. We present a simple and relatively inexpensive flight mill for the study of tethered flight in insects. Experimental insects can be tethered with non-toxic adhesives and revolve around an axis by means of a very low friction magnetic bearing. The mill is designed for the study of flight in controlled conditions as it can be used inside an incubator or environmental chamber. The strongest points are the very simple electronic circuitry, the design that allows sixteen insects to fly simultaneously allowing the collection and analysis of a large number of samples in a short time and the potential to use the device in a very limited workspace. This design is extremely flexible, and we have adjusted the mill to accommodate different species of insects of various sizes.

Flight in insects is influenced by a number of factors and the propensity to disperse is an important variable in understanding insect ecology and biological control strategies. We describe the construction and use of a simple, relatively inexpensive, and flexible flight mill for measuring parameters of tethered flight in insects.

Un semplice volo Mill per lo Studio del Tethered Volo in Insetti

Flight in insects can be long-range migratory flights, intermediate-range dispersal flights, or short-range host-seeking flights. Previous studies have ...

Insect-controlled Robot: A Mobile Robot Platform to Evaluate the Odor-tracking Capability of an Insect

Robotic odor source localization has been a challenging area and one to which biological knowledge has been expected to contribute, as finding odor sources is an essential task for organism survival. Insects are well-studied organisms with regard to odor tracking, and their behavioral strategies have been applied to mobile robots for evaluation. This "bottom-up" approach is a fundamental way to develop biomimetic robots; however, the biological analyses and the modeling of behavioral mechanisms are still ongoing. Therefore, it is still unknown how such a biological system actually works as the controller of a robotic platform. To answer this question, we have developed an insect-controlled robot in which a male adult silkmoth (Bombyx mori) drives a robot car in response to odor stimuli; this can be regarded as a prototype of a future insect-mimetic robot. In the cockpit of the robot, a tethered silkmoth walked on an air-supported ball and an optical sensor measured the ball rotations. These rotations were translated into the movement of the two-wheeled robot. The advantage of this "hybrid" approach is that experimenters can manipulate any parameter of the robot, which enables the evaluation of the odor-tracking capability of insects and provides useful suggestions for robotic odor-tracking. Furthermore, these manipulations are non-invasive ways to alter the sensory-motor relationship of a pilot insect and will be a useful technique for understanding adaptive behaviors.

The capability to localize an odor source is necessary for insect survival and is expected to be applicable to artificial odor-tracking. The insect-controlled robot is driven by an actual silkmoth and enables us to evaluate the odor-tracking capability of insects through a robotic platform.

Robot Insect-controllato: una piattaforma mobile Robot per valutare la capacità odore-tracking di un insetto

Robotic odor source localization has been a challenging area and one to which biological knowledge has been expected to contribute, as finding odor ...

Insect-macchina Sistema ibrido: radiocomandato di un coleottero liberamente Volare (

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