基于聚合物的仿生流场传感器领域内的最新进展.doc
《基于聚合物的仿生流场传感器领域内的最新进展.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于聚合物的仿生流场传感器领域内的最新进展.doc(4页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、基于聚合物的仿生流场传感器领域内的最新进展当水下航行器航行时所处的水下环境恶劣或较深时,大多数基于视觉的技术手段受限。物竞天择,生物进化出了各种各样的可用于导航、空间定位、捕食和目标监测的高灵敏度流场传感器,为研究人员开发新型导航避障用流场感知器件提供了新思路。北京航空航天大学仿生与微纳系统研究所蒋永刚、张德远教授于4月18日在线发表了仿鱼类侧线流场感知的前沿综述文章。该综述从鱼类侧线系统及人工侧线系统两个方面总结了近年来侧线感知的研究成果。首先,该综述重点总结了体表神经丘和管道神经丘的高灵敏度流场感知机制,并概述了相应的流场感知算法。其次,探讨了基于不同传感机理的各式人工侧线系统,并着重综述
2、了基于聚合物的仿生流场传感器领域内的最新进展。(1)鱼类侧线增强感知新机制鱼侧线系统由众多分布在鱼体上的神经丘组成,如图1a所示。作为侧线系统的功能单元,神经丘是由机械感觉纤毛和非感觉细胞组成的小型感知器官(图1b)。毛细胞内的纤毛束由一个动纤毛和几个较短的呈梯度排布的静纤毛组成(图1c)。神经丘内的纤毛束伸入透明的壶腹顶内,壶腹顶将外部的机械刺激传递到纤毛束,致使纤毛束顶端的离子通道打开或者关闭,进而产生神经信号(图1d)。根据神经丘的位置不同,可以将其分为两大类:位于皮肤表面的体表神经丘(图1e)和位于皮下管道内的管道神经丘(图1f)。该综述探讨了鱼类侧线的增强感知机制。神经丘的壶腹顶是神
3、经丘与外部环境接触的生物力学界面,其形貌对神经丘的灵敏度具有重要影响。侧线管道不仅可以保护管道神经丘不受机械损伤,还可以作为机械滤波器过滤低频噪音,且其形貌对管道神经丘的灵敏度有很大的影响。通过测量微管道内外的粒子位移,Denton和Gray提出了侧线管道的经典力学模型,该模型表明:大直径的管道比小直径的管道具有更高的灵敏度。一些鱼类的侧线管道在管道神经丘附近具有变径结构,其功能主要有:1)进一步衰减低频域的响应;2)增大管道侧线的截止频率;3)使管道侧线在高频区域具有更高的灵敏度。图1 鱼侧线系统。(a)鱼侧线分布;(b)侧线神经丘微观结构特征;(c)毛细胞微观结构;(d)纤毛顶端的离子通道
4、;(e)体表神经丘;(f)管道神经丘。同时,该综述概述了侧线感知流场算法。偶极子常作为在侧线研究中的水动力刺激,用以模仿水生生物的尾部拍打等动作。2008年,Goulet等人提出了鱼侧线对偶极子在二维(图2a-b)及三维空间(图2c-e)内的定位算法。趋流性是鱼类在水流中的一种朝向行为。通过行为学实验,1997年,Montgomery等人认为体表侧线系统协助鱼类完成趋流性这一行为(图2f)。2017年,Oteiza等人报道了斑马鱼在没有视觉信息的情况下可以利用速度梯度来完成趋流性行为,并提出了一种基于局部速度梯度的鱼类感知流场新算法(图2g)。图2 鱼类侧线流场感知算法。偶极子在二维空间(a-
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 聚合物 仿生 传感器 域内 最新进展
链接地址:https://www.31doc.com/p-3418129.html