Un article de recherche rédigé par des scientifiques de l’Institut de technologie de Pékin a vérifié l’effet de contrôle de la direction chez une abeille en appliquant une stimulation électrique sur le lobe optique unilatéral.
Le nouveau document de recherche, publié le 21 juillet dans la revue Cyborg et systèmes bioniquesont validé l’efficacité de la stimulation électrique unilatérale du lobe optique pour diriger le contrôle de la locomotion des abeilles et ont exploré les paramètres de contrôle du mouvement avec le taux de réussite le plus élevé.
En tant que domaine émergent, l’insecte cyborg comprend un porte-insectes et des modules de contrôle manuel, et réalise le préréglage dynamique de son comportement en perturbant le mouvement des insectes à travers le module de contrôle manuel. Par rapport aux micro-avions, les insectes cyborg présentent une supériorité exceptionnelle en termes d’apparence hautement furtive, d’adaptation dans des environnements non structurés, de faible consommation d’énergie et de systèmes de détection aisés, en raison de l’héritage de l’apparence biologique, de la capacité athlétique et des organes sensoriels des insectes. « À l’exception de l’applicabilité à la reconnaissance militaire, les insectes cyborgs ont un potentiel d’application incomparable dans la protection de la biodiversité », a déclaré l’auteur de l’étude Jieliang Zhao, professeur à l’Institut de technologie de Pékin.
« Une stratégie de contrôle de la locomotion hautement efficace et fiable est une condition préalable pour que les insectes cyborg puissent accomplir les tâches prédéfinies », ont expliqué les auteurs de l’étude.
Selon les sites de stimulation, la stratégie de contrôle de vol existante pour les insectes est classée en stimulation des muscles de vol, stimulation des organes sensoriels et stimulation des neurones. « La technique de stimulation électrique neurale a l’avantage d’une faible consommation d’énergie, est la stratégie de contrôle de la locomotion dominante pour les insectes avec des muscles de vol asynchrones représentés par les abeilles. Cependant, l’effet de la stimulation électrique neurale sur le contrôle du comportement de direction des abeilles n’a pas été entièrement vérifié », a déclaré Zhao.
La recherche récemment publiée a optimisé les paramètres du signal électrique d’impulsion pour diriger le contrôle de vol des abeilles sur la base de la stimulation électrique unilatérale du lobe optique. De plus, les auteurs ont vérifié l’efficacité de l’action de direction induite en visualisant le couple de rotation à travers un système expérimental de lévitation magnétique. La stimulation électrique sur le lobe optique unilatéral s’est avérée compétente pour le contrôle de la direction des abeilles dans divers états de locomotion.
Les auteurs de l’étude ont exploré les comportements de réponse efficaces de l’abeille sous stimulation électrique, ainsi que l’influence du rapport cyclique et de la fréquence du signal électrique sur le taux de réussite de la réponse de direction. Grâce à l’optimisation, les auteurs ont obtenu un taux de réussite moyen de 87 % pour le contrôle de la direction des abeilles à l’état immobilisé. Les auteurs ont en outre confirmé que la stimulation électrique unilatérale du lobe optique était efficace pour contrôler le comportement de direction des abeilles dans un état rampant, avec un taux de réussite de 50 %.
À l’avenir, l’équipe tentera d’améliorer le taux de réussite du contrôle de la locomotion des abeilles et de parvenir à une régulation précise des différents paramètres de locomotion. « Un autre défi majeur auquel est confronté le développement de l’abeille cyborg est la capacité de charge confinée, qui limite la taille et le poids du module de stimulation artificielle », ont déclaré les auteurs de l’étude. Par conséquent, les auteurs se consacreront au développement du module de régulation de la locomotion sans fil qui correspond davantage aux caractéristiques de charge des abeilles.
« Les petits insectes représentés par les abeilles sont des porteurs d’insectes cyborg plus idéaux », a déclaré Zhao, expliquant que les abeilles possèdent une dissimulation et une capacité athlétique plus élevées que celles des grands insectes. « En fait, les abeilles peuvent atteindre une vitesse de vol de 20 à 40 km/h, ce qui équivaut à la vitesse d’un bus. En tant que porteuses d’insectes cyborg, les abeilles peuvent mieux répondre aux exigences de la reconnaissance militaire », a déclaré Zhao. Son article de recherche a confirmé l’applicabilité prometteuse de la stimulation électrique appliquée au lobe optique unilatéral pour le contrôle de la direction et offre des paramètres de contrôle fiables pour une régulation artificielle du vol des abeilles, favorisant ainsi la recherche d’une stratégie de contrôle des abeilles cyborg.
L’article, « Experimental Verification on Steering Flight of Honeybee by Electrical Stimulation », a été publié dans la revue Cyborg et systèmes bioniques le 21 juillet 2022.
Li Yu et al, Vérification expérimentale du vol de direction d’une abeille par stimulation électrique, Cyborg et systèmes bioniques (2022). DOI : 10.34133/2022/9895837
Fourni par Beijing Institute of Technology Press