随着电子信息技术与神经科学的发展与交融,逐渐形成了新的科技领域——生物机器人。人类可以运用生物控制技术使动物机器人按照人类指令完成指定的任务。动物脑运动神经核团细胞构筑结构及三维模型可提供三维坐标参数及形态学参数,为动物机器人控制提供数据支持。本课题以鲤鱼为研究对象,运用组织形态学技术、三维可视化技术及生物控制技术进行鲤鱼机器人研究,主要研究工作如下:在鲤鱼脑运动区神经核团细胞构筑方面,依据脑立体定位原理建立颅脑三维坐标系;运用心脏灌流术固定鲤鱼在体脑组织;应用连续组织切片技术制备矢状位切片并进行尼氏染色,研究Ⅵ神经核、Ⅶ神经核的神经元胞体种类及胞体群的配布安排,同时为脑运动区神经核团三维可视化提供原始显微图像支持。在鲤鱼脑运动区神经核团三维可视化方面,对有参考针道的连续组织切片进行数字图像采集,运用Matlab对连续组织切片显微图像进行预处理,然后运用Image J对图像进行配准,最后通过Mimics软件来进行分割及三维重建,确定脑运动区神经核团的空间分布规律以及形态学特征。在鲤鱼机器人脑电极转接装置的设计与使用方面,在组合式水迷宫中研究鲤鱼不同负载方式下的负重能力,确定不同装置的搭载方式;针对鲤鱼机器人脑电极固定问题,研究鲤鱼的颅骨组成、形态及骨质构造,确定最佳搭载点;针对脑电极与电刺激平台转接问题,结合负重特点及颅骨特征,设计脑电极转接装置,并应用于离水电刺激实验。在鲤鱼机器人水下运动控制方面,针对鲤鱼水下转向控制的问题,提出了基于脑运动区Ⅵ神经核电刺激的鲤鱼转向运动控制方法,通过组合式水迷宫结合行为学测试定量研究了不同参数电刺激对鲤鱼转向行为的影响,实现了自由清醒状态下鲤鱼的转向控制。