微小型飞行器在灾区搜救、军事侦察、定点投送以及环境监测等领域具有广泛的应用需求。传统机械式微小型飞行器的环境适应性和运动稳定性远落后于鸟类,能源供应更是短期难以突破的瓶颈。以动物为运动主体的动物机器人在运动的隐蔽性、环境适应性以及能源供应等方面与微小型飞行器相比具有先天优势。鸽子可在三维空间自由活动,反应灵敏,持续飞行能力强,负重理想,具有良好的归巢能力,已成为飞行动物机器人研究的理想实验动物。本文研究调控鸽子运动的主要核团(区)的分布规律及其调控技术。理解和认识鸽子脑对运动的控制机理,是鸽子机器人研究的基础,也是神经科学的前沿课题。在此基础上,克服基于脑控技术的动物机器人研制的关键技术难题,通过脑内电极埋藏技术在鸽子自由清醒状态下,利用微小型无线遥控刺激系统实现其运动行为的人工调控。本研究从实验用鸽的种群建立开始,进行了基于鸽子脑内运动相关核团(区)的人工运动调控的基础研究,并在清醒状态成功实现了鸽子基本运动行为的人工调控。主要工作包括:1)建立鸽子机器人研究的技术支撑体系。包括:(1)研制了鸽子脑功能研究用头部定位夹持器,实现鸽子脑内核团(区)研究中稳定、准确的重复定位;(2)首次在鸽子脑外科手术中引入全身麻醉结合手术区局部麻醉的联合麻醉法。实验表明,该方法在减少全身深度麻醉对中枢神经系统的抑制作用的同时有效阻断手术区的痛觉传入,减少了外科创伤对鸽子造成的痛觉影响,解决鸽子脑功能研究及慢性电极植入过程的麻醉问题;(3)设计、建造了信鸽饲养用标准鸽舍,通过引种后繁育出具有良好归巢能力的信鸽种群,建立了一套完善的饲养、放飞、疾病防治措施,为开展鸽子研究奠定了基础。2)通过开颅手术,对浅麻醉状态鸽子端脑后部、间脑及脑干区采用微电刺激方法进行排查,初步确定了鸽子脑内的运动控制区分布,确立了合适的刺激参数,对不同刺激模式(电压/电流、单/双向方波)对运动的影响进行了探索。利用蓝点标记技术对诱发行为反应的位点进行的组织学定位发现:诱发扇翅反应的位点主要位于中脑外侧网状结构内侧部、丘间核和延髓蓝斑核;诱发身体一侧移动的位点集中在中脑内侧网状结构、前庭外侧核等处;在半环隆枕及丘间核外侧部诱发鸣叫。3)研究鸽子颅骨形貌及骨质结构特点,设计制作了鸟类慢性脑电研究用电极转接装置,并探索了适于转接装置长期固定的双重固定法,电极使用寿命达已有研究的3倍以上,为长期电刺激研究脑区功能及“电极”植入对脑功能的影响等研究奠定了基础。4)用微小型无线刺激系统,通过直接刺激鸽子运动功能相关脑区的方法,实现了鸽子在自由清醒状态主要运动模式(起飞、左/右转向、地面行走等)的人工调控。认识鸽子脑内运动相关核团(区)的空间分布及其运动调控研究是神经科学的重要内容,也是鸽子机器人研制的基础;该工作将为人工智能、仿生飞行机器人以及鸟类运动调控研究提供新的知识。