[發明專利]非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置及其訓練方法

有效

• 申請號: 201710768952.1
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107347702B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 王常勇;周瑾;張鵬;趙宇偉;戴鈞
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事醫學科學院基礎醫學研究所
• 主分類號: A01K15/02
• 分類號: A01K15/02
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 李澤中;龔鎮雄

1.一種非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置，其特征在于，包括：

PC機，其具有顯示器；

攝像機，其與PC機相連；

微控制器，與PC機通過串口連接線相連；

動物座椅，用于固定實驗動物；以及

多目標選擇抓握裝置，其位于所述動物座椅的前方，分為三層，包括：第一層的準備按鈕、第二層的抓握目標物體和第三層的判斷選擇目標物體；每一層都設有提示燈，第一層的準備按鈕、第二層的抓握目標物體和第三層的判斷選擇目標物體都分別固定有壓力傳感器，第二層的抓握目標物體和第三層的判斷選擇目標物體都固定在能夠前后移動的電動直線推桿上，所述提示燈、壓力傳感器和電動直線推桿分別與所述微控制器連接；

該非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置還包括：神經信號采集器和神經電刺激器，所述神經信號采集器用于同步采集實驗動物有觸覺感受時的神經信號，所述神經電刺激器用于對實驗動物特定腦區進行電刺激；

所述第二層的抓握目標物體包括：抓握目標球體、抓握目標三角體和抓握目標正方體，分別固定在第二層的三個第一電動直線推桿的前端；所述第三層的判斷選擇目標物體包括：選擇目標球體、選擇目標三角體和選擇目標正方體，共同固定在第三層的第二電動直線推桿上。

2.根據權利要求1所述的非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置，其特征在于，該自動化訓練裝置還包括：給水控制系統，該給水控制系統包括：儲水瓶和電磁閥，該電磁閥包括：進水口、出水口和控制輸入端；所述儲水瓶與電磁閥的進水口通過塑料軟管連接，所述動物座椅上固定有水嘴，所述電磁閥的出水口與水嘴通過塑料軟管連接，所述電磁閥與微控制器控制連接。

3.根據權利要求1所述的非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置，其特征在于，所述壓力傳感器為FSR壓力傳感器。

4.根據權利要求1所述的非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置，其特征在于，所述微控制器包括：微處理器、電源單元、通訊單元、信號采集單元、提示燈輸出控制單元、電機控制單元、給水控制單元、聲音控制單元和狀態判斷單元。

5.一種如權利要求1至4中任一項所述的非人靈長類觸覺研究的自動化訓練裝置的訓練方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，將動物固定在動物座椅上，開始訓練時，建立PC機與微控制器的串口連接，選擇訓練模式并設置相應訓練參數；

將第一層的提示燈點亮，提示動物任務開始，動物根據此提示按壓最底層的壓力傳感器，在此過程中微控制器實時采集壓力傳感器的狀態信號判斷第一層的傳感器是否被觸碰，如果有被觸碰，則第一層提示燈滅并點亮第二層提示燈，同時第二層的電動直線推桿中的隨機一個向前推動并呈現該電動直線推桿前端的目標抓握物體；如果沒有被觸碰，則一直處于等待狀態；

第二步，第二層提示燈點亮后提示實驗動物抓握第二層呈現的抓握目標物體，如果抓握目標物體被成功抓握，則第二層提示燈滅并點亮第三層的提示燈，同時第三層的電動直線推桿向前推進且第二層呈現目標物體的電動直線推桿向后縮回；如果抓握目標物體未被成功抓握或者設定時間內動物未進行抓握則微控制器延時一段時間后進入下一次訓練并向PC機發送任務失敗的信息；

第三步，第三層提示燈點亮后提示動物抓握第三層的判斷選擇目標物體，如果正確的判斷選擇目標物體被成功抓握，微控制器發送給水命令給電磁閥進行給水獎勵，同時第三層提示燈滅且第三層的電動直線推桿向后縮回；如果錯誤的判斷選擇目標物體被抓握或者設定時間內動物未進行抓握則微控制器延時一段時間后進入下一次訓練并向PC機發送任務失敗的信息，同時第三層的提示燈滅且第三層推桿向后縮回；

第四步，PC機接收微控制器發送的任務狀態信息并在顯示器上進行顯示，完成一次訓練；且整個訓練過程由攝像機監控，畫面實時顯示在顯示器上。