[發(fā)明專利]一種基于機器視覺的動物機器人刺激參數(shù)測定系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811283293.3
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109262656B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊俊卿;隋美娥;槐瑞托;汪慧;孫博;李玉霞;蘇濤;楊瑞東;蘇學(xué)成
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;G06T3/40;G06T7/20
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 種艷麗

1.一種基于機器視覺的動物機器人刺激參數(shù)測定系統(tǒng)，其特征在于：包括測控系統(tǒng)和刺激器；測控系統(tǒng)主要由工業(yè)相機、PC機和無線通訊模塊A組成；刺激器主要由微處理器、多通道編碼信號發(fā)生器、無線通訊模塊B和基本功能電路組成；

工業(yè)相機，通過USB接口與PC機連接，被配置為用于采集刺激實驗過程中的動物機器人的運動狀態(tài)，將視頻數(shù)據(jù)傳送給PC機；

無線通訊模塊A，通過串口與PC機連接，被配置為用于將來自PC機的數(shù)據(jù)無線發(fā)射出去；

PC機，使用基于OpenCV庫所開發(fā)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對傳輸來的刺激信號和檢測畫面進行分析與處理，通過檢測動物機器人特征點的方法分析出所處狀態(tài)，計算出動物機器人轉(zhuǎn)動的角度；結(jié)合每次轉(zhuǎn)動所對應(yīng)的刺激信號，篩選出對動物機器人有效控制的錄像畫面，自動保存這些可控制的錄相；最后將刺激信號強度和轉(zhuǎn)動角度進行分析、比對，得到被測動物機器人的轉(zhuǎn)動角度與刺激強度之間對應(yīng)關(guān)系，計算出可控靈敏度；

無線通訊模塊B，通過串口與微處理器連接，被配置為用于無線接收來自PC機的數(shù)據(jù)；

微處理器，通過串口與無線通訊模塊B連接，同時，通過I/O口控制多通道編碼信號發(fā)生器的工作狀態(tài)；微處理器基于無線通訊模塊B接收的信息產(chǎn)生期望的編碼電刺激信號，并將其施加到動物機器人的目標(biāo)腦區(qū)上，使動物產(chǎn)生期望的運行行為；

多通道編碼信號發(fā)生器，被配置為用于對微處理器的原始信號進行處理和變換，并在微處理器的控制下實現(xiàn)刺激通道的選擇、啟動和停止功能，進而產(chǎn)生一個刺激信號頻率、刺激信號幅值和刺激信號時程均可調(diào)的編碼刺激信號，并將這個編碼刺激信號施加到目標(biāo)腦區(qū)；

基本功能電路，被配置為用于為微處理器和無線通訊模塊B提供電能；

基于PC機的測控系統(tǒng)按照設(shè)定的規(guī)律生成刺激參數(shù)和控制命令，并通過無線通訊設(shè)備A發(fā)送給刺激器；同時，基于PC機的測控系統(tǒng)同步記錄和保存實驗過程中的刺激參數(shù)信息和反映動物機器人的受控行為的視頻文件；最后，基于視頻文件和相應(yīng)的刺激參數(shù)，分析出受控行為與刺激參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系；

刺激器上設(shè)置有標(biāo)識塊，標(biāo)識塊被配置為用于標(biāo)準(zhǔn)化刺激實驗過程中動物機器人轉(zhuǎn)向角的測量，在實際的轉(zhuǎn)向角測量中，取三個標(biāo)識線轉(zhuǎn)向角的平均值作為最終的轉(zhuǎn)向角；標(biāo)識塊由三條不同顏色的線條組成，每個線條均標(biāo)有一個用于標(biāo)識該線條的方向的箭頭，三個線條交叉于一點，在平面上平均分布兩兩相差120度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的動物機器人刺激參數(shù)測定系統(tǒng)，其特征在于：無線通訊模塊A和無線通訊模塊B均選擇無線通訊芯片NRF9E5；工業(yè)相機選擇具有USB3.0數(shù)據(jù)接口的500萬像素工業(yè)相機；刺激器的微處理器選擇C8051F410芯片；編碼信號發(fā)生器由4組對稱的三極管和2個MAX309芯片組成。