[發(fā)明專利]用于靈長類動(dòng)物三維運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截的訓(xùn)練裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110630093.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN113439682A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周瑾;王常勇;王保增;劉冀;李斯偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院
• 主分類號(hào): A01K15/02
• 分類號(hào): A01K15/02
• 代理公司: 北京誠呈知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11883
• 代理人: 楊凌波

1.一種用于靈長類動(dòng)物三維運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截的訓(xùn)練裝置，其特征在于，包括動(dòng)物座椅、給水獎(jiǎng)勵(lì)模塊、多模態(tài)生理信息同步采集模塊、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截模塊和人-機(jī)交互控制模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于靈長類動(dòng)物三維運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截的訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述動(dòng)物座椅由主框架和實(shí)驗(yàn)框組成，用于固定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于靈長類動(dòng)物三維運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截的訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述給水獎(jiǎng)勵(lì)模塊包括水嘴、導(dǎo)管、電磁閥、儲(chǔ)水瓶；導(dǎo)管將儲(chǔ)水瓶、電磁閥、水嘴按順序連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于靈長類動(dòng)物三維運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截的訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述多模態(tài)生理信息同步采集模塊包括：

植入式肌電采集系統(tǒng)：包含肌電放大器、5V直流電源、植入式肌電電極及AI拓展版，肌電信號(hào)經(jīng)由植入式肌電電極采集，由肌電放大器對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，AI拓展板與肌電放大器和生理信息采集器通過BNC同軸電纜傳輸；

眼動(dòng)追蹤儀：包含紅外攝像頭、紅外補(bǔ)光燈、固定支架、NI采集卡，紅外攝像頭安裝在固定支架上，并通過數(shù)據(jù)傳輸線與NI采集卡相連，整個(gè)支架安裝在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)裝置上；紅外攝像頭用于檢測(cè)動(dòng)物眼球活動(dòng)，紅外補(bǔ)光燈用于配合紅外攝像頭進(jìn)行補(bǔ)光，NI采集卡與電生理信息采集系統(tǒng)BNC同軸電纜傳輸，輸出眼動(dòng)信號(hào)；

三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)包括：四部支持近紅外記錄的攝像頭，攝像頭支架，視頻采集卡、熒光追蹤標(biāo)識(shí)，視頻采集卡安裝在計(jì)算機(jī)中，并通過高清視頻數(shù)據(jù)線與四部攝像頭相連，攝像頭支架固定于動(dòng)物座椅上將攝像頭置于可觀測(cè)獼猴手臂運(yùn)動(dòng)的區(qū)域，可通過熒光追蹤標(biāo)識(shí)記錄獼猴手部運(yùn)動(dòng)三維軌跡；

在體多通道神經(jīng)信號(hào)記錄系統(tǒng)：包括植入式神經(jīng)電極、神經(jīng)信號(hào)放大器、信號(hào)采集器、計(jì)算機(jī)；植入式神經(jīng)電極經(jīng)開顱手術(shù)植入至靈長類動(dòng)物大腦皮質(zhì)中，與神經(jīng)信號(hào)放大器相連，放大器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸至信號(hào)采集器，信號(hào)采集器與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)中裝有神經(jīng)信號(hào)同步采集控制軟件，用于調(diào)節(jié)參數(shù)，可同步存儲(chǔ)多模態(tài)神經(jīng)信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于靈長類動(dòng)物三維運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截的訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截模塊包括底板、燈帶支架、LED柔性燈帶，壓力傳感器，抓握目標(biāo)、燈帶控制器，15V電源；底板用于連接與固定整體結(jié)構(gòu)，并通過卡扣與試驗(yàn)臺(tái)固定；燈帶支架固定于底板上，并可調(diào)節(jié)位置與高度，LED柔性燈帶固定于燈帶支架上，燈帶控制器用于控制燈帶的工作模式；15V電源用于整體模塊的供電；壓力傳感器均勻置于抓握目標(biāo)上，監(jiān)測(cè)獼猴從不同角度觸摸抓握目標(biāo)，對(duì)應(yīng)事件發(fā)生時(shí)發(fā)送相應(yīng)的標(biāo)識(shí)信息，并實(shí)時(shí)對(duì)多模態(tài)神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于靈長類動(dòng)物三維運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截的訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述人-機(jī)交互控制模塊包括上位機(jī)控制界面與下位機(jī)主控制器，下位機(jī)主控制器負(fù)責(zé)控制運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截模塊并與上位機(jī)進(jìn)行通信，可接收壓力傳感器的壓力信息并發(fā)送控制信號(hào)至燈帶控制器；上位機(jī)控制界面為控制程序軟件，用于調(diào)節(jié)與控制下位機(jī)主控制器的試驗(yàn)參數(shù)。

7.一種用于靈長類動(dòng)物三維運(yùn)動(dòng)目標(biāo)攔截的訓(xùn)練方法，其特征在于，按照如下步驟進(jìn)行：

(1)訓(xùn)練范式啟動(dòng)后，獼猴開始實(shí)驗(yàn)過程，初始化隨機(jī)變量；

(2)位于底板的LED-0點(diǎn)亮，獼猴觸摸FSR-0并保持靜止；

(3)獼猴觸摸FSR-0滿足時(shí)間要求，三條LED燈帶隨機(jī)之一開始由頭至尾逐次亮滅；

(4)LED燈帶中的燈珠運(yùn)動(dòng)至獼猴可觸摸區(qū)域時(shí)，LED-0熄滅，獼猴對(duì)運(yùn)動(dòng)燈珠進(jìn)行攔截，獼猴觸摸至目標(biāo)燈珠即停止運(yùn)動(dòng)，獼猴需握住目標(biāo)并維持一定時(shí)間；

(5)若再次過程中獼猴在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)抓握目標(biāo)物體并維持足夠時(shí)間，則系統(tǒng)認(rèn)為訓(xùn)練成功，并控制給水獎(jiǎng)勵(lì)模塊給予獼猴飲水獎(jiǎng)勵(lì)，反之實(shí)驗(yàn)失敗重新開始新一輪實(shí)驗(yàn)；

(6)統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括每一階段的實(shí)驗(yàn)次數(shù)、成功次數(shù)、成功率，以及實(shí)驗(yàn)過程中事件發(fā)生的時(shí)間，保存記錄為事件文件。