专利名称：一种在多用途学习记忆训练系统中应用的仿生鼠的利记博彩app
技术领域：
本实用新型属于医疗器械技术领域，特别涉及一种在多用途学习记忆训练系统中应用的仿生鼠。
背景技术：
目前，仿生机器人的研究正在向航空航天、星际探索、军事侦察、公共安全、放射性或危险环境的监测、地下管道维护、疾病检查治疗、抢险救灾等自主作业方面发展。随着机器人工作环境和工作任务的复杂化，要求机器人具有更高的运动灵活性和在特殊未知环境的适应性。能在筛网上自主运动的仿生鼠尚未看到。本实用新型的目的在于，研制一种仿生鼠，该仿生鼠可模拟生物鼠在具有筛网运动界面的学习记忆训练单元中完成自主运动。(I)拥有稳定且快速的行走能力；(2)能正确判断能力；(3)记忆路径的能力。在此训练系统实验台中需要同时放置实验小白鼠和机器鼠用来比较显示生物体的大脑学习与记忆的功倉泛。仿生机器鼠，英文名叫做Micromouse，它是仿生机器人大家庭中的一员，模仿老鼠的移动形式来设计结构，是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置(微型机器人)，仿生机器鼠可以在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径，采用相应的算法，快速地达到所设定的目的地。仿生机器鼠是一个小型的由微处理器控制的机器人车辆，在复杂迷宫中具有译码和导航的功能。现有的仿生鼠00128702.8提及一种通过恐吓驱赶老鼠的机械鼠。它包括模拟鼠、模拟捕鼠器、语音电路和驱动马达，以模拟老鼠被捕时挣扎、呼叫的状态达到主动驱赶老鼠的目的。其特征在于具有模拟捕鼠器，模拟鼠与模拟捕鼠器相连，语音电路固定在模拟捕鼠器内或模拟鼠内；所述的机械鼠具有驱动马达，驱动马达与模 拟鼠相连或驱动马达与模拟捕鼠器相连。
发明内容针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种在多用途学习记忆训练系统中应用的仿生鼠。根据移动机器人的功能要求，结合已有的机器人技术，设计了车体的移动平台，机器人采用轮式传动结构，同时采用板式底盘结构，使得移动机器人保证其结构尺寸能够尽可能的降低重心，通过穿越洞，并且具有一定的空间，能够保证在学习记忆行为训练系统中成为搭载多种装置的自主移动机器人平台。同时为了具有在筛网状地面移动的能力，为了使得轮子能够正常运动，不会产生轮子卡在网口的情况，在合理设计轮子直径的同时，采用四轮全驱动模式，这样就可以保证在转弯时，不会产生卡死现象。本实用新型包括学习记忆行为训练单元和仿生鼠单元，其中仿生鼠单元包括右触须、右前同步带轮、右前轮、右同步带、右腿驱动齿轮传动装置、右腿、右后同步带轮、右后轮、鼠尾、无线收发器、左后轮、左后同步带轮、左腿、左腿驱动齿轮传动装置、无线控制器、电机控制器2、电源、电机控制器1、左同步带、车体和左前同步带轮；右前轮和右后轮均安装在车体上，右前同步带轮安装在右前轮上，右后同步带轮安装在右后轮上，右同步带安装在右前轮和右后轮上，右腿驱动齿轮传动装置安装在右同步带上，右腿安装在右腿驱动齿轮传动装置上，鼠尾和无线收发器均安装在车体上，左后轮安装在车体上，左后同步带轮安装在左后轮上，左腿驱动齿轮传动装置安装在左后同步带轮上，左腿安装在左腿驱动齿轮传动装置上，无线控制器、电机控制器2、电源、电机控制器I和左前同步带轮均安装在车体上，左同步带安装在左后同步带轮和左前同步带轮上；学习记忆行为训练单元包括实验数据采集单元、CPU、PIO接口和微机处理单元，其中实验数据采集单元包括传感器和声控报警器；微机处理单元包括PC机和显示器；传感器和声控报警器连接CPU的输入端，PIO接口连接CPU的输入端，PC机连接CPU的输入端，PC机的输出端连接显示器。本实用新型的优点:通过系统设置，定义系统运动模型装配体的运动部件和静止部件。零部件之间的约束条件，包括移动副、旋转副、重合、平行，还有COSMOSMotion的特殊约束形式，碰撞和耦合运动模式。其中带有旋转记号标识的是动力位置，为系统的运动提供能源，分别是容器中心轴的旋转运动，仿生鼠驱动电机的转动和前轮转向电机的转向运动。仿生鼠在筛网状地面移动时的情况，其实现了移动灵活敏捷的功能，能够在旋转筛网的路面上以较高的速度行走，转向灵活，而且运动较平稳，在进行转弯和高速运动时没有发生纵向翻倒和侧向翻倒，以及侧向滑移的现象，证实了计算的准确性。为仿生鼠在通过穿越洞时的情况，它的结构紧凑轻巧，保持比较低的重心，能够满足尺寸的要求，并且具有一定的空间，能够保证成为搭载多种装置的自主移动机器人平台。可以搭载摄像头、测距传感器、电路版等，用来执行实时显示、障碍穿越等工作，因此其尺寸的富余可以完全保证通过具有光电刺激的穿越洞。钣金件的外壳也可以保证与周围碰撞时有足够的强度来保护设备不受损坏。由于其要在铁丝筛网上运动，这使得它的结构易损坏，主要的磨损在轮胎处，可以多备同样型号的轮胎，这样具有好的互换性可以保证系统工作的连续性。同时因为地面的不平坦，运行时会产生很大的颠簸，需要在搭载位置处附加缓冲装置，比如说海绵或者是其它一些缓冲装置避免因震动使得上面的摄像头、传感器、电路板等设备，产生较大的误差。可以看出机械系统的设计基本上完成了最初的要求，能够实现既定的功能，也适合行为训练系统的地面情况。对设计完成的机械系统进行特性研究。当轮式机器人转向时，四个轮子的轮速不一致，通过对转向过程的分析，运用matlab对四个轮子的轮速和左右前轮转向角度进行分析，得出速度和角度随时间变化的曲线。由于四轮移动机器人的原理近似于汽车理论，在此运动了汽车动力学分析的方法对移动机器人进行了纵向、侧向和横摆方向的动力学模型。同时对移动机器人机械系统整体的纵向和侧向极限稳定性进行分析，确定设计成型的移动机构能够满足整体不产生侧滑和倾翻的事故。
图1本实用新型结构示意图；图2本实用新型图1的左视图；图3本实用新型图1的俯视图；图中:1.右触须 2.右前同步带轮 3.右前轮 4.右同步带 5.右腿驱动齿轮传动装置6.右腿 7.右后同步带轮 8.右后轮9.鼠尾 10.无线收发器 11.左后轮 12.左后同步带轮 13.左腿
14.左腿驱动齿轮传动装置 15.无线控制器 16.电机控制器217.电源 18.电机控制器I19.左同步带 20.车体 21.左前同步带轮。
具体实施方式
本实用新型结合实施例和附图加以说明。仿生鼠移动机构如图1、2和3所示，包括右触须、右前同步带轮、右前轮、右同步带、右腿驱动齿轮传动装置、右腿、右后同步带轮、右后轮、鼠尾、无线收发器、左后轮、左后同步带轮、左腿、左腿驱动齿轮传动装置、无线控制器、电机控制器2、电源、电机控制器1、左同步带、车体和左前同步带轮。学习记忆行为训练单元是一种微机控制的大鼠多功能行为训练检测系统，主要由实验数据采集装置，控制单元，PIO接口，微机处理单元构成。其中包括梯度电压自动驱动大鼠，以及微机适时显示，记录和分析实验结果。单元的外形结构尺寸为半径200cm，高80cm。单元空间由6块隔板均匀的隔开，在每块隔板的下部都有拱形的单向穿越洞，其中4块下部是均匀分布5个穿越洞，另外两个是分别是一个穿越洞，这2块隔板是机器鼠和小白鼠在容器中运动的起始和停止位置。底部是筛网状的铁丝结构用来支撑小白鼠和机器鼠在其上的运动，同时在单元中心轴出会有电机转动，会带动筛网的转动。这样，放入单元中的小白鼠和机器鼠就在这6个隔板下的穿越洞之间来回的运动，与此同时，筛网也在不停的旋转，构成了整个单元的运动形式。行为训练单元(多用途迷宫)由6个区构成，共18个洞式通道，其下方各有一红外光电传感器。穿越洞高90 mm ,宽110 mm ,厚60 mm,洞间距为的100 mm,底面筛网的尺寸为12 X 12 mm。其中，由于每区各个通道为单向门，为便于梯度电压的控制A，B，C，D，E五个区都分为45 V, 40 V, 35 V，30V，25V五个梯度电压区。每区的绿色通道随机变换，非绿色通道则可给予声，光，电等条件刺激。电击电压为50 60 V，以动物产生逃避行为为准。实验开始时，将动物放入A区，使其适应环境I min，对于禁食24 h的大鼠，可任意选择特定线路，受食物诱惑，一般会访问A区所有的区域，随后选择一通道通过。如果是非绿色通道，鼠则会受到电击等刺激。对于未禁食的大鼠和个别禁食的鼠需采用梯度电压电击，以促使其通过绿色或非绿色通道。如访问无关路段，停留超过2 S，则通电惩罚。动物依次通过各区，至E区的诱饵处进食3 s后，由定时器控制的食物槽将自动移开。在E区的动物返回至A区，由计算机控制的电动马达完成。如此，5 6次后，动物会迅速离开A区进入E区。此即视为训练初步成功。达到学会的标准定为连续10次测试中有9次完成，全程耗时5.5 min。系统软件采用仿windows界面，以Turbo C2.0编制，利用TC直接对硬件端口操作，完成信号的采集，处理和对实验仪器的控制。软件可运行在DOS和windows下，操作简单。软件可根据实验需要(条件刺激，定时，路径，数据采集类型)来完成对实验仪器的设置。数据采集时首先检测参数设置的正确性，采集过程中软件能根据采集的数据反馈控制仪器，动态显示鼠的位置，保留实验参数。处理结果时，将实验数据转换为Foxbase数据库文件，利用SAS软件作统计分析。[0022]智能化鼠多功能行为训练单元，用鼠标或键盘控制实验，因此操作简单。本单元采集的数据准确，数据与SAS软件接口，使实验结果的处理更科学。根据用户设置的参数，定时器服务子程序，对各种计时器进行清零、开启计数及关闭等操作。它既缩短了实验时间，又避免了实验人员的重复性劳动。数据采集时首先检测参数设置的正确性，采集过程中单元能根据采集的数据反馈控制仪器，动态显示鼠的位置，随时储存动物在各区活动的实验参数。由于每隔30ms便对光电传感器进行检测，这样单元能有效地监测动物的活动行为。在测试过程中，屏幕能动态模拟显示大鼠的真实方位，只要观察屏幕就能了解动物的活动情况，避免了人工监测的劳苦和误差。利用微机控制整个实验过程，红外光电传感器检测动物行为，采用梯度电压区驱动鼠，整个测试过程中，判断准确、计时精度高(<30 ms)，避免了以往“时间”类数据采集的不推确性，为生理学，药理学研究学习记忆以及神经科学的基础研究提供了一种有效、科学、精确的实验手段。多路径，多用途的数据采集装置完全适用于其它记忆行为实验(指定通过，交替选择，择洞逃避)。本单元实现了:(I)梯度电压自动驱动；(2)声、光、电不同条件刺激；(3)多路径自动设置；(4)所测数据建立数据库以SAS软件处理其结果。而且本单元自动化程度高，操作简便，数据处理科学、准确，尤其是还可用于听觉、视觉等特殊鼠记忆模型的建立。仿生鼠单元—个完整的自主移动仿生鼠单元应包括机械结构、动力单元、传感单元、控制单元等部分。功能决定着其结构，可搭载摄像头、测距传感器、电路版等，用来执行实时显示、障碍穿越等工作。在工作过程中，移动机器人车体自身则负责平稳的搭载，承担着其地面任务。本实用新型使整个仿生鼠在完成功能指标的前提下体积小、重量轻、性能可靠，并且操作简单、运动灵活，同时也更加经济实用。鉴于前面介绍的行为训练单元的特征，为使仿生鼠能够完成任务，实现既定的功能要求，总结了以下几方面的需求:(I)移动灵活敏捷这是首要保证的，保证它能在旋转筛网的路面上以较高的速度行走，且转向灵活，完成相应的运动；(2)结构紧凑轻巧降低仿生鼠的重心，能够满足尺寸的要求，加工生产较为便利，并可以顺利通过具有光电刺激的穿越洞；(3)互换性能较强因仿生鼠需要在铁丝筛网上运动，这使得它的结构易损坏，具有好的互换性可以保证单元工作的连续性；(4)外观的相似由于是鉴于仿生的结构，应做到外观上尽量与老鼠外形接近，结合本课题，可以进行外观方面的整体改造，不必拘谨于金属外形；(5)合适的通讯性能适合于行为单元的通讯，要求及时性能较强，并能将数据回传到单元控制中心，以便于单元及时进行分析；(6)自主为主遥控为辅[0038]自主为主遥控为辅的控制方式既满足了在未知的环境条件下的及时控制，又可以在仿生鼠受到干扰或失控的条件下，其能够照常完成任务。仿生鼠各项指标要求对于本项目中仿生鼠应该适合行为训练单元特征的具体的各项性能指标，根据已有的一些经验，结合开发目的，制定具体的指标总结于下表2.1中。表2.1仿生鼠设计指标要求Table 2.1 Bio-minmetic rat design requirements
权利要求1.一种在多用途学习记忆训练系统中应用的仿生鼠，其特征在于:学习记忆行为训练单元和仿生鼠单元；其中仿生鼠单元包括右触须、右前同步带轮、右前轮、右同步带、右腿驱动齿轮传动装置、右腿、右后同步带轮、右后轮、鼠尾、无线收发器、左后轮、左后同步带轮、左腿、左腿驱动齿轮传动装置、无线控制器、电机控制器2、电源、电机控制器1、左同步带、车体和左前同步带轮；右前轮和右后轮均安装在车体上，右前同步带轮安装在右前轮上，右后同步带轮安装在右后轮上，右同步带安装在右前轮和右后轮上，右腿驱动齿轮传动装置安装在右同步带上，右腿安装在右腿驱动齿轮传动装置上，鼠尾和无线收发器均安装在车体上，左后轮安装在车体上，左后同步带轮安装在左后轮上，左腿驱动齿轮传动装置安装在左后同步带轮上，左腿安装在左腿驱动齿轮传动装置上，无线控制器、电机控制器2、电源、电机控制器I和左前同步带轮均安装在车体上，左同步带安装在左后同步带轮和左前同步带轮上；学习记忆行为训练单元包括实验数据采集单元、CPU、PIO接口和微机处理单元，其中实验数据采集单元包括传感器和声控报警器；微机处理单元包括PC机和显示器；传感器和声控报警器连接CPU的输入端，PIO接口连接CPU的输入端，PC机连接CPU的输入端，PC机的输出端连接显示器。
专利摘要一种在多用途学习记忆训练系统中应用的仿生鼠。包括学习记忆行为训练单元和仿生鼠单元，其中仿生鼠单元包括右触须、右前同步带轮、右前轮、右同步带、右腿驱动齿轮传动装置、右腿、右后同步带轮、右后轮、鼠尾、无线收发器、左后轮、左后同步带轮、左腿、左腿驱动齿轮传动装置、无线控制器、电机控制器2、电源、电机控制器1、左同步带、车体和左前同步带轮；学习记忆行为训练单元包括实验数据采集单元、CPU、PIO接口和微机处理单元。本实用新型的优点通过仿生鼠单元部件之间的约束条件，为系统的运动提供能源，分别是容器中心轴的旋转运动，仿生鼠驱动电机的转动和前轮转向电机的转向运动。
文档编号B25J7/00GK202985556SQ201220533260
公开日2013年6月12日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者李翠, 刘栋, 袁辉 申请人:沈阳创达技术交易市场有限公司