以根據(jù)實(shí)驗(yàn)獎(jiǎng)勵(lì)的不同進(jìn)行更換。
[0023]腦電信號(hào)記錄儀4輸入端通過(guò)陣列電極連接實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腦區(qū)運(yùn)動(dòng)皮層，輸出端放大后的神經(jīng)信號(hào)通過(guò)光纖連接PC機(jī)5。事件標(biāo)簽同步端口與微控制器2的1 口電連接，微控制器2在發(fā)送與接收所有實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，都將對(duì)應(yīng)的事件標(biāo)簽通過(guò)1 口傳輸給腦電信號(hào)記錄儀4，腦電信號(hào)記錄儀4會(huì)將事件標(biāo)簽與神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行同步，之后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到PC機(jī)5中。由于本發(fā)明使用了可編程微控制器模塊，因此對(duì)腦電信號(hào)記錄儀的型號(hào)沒(méi)有特別要求，均可輕松實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)信息的同步。
[0024]圖4示出了微控制器2的一種實(shí)施方式。微控制器2包括微處理器、供電電源單元、數(shù)據(jù)采集單元、輸出控制單元、雙向通訊單元、同步事件輸出單元、邏輯判斷單元。其中供電電源采用5V2A的直流電源。數(shù)據(jù)采集單元用于采集按鍵15與觸摸傳感器18的觸發(fā)狀態(tài)。狀態(tài)判斷單元根據(jù)數(shù)據(jù)采集單元的信號(hào)狀態(tài)判斷當(dāng)前處于準(zhǔn)備階段還是抓握階段，按鍵是否保持至規(guī)定時(shí)間，抓握動(dòng)作是否正確，并且給出下一步的輸出控制信號(hào)。輸出控制單元用于發(fā)送高低電平信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)LED指示燈14、驅(qū)動(dòng)電機(jī)13以及給水控制系統(tǒng)3進(jìn)行相應(yīng)的工作。雙向通訊單元用于PC機(jī)5與微處理器之間的雙向通訊。同步事件輸出單元用于將實(shí)驗(yàn)的事件標(biāo)簽傳輸給腦電信號(hào)記錄儀。微控制器模塊使用了可編程器件，可以方便的根據(jù)實(shí)驗(yàn)范式編寫相應(yīng)的程序。
[0025]圖5示出了 PC機(jī)5的一種實(shí)施方式。PC機(jī)5由主控制程序單元、模式選擇單元、參數(shù)設(shè)置單元、數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)發(fā)送單元、文件記錄單元、人機(jī)交互單元組成。模式選擇單元用于選擇本次實(shí)驗(yàn)所要進(jìn)行的抓握運(yùn)動(dòng)類型并將結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)送單元發(fā)送給微控制器2。參數(shù)設(shè)置單元用于設(shè)置抓握訓(xùn)練中各階段的等待時(shí)間、抓握物體的更換方式、PC機(jī)與微控制器通訊的端口、人機(jī)交互界面提示參數(shù)，并將所設(shè)置的參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)送單元發(fā)送給微控制器2。數(shù)據(jù)接收單元用于接收微控制器2發(fā)送的運(yùn)動(dòng)事件標(biāo)簽信息、腦電信號(hào)記錄儀采集的腦電信號(hào)以及紅外攝像頭17拍攝的監(jiān)控信息，并將接收到的數(shù)據(jù)傳送給主程序單元。數(shù)據(jù)發(fā)送單元由主程序單元控制，用于向微控制器2發(fā)送模式選擇單元與參數(shù)設(shè)置單元所設(shè)置的參數(shù)。文件記錄單元用于記錄微控制器2輸入的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、腦電信號(hào)記錄儀4輸入的腦電信號(hào)數(shù)據(jù)以及攝像頭17輸入的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。人機(jī)交互界面單元用于顯示實(shí)驗(yàn)中需要進(jìn)行設(shè)置的全部參數(shù)和接收到的數(shù)據(jù)，并顯示實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。PC機(jī)模塊主要用于實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，也可以根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)范式要求進(jìn)行其他的功能設(shè)計(jì)。
[0026]實(shí)施例2
圖6為一種抓握范式的實(shí)驗(yàn)流程圖，下面結(jié)合該實(shí)驗(yàn)范式介紹本發(fā)明裝置的工作流程:實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，先由PC機(jī)5設(shè)置相應(yīng)的模式及參數(shù)，微控制器2向LED指示燈14發(fā)送紅燈亮起指令，提示實(shí)驗(yàn)動(dòng)物本次實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，此時(shí)照明燈10未開(kāi)啟，被試實(shí)驗(yàn)動(dòng)物無(wú)法看見(jiàn)抓握物體16。此時(shí)，微控制器2開(kāi)始等待按鍵15被按下，當(dāng)檢測(cè)到按鍵15被按下后，計(jì)數(shù)器啟動(dòng)，當(dāng)按鍵15保持到設(shè)定時(shí)間后，微控制器2向LED指示燈14發(fā)送紅燈熄滅綠燈亮起指令，此時(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)入抓握階段，微控制器2開(kāi)始等待被實(shí)驗(yàn)試動(dòng)物在規(guī)定時(shí)間內(nèi)以規(guī)定手勢(shì)抓握物體16。此時(shí)被試動(dòng)物需要松開(kāi)按鍵15穿過(guò)前置面板9中心的孔洞握住抓握物體16，微控制器2實(shí)時(shí)采集觸摸傳感器18的觸發(fā)信息，若抓握物體16中的傳感器18全部被正確觸發(fā)，則判定抓握動(dòng)作正確，微控制器2向給水控制系統(tǒng)3發(fā)送給水命令，給水控制系統(tǒng)3中的電磁繼電器8接收到給水命令后，電磁閥7導(dǎo)通，控制儲(chǔ)水瓶6對(duì)動(dòng)物進(jìn)行給水獎(jiǎng)勵(lì)。在此期間，腦電信號(hào)記錄儀4與紅外攝像頭17全程進(jìn)行工作，并將數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)5進(jìn)行存儲(chǔ)；如果沒(méi)有動(dòng)作，或動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作不一致，微控制器2向LED指示燈發(fā)送錯(cuò)誤提示命令，本次實(shí)驗(yàn)結(jié)束。實(shí)驗(yàn)期間的所有輸入與輸出狀態(tài)標(biāo)簽都通過(guò)通信接口與腦電信號(hào)記錄儀4與PC機(jī)5進(jìn)行同步與存儲(chǔ)。當(dāng)本次實(shí)驗(yàn)完成后，微控制器2向驅(qū)動(dòng)電機(jī)13發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)命令，將下一次實(shí)驗(yàn)的抓握物體16轉(zhuǎn)動(dòng)至前置面板9方向，然后進(jìn)入下一次實(shí)驗(yàn)階段。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物自動(dòng)化抓握訓(xùn)練與記錄裝置，其特征在于，包括轉(zhuǎn)盤主體(I)、微控制器(2 )、給水控制系統(tǒng)(3 )、腦電信號(hào)記錄儀(4 )和PC機(jī)(5 )。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物自動(dòng)化抓握訓(xùn)練與記錄裝置，所述轉(zhuǎn)盤箱體(I)為非透明材質(zhì)有機(jī)玻璃制封閉式箱體，內(nèi)置前置面板(9)、照明燈(10)、載物轉(zhuǎn)盤(11)、導(dǎo)電滑環(huán)(12 )、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(13 )、LED指示燈(14 )、按鍵(15 )、抓握物體(16 )、紅外攝像頭(17);所述載物轉(zhuǎn)盤(11)為有機(jī)玻璃材質(zhì)六面立方體轉(zhuǎn)盤，內(nèi)部中空且具有6個(gè)垂直平面，各個(gè)所述垂直平面上安裝一個(gè)所述抓握物體(16)，所述載物轉(zhuǎn)盤(11)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)(13)的驅(qū)動(dòng)下沿中軸線水平運(yùn)動(dòng)；所述照明燈(10)和所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(13)由所述微控制器(2)進(jìn)行控制；所述導(dǎo)電滑環(huán)(12)裝在所述載物轉(zhuǎn)盤(11)內(nèi)，抓握物體相關(guān)連接線通過(guò)所述導(dǎo)電滑環(huán)(12)與所述微控制器(2)電連接；在所述前置面板(9)上與所述抓握物體(16)處于相同高度處開(kāi)有用于抓握的孔洞，在前置面板(9)上裝有所述LED指示燈(14)和所述按鍵(15);在所述抓握物體(16)上方裝有所述紅外攝像頭(17)，由所述紅外攝像頭(17)抓拍到的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)直接傳輸給所述PC機(jī)(5)進(jìn)行保存。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物自動(dòng)化抓握訓(xùn)練與記錄裝置，其特征在于，所述微控制器(2)包括微處理器、供電電源單元、數(shù)據(jù)采集單元、輸出控制單元、雙向通訊單元、同步事件輸出單元、邏輯判斷單元；且所述微控制器(2)為可編程電路，根據(jù)實(shí)驗(yàn)范式編程定制實(shí)驗(yàn)控制程序。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物自動(dòng)化抓握訓(xùn)練與記錄裝置，其特征在于，所述給水控制系統(tǒng)(3 )由儲(chǔ)水瓶(6 )、電磁閥(7 )和電磁繼電器(8 )組成；所述電磁閥(7 )為兩位兩通常閉型電磁閥，所述電磁繼電器(8 )為直流型電磁繼電器；當(dāng)所述電磁繼電器(8 )的輸入端接收到所述微控制器(2 )的低電平輸出時(shí)，所述電磁繼電器(8 )的輸出回路導(dǎo)通，所述電磁閥(7 )打開(kāi)，所述儲(chǔ)水瓶(6 )中的水在重力作用下流出，供實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飲用。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物自動(dòng)化抓握訓(xùn)練與記錄裝置，其特征在于，所述腦電信號(hào)記錄儀(4)輸入端通過(guò)陣列電極連接實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腦區(qū)運(yùn)動(dòng)皮層，輸出端放大后的神經(jīng)信號(hào)通過(guò)光纖連接所述PC機(jī)(5);所述腦電信號(hào)記錄儀(4)的事件標(biāo)簽同步端口與所述微控制器(2)的1 口電連接，所述微控制器(2)在發(fā)送與接收所有實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，都將對(duì)應(yīng)的事件標(biāo)簽通過(guò)1 口傳輸給所述腦電信號(hào)記錄儀(4)，腦電信號(hào)記錄儀(4)將事件標(biāo)簽與神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行同步，之后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到所述PC機(jī)(5)中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物自動(dòng)化抓握訓(xùn)練與記錄裝置，其特征在于，所述PC機(jī)(5)由主控制程序單元、模式選擇單元、參數(shù)設(shè)置單元、數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)發(fā)送單元、文件記錄單元、人機(jī)交互單元組成。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物自動(dòng)化抓握訓(xùn)練與記錄裝置，其特征在于，所述抓握物體(16)物體形狀根據(jù)實(shí)驗(yàn)手勢(shì)要求定制，其中不同位置裝有觸摸傳感器(18 )，所述的觸摸傳感器(18 )為電容式傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明針對(duì)如何使訓(xùn)練動(dòng)物快速掌握各類規(guī)定的抓握動(dòng)作的技術(shù)問(wèn)題，提供一種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物自動(dòng)化抓握訓(xùn)練與記錄裝置。該裝置包括轉(zhuǎn)盤主體、微控制器、給水控制系統(tǒng)、腦電信號(hào)記錄儀和PC機(jī)。該裝置操作簡(jiǎn)單，訓(xùn)練效率高；訓(xùn)練模式根據(jù)需要可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)不同抓握任務(wù)的訓(xùn)練范式；并精確檢測(cè)手勢(shì)，方便設(shè)計(jì)特定的實(shí)驗(yàn)范式，提高了后續(xù)分析的數(shù)據(jù)精度，便于后期的分析與整理。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物的特定手勢(shì)抓握訓(xùn)練，通過(guò)無(wú)痛苦的自動(dòng)化訓(xùn)練過(guò)程，可以快速高效的實(shí)現(xiàn)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物的抓握訓(xùn)練，并可以大大減少人力資源消耗。本發(fā)明適用于腦機(jī)接口領(lǐng)域康復(fù)醫(yī)療儀器的研究與開(kāi)發(fā)。
【IPC分類】A01K15/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105028232
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510492045
【發(fā)明人】孫光昊, 陸明偉, 張韶岷, 鄭筱祥
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月12日