[实用新型]用于非人灵长类动物行为学习的自动化训练装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种动物行为训练装置及方法，尤其涉及用于非人灵长类动物行为学习的训练装置。

背景技术

在一些生理、行为、认知的科研实验中，通常需要动物完成规定的行为动作，如伸抓、推拉、触摸等。目前，有很多种训练动物行为的方法。常用的训练方法包括有强迫的、诱导的、刺激的甚至是惩罚的。这些方法应用某些强硬的或痛苦的刺激形式来训练动物，这种训练方法在实际中不是很有效，且通常伴随着对动物的心理与身体健康不同程度的损害。在没有很好控制的情况下，甚至可能使动物慌乱、激发动物的野性，造成训练的失败。另外，这些方法需要人工参与的程度比较大，不能形成自动化的长期稳定的训练方法。如果需要训练的动物较多，所花的人力物力将大大增加。

另外一种动物行为训练方法是基于奖赏机制的，它在动物做对某一特定动作时给予一定的奖赏。奖赏包括食物的、果汁的、水的甚至是电刺激虚拟的。其中基于食物的、果汁的和电刺激虚拟的各有其缺点：食物奖赏不能长时间进行，且不容易建立自动化的训练系统；果汁奖赏需要经常更换果汁的种类，因为动物容易对某一种果汁产生厌烦感，且经常给予果汁会对动物造成诸如糖尿病等的疾病；电刺激的奖励利用对大脑奖赏区的电刺激来让动物获得虚拟的奖赏，从而训练动物，这种训练方法具体机理目前尚不清楚，且容易使动物产生成瘾心理。而给水奖赏利用动物对水的生理需求，来辅助动物完成行为训练学习，既不会产生负面效应，又有利于实现。

因此，需要一套完整的系统来实现这种动物训练方法。该系统不会使动物承受痛苦和恐惧等负面效应，且能长期稳定的自动化的训练动物。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供用于非人灵长类动物行为学习的自动化训练装置，可实现基于给水奖赏的训练非人灵长类的动物和其它动物的方法。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术手段是：该用于非人灵长类动物行为学习的自动化训练装置主要包括动物座椅、给水控制系统、PC机、摄像机和微控制器；所述PC机设有两个显示器，其中一个显示器和所述摄像机分别位于动物座椅的前方；所述给水控制系统包括储水瓶、驱动控制电路和电磁阀，储水瓶通过导管与电磁阀连接，电磁阀与驱动控制电路电连接，驱动控制电路与微控制器电连接；所述动物座椅上固定有摇杆和水嘴，所述摇杆的手柄上固定有压力传感器，所述压力传感器和摇杆的电位器分别与微控制器电连接，水嘴通过导管与给水控制系统的电磁阀连接；所述PC机与摄像机和微控制器分别电连接。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：(1)该装置操作简单，训练效率高；(2)实现了无痛苦、无负面影响的简易的动物行为训练方法；(3)能实现自动化式的训练，人力资源参与较少；(4)训练模式可以根据训练需要实时修改，以适应不同的训练范式；(5)训练的数据，包括视频都可以通过PC机记录下来，供后续分析。

附图说明

图1为本实用新型训练装置的结构示意图；

图2为本实用新型摇杆和压力传感器的结构示意图；

图3为本实用新型给水控制系统的驱动控制电路原理图；

图4为本实用新型微控制器的电路原理图；

图5为本实用新型微控制器与摇杆、压力传感器的电路连接原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的动物行为学习的训练装置包括：动物座椅1、给水控制系统2、PC机3、摄像机4和微控制器5。

动物座椅1可将动物的脖子固定到座椅的圆孔中，动物其他身体部分没有固定，处于自由活动状态。动物座椅1可以采用有机玻璃材料制作。在动物座椅1的中间固定有一摇杆11，摇杆11的电位器15与微控制器5电连接，该摇杆11用于提供给动物完成二维平面内某一行为动作。在动物座椅1上固定有水嘴12，水嘴12通过导管与给水控制系统的电磁阀21连接。当动物完成正确动作后，由电磁阀21控制储水瓶22可由水嘴12对动物给水进行奖赏。

如图2所示，摇杆11为一二维摇杆，由手柄13、电位器15和底座16构成，摇杆的手柄13上固定有压力传感器14，两个电位器15安装在底座16上。摇杆11可在二维平面上的一个圆环内任意角度和位置摇动。摇杆11摇动时，由两个电位器15记录当前摇杆11所处位置的横、纵坐标。停止摇动时，摇杆11将复位到底座16的中心位置。贴附在手柄13上的压力传感器14用于检测动物是否有抓握杆的动作。