[发明专利]一种动物机器人运动行为记录和分析方法

说明书

本发明公开了一种动物机器人运动行为记录和分析方法。本发明能够记录动物原始图像用于观察分析动物的实际活动，也可记录刺激后动物的行为学反应，并能够提供位置、角度、距离、运动时间等方面的分时和分区的数据并进行初步的统计分析。本发明包括动物刺激系统和数据分析系统。动物刺激系统包括植入动物体内的微电极、与之相连的编码信号发生器以及能够调整刺激参数大小的遥控器。记录分析系统包括投影仪、红外触摸屏、图像采集分析软件。本发明将诱导动物运动与行为记录相结合，大大降低了操作难度，有效解决了动物机器人行为记录和分析困难等问题。

技术领域

本发明涉及一种动物机器人运动行为记录和分析方法，尤其是其中的一种刺激以及观察和记录动物行为轨迹的系统。

背景技术

动物机器人是自动化、电子信息与神经生理学交叉所形成的一门新兴学科。它利用人工编码的电信号刺激动物的特定神经位点，从而控制和诱导动物的运动和行为，使其按照人的期望行动。它有很多突出优点，例如具有天然的隐蔽性；具有完备的自主智能，能自主避障、避险和抗恶劣环境干扰；具备自身运动的能源等突出优点。它的研究在神经科学与工程、灾害救援、动物行为学等领域具有重要的理论和应用价值，目前已经成为备受关注的前沿研究课题。2001年，日本东京大学用电信号施加到安装在(剪去翅膀的)蟑螂头上的微电极，实现了对蟑螂行走的控制。2002年，Nature报道美国科学家研发成功机器人大鼠，他们将微电极植入鼠脑，实现了用编码电信号控制老鼠前进、左转、右转，甚至越障碍或攀缘等，这是一个重要突破；此外比较成熟的动物机器人还包括烟草天蛾甲虫，机器人壁虎，机器人鸟。

在动物机器人研究或其他动物行为生理学研究中，通常需要将动物的运动行为进行记录，观察和统计分析。例如在动物机器人研究中，施加编码电信号后，动物左转，右转以及前行等运动行为均需进行记录，目前常用的动物运动轨迹分析方法主要可用于自动分析小动物在二维平面上的行为轨迹，可以提供位置、距离、运动速度、运动时间、静止时间等方面的分时和分区统计数据；原始图像显示方式用于观察分析动物的实际活动，可以提供如活动姿态、饮食活动、刺激反应等直观画面，实验人员需要对这些不同的活动做标记。而在动物机器人研究中，往往需要观察刺激后动物的适时反应和行为。目前尚未见能将两者结合的系统。

本发明的目的是使得动物机器人在受到电刺激后，能够通过系统快速的记录其应激运动轨迹，通过对轨迹进行数据分析，得出动物在特定刺激参数下运动的潜伏期，动作角度，速度以及行进方向等信息。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明的目的在于提供一种动物机器人运动行为轨迹记录和分析方法，该方法能够在给予动物刺激后，同步对动物的行为进行观察和记录，并可随时进行分析。本方法设计合理，适用于动物机器人及其他动物行为学实验，为动物行为学研究提供了一种科研手段。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种动物机器人运动行为轨迹记录和分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将微电极植入动物机器人体内的神经位点，微电极与动物机器人体外的编码信号发生器相连；

(2)信号采集分析系统的图像采集分析软件首先构建一个坐标网格，并通过与之相连的投影仪，投射到红外触摸屏上；将动物置于红外触摸屏的表面，红外触摸屏与图像采集分析软件相连；

(3)编码信号发生器接收到电刺激控制信号后，生成电刺激信号，施加于动物体内的神经位点，刺激动物完成指定动作；同时电刺激控制信号通过串口实时传到图像采集分析软件；

(4)动物的运动在红外触摸屏表面留下触摸轨迹，此轨迹在图像采集分析软件中的坐标网格中被实时显示并记录；

(5)根据图像采集分析软件得到的动物应激运动参数和实时采集到的电刺激控制信号，分析电刺激控制信号与动物运动之间的映射关系。