一种小型动物行为研究实验箱的制作方法

1.本发明涉及一种动物研究实验装置，具体涉及一种小型动物行为研究实验箱。


背景技术：

2.医药生物领域通常需要利用小型动物做实验，对实验场景有一定的要求，因为外部的刺激会影响动物的心里和行为特征，进而影响实验结果，所以需要营造一个无外部不受控影响的环境。然而在实验场景中，有时又需要在内部提供一定的声音、光照等刺激，以研究动物对此类刺激的反应和行为特征。
3.人体的3d行为研究，如运动员的动作，方法是在人的身体上附加信标，然后通过四周的设备采集信标坐标来研究；但是对小型动物(如小鼠等)，因身体尺寸太小，以及信标可能对其产生影响，不宜采用此类技术，对于小型动物而言，最合适的是不加任何外部标志对其进行研究观察，此时只能通过采集视觉图像进行3d行为研究，然而，目前在业界尚无合适的用于提供小型动物3d行为特征识别和研究的采集视觉图像的设备。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种小型动物行为研究实验箱，通过构建一个完整独立的、具有综合功能并带有一定扩展性的小型动物行为研究实验箱体，从而解决了目前尚无合适的用于提供小型动物3d行为特征识别和研究的采集视觉图像的设备的问题。
5.本发明是这样实现的，本发明一种小型动物行为研究实验箱所采用的技术方案是：一种小型动物行为研究实验箱，用于提供小型动物3d行为特征识别和研究，包括：
6.定标模块(001)，用于视场空间坐标初始化计算，定标模块(001)包括定标图案板(0011)、定标图案板连接件(00111)、定标模块球体(0012)、第一舵机系统(00131)、第二舵机系统(00132)，定标图案板(0011)通过底部设有凸出的定标图案板固定部(001101)与定标图案板连接件(00111)相连接，定标图案板连接件(00111)通过底部设有的圆柱形的定标图案板连接件凸出部(001111)插入定标模块球体(0012)的顶部设有的定标模块球体安装孔(00121)内，第一舵机系统(00131)安装于定标图案板固定部(001101)的一侧，第二舵机系统(00132)安装于定标图案板固定部(001101)的另一侧；第一舵机系统(00131)和第二舵机系统(00132)用于驱动定标图案板(0011)沿xy轴倾斜，定标图案板(0011)通过定标图案板连接件(00111)带动定标模块球体(0012)在水平面滚动，以使定标图案板(0011)实现沿中心水平xy轴线做倾斜运动；
7.图像采集模块(002)，用于实验开始前从不同角度采集沿中心水平xy轴线做倾斜运动的定标图案板(0011)的图案为通过相应算法确定视场范围内的空间初始坐标定位提供依据，还用于实验开始后从不同角度捕捉视场内小型动物的活动图像为通过相应算法定位小型动物身体各部分的空间坐标提供依据；图像采集模块(002)包括至少三个图像采集设备，以实现通过不同角度采集定标图案板(0011)在不同运动方向的图案以及从不同角度
捕捉视场内小型动物的活动图像；所述图像采集设备为同步相机或摄像机，通过云台安装于指定位置上；
8.声光刺激模块(003)，用于提供可控制的声音强度/频率、可调整的光照强度、色彩或者图案，以刺激小型动物活动；声光刺激模块(003)为显示器或者指定的专业设备；
9.升降台模块(004)，用于安装定标模块(001)，定标模块(001)位于升降台模块(004)的升降台面(00401)中间设有的升降台面空位(004011)处；
10.计算机(005)，用于安装实验所需的控制系统及相应算法；
11.打标控制盒(007)，用于接入外部设备以给予小型动物指定的刺激并作出标记；
12.箱体(006)，箱体(006)由支架和外壳构成，用于容纳、固定及安装定标模块(001)、图像采集模块(002)、声光刺激模块(003)、升降台模块(004)、计算机(005)、打标控制盒(007)；升降台模块(004)和计算机(005)安装于箱体(006)的底部，图像采集模块(002)安装于箱体(006)内部四周支架的指定位置上，声光刺激模块(003)吊装于箱体(006)的顶部下面；
13.第一控制按钮(0131)、第二控制按钮(0132)，第一控制按钮(0131)和第二控制按钮(0132)安装于箱体(006)朝外的支架上，第一控制按钮(0131)用于启动或停止声光刺激模块(003)进入或退出工作状态；第二控制按钮(0132)用于启动或停止安装于箱体(006)一侧壁的风扇(012)，风扇(012)用于为箱体(006)内的小型动物提供空气；
14.监视器(010)，用于监视箱体(006)内的小型动物，监视器(010)通过监视器支架(011)安装于箱体(006)的外顶部；
15.盖板(014)，盖板(014)放置于定标图案板(0011)上面，用于在小型动物实验时遮盖定标图案板(0011)；
16.脚轮(008)，用于协助箱体(006)移动，脚轮(008)安装于箱体(006)的外底部四周。
17.所述小型动物行为研究实验箱的工作原理如下所述：
18.首先，将图像采集模块(002)安装于箱体(006)内部的指定位置，图像采集模块(002)所包含的图像采集设备的数量可根据需要增加，要求的实验结果精度越高，需要的图像采集设备的数量就越多；
19.接着，进行定标流程：将盖板(014)从定标图案板(0011)上面拿开，升降台模块(004)下降，使得定标模块(001)从升降台面空位(004011)穿出位于升降台面(00401)上面，计算机(005)安装的控制系统控制第一舵机系统(00131)和第二舵机系统(00132)驱动定标图案板(0011)沿xy轴倾斜，定标图案板(0011)通过定标图案板连接件(00111)带动定标模块球体(0012)在水平面滚动，这样，定标图案板(0011)就沿着中心水平xy轴线做不同角度的倾斜运动，图像采集模块(002)安装于不同角度的图像采集设备拍摄处于不同角度的定标图案板(0011)上的图像并将图像传送至计算机(005)，计算机(005)安装的相应算法根据定标图案板(0011)的同一图案投射到不同位置和角度的图像采集设备所传送的图像，即可确定该空间点的具体坐标，因此，通过定标模块(001)、图像采集模块(002)以及相应算法就可计算出视场范围内的空间坐标，从而实现视场空间坐标的初始化；计算完毕后，升降台模块(004)上升，使得定标图案板(0011)与升降台面(00401)处于同一水平面，再将盖板(014)覆盖于定标图案板(0011)上面；
20.上述定标流程完毕后，将小型动物活动框放置于升降台面(00401)和/或盖板
(014)上，再将用于实验的小型动物放置于小型动物活动框内，关上箱体(006)的前门(0061)，实验人员同时或分别按下第一控制按钮(0131)和/或第二控制按钮(0132)启动声光刺激模块(003)和/或风扇(012)，并通过打标控制盒(007)接入指定的设备，以按照实验方案给予小型动物指定的刺激，图像采集模块(002)安装于不同角度的图像采集设备从不同角度捕捉视场内小型动物的活动图像并将图像传送至计算机(005)，计算机(005)安装的相应算法根据之前通过定标图案板(0011)计算出的视场空间坐标初始值并结合小型动物的活动图像，即可定位出小型动物身体各部分的空间坐标；操作人员可通过监视器(010)观察箱体(006)内的小型动物实验情况；
21.实验结束后，打开前门(0061)取出小型动物；
22.如果下次实验为了清晰捕获特定角度的图像，可在所需角度位置添加额外图像采集设备；并且，为了提高图像采集设备的空间坐标定位精度，在每次调整图像采集设备的固定位置后，需要采用定标模块(001)重新标定视场范围内的空间坐标，也就是说，需要重新进行上述定标流程；此外，为了适应各类研究需要，可在箱体(006)内添加其他研究项目所需的附属装置，如红外灯、各类传感器、其他刺激设备和配套的打标装置(如光点标记)等。
23.进一步地，定标图案板(0011)为印刷有特定图案的刚性板或产生特定图案的显示器。
24.进一步地，第一舵机系统(00131)包括第一舵机系统伺服电机(0013101)、第一舵机系统连接件(0013103)、第一舵机系统固定件(0013104)、第一舵机系统第一定位板(00131051)、第一舵机系统第二定位板(00131052)、第一舵机系统球体(0013106)、第一舵机系统连接架(0013107)，第一舵机系统伺服电机(0013101)的第一舵机系统伺服电机轴(00131011)插入第一舵机系统连接件(0013103)设有的安装孔内以使第一舵机系统伺服电机(0013101)与第一舵机系统连接件(0013103)的一端相连接，第一舵机系统连接件(0013103)的另一端设有的安装孔通过螺丝固定于第一舵机系统固定件(0013104)相对的一端，第一舵机系统固定件(0013104)的顶端为具有一定宽度和长度的水平面，第一舵机系统第一定位板(00131051)和第一舵机系统第二定位板(00131052)的下部设有的安装孔分别通过螺丝固定于第一舵机系统固定件(0013104)的一端的两侧，第一舵机系统第一定位板(00131051)的上部为向内具有一定弧度的第一舵机系统第一定位板弧形部(001310511)，第一舵机系统第二定位板(00131052)的上部为向内具有一定弧度的第一舵机系统第二定位板弧形部(001310521)，第一定位板弧形部(001310511)和第一舵机系统第二定位板弧形部(001310521)的位置相对，以使第一舵机系统球体(0013106)的底部固定于第一舵机系统第一定位板弧形部(001310511)、第一舵机系统第二定位板弧形部(001310521)以及第一舵机系统固定件(0013104)的顶端形成的空间内，第一舵机系统球体(0013106)的顶端设有具有一定长度的第一舵机系统球体凸出部(00131061)，第一舵机系统球体凸出部(00131061)插入第一舵机系统连接架(0013107)在第一舵机系统连接架凸出部(00131071)的底部设有的第一舵机系统连接架第二安装孔(001310712)内，第一舵机系统连接架(0013107)位于第一舵机系统连接架凸出部(00131071)外侧的一端设有的第一舵机系统连接架第一安装孔(001310711)通过螺丝固定安装于定标图案板(0011)的底部的指定位置上，第一舵机系统连接架(0013107)的另一端为垂直的第一舵机系统连接架安装部(00131072)，第一舵机系统连接架安装部(00131072)在l型底部设有的第一舵机系统连接
架第三安装孔(001310721)通过螺丝固定于定标图案板固定部(001101)的底部；
25.第一舵机系统伺服电机(0013101)通过第一舵机系统伺服电机轴(00131011)带动第一舵机系统连接件(0013103)做水平往复运动，第一舵机系统连接件(0013103)进而带动第一舵机系统固定件(0013104)做水平往复运动，从而使得第一舵机系统球体(0013106)的底部通过在第一舵机系统第一定位板弧形部(001310511)、第一舵机系统第二定位板弧形部(001310521)以及第一舵机系统固定件(0013104)的顶端合围形成的空间内滚动，以使第一舵机系统连接架(0013107)带动定标图案板固定部(001101)以定标模块球体(0012)为中心做xy轴运动。
26.进一步地，第二舵机系统(00132)包括第二舵机系统伺服电机(0013201)、第二舵机系统连接件(0013203)、第二舵机系统固定件(0013204)、第二舵机系统第一定位板(00132051)、第二舵机系统第二定位板(00132052)、第二舵机系统球体(0013206)、第二舵机系统连接架(0013207)，第二舵机系统伺服电机(0013201)的第二舵机系统伺服电机轴(00132011)插入第二舵机系统连接件(0013203)设有的安装孔内以使第二舵机系统伺服电机(0013201)与第二舵机系统连接件(0013203)的一端相连接，第二舵机系统连接件(0013203)的另一端设有的安装孔通过螺丝固定于第二舵机系统固定件(0013204)相对的一端，第二舵机系统固定件(0013204)的顶端为具有一定宽度和长度的水平面，第二舵机系统第一定位板(00132051)和第二舵机系统第二定位板(00132052)的下部设有的安装孔分别通过螺丝固定于第二舵机系统固定件(0013204)的一端的两侧，第二舵机系统第一定位板(00132051)的上部为向内具有一定弧度的第二舵机系统第一定位板弧形部(001320511)，第二舵机系统第二定位板(00132052)的上部为向内具有一定弧度的第二舵机系统第二定位板弧形部(001320521)，第一定位板弧形部(001320511)和第二舵机系统第二定位板弧形部(001320521)的位置相对，以使第二舵机系统球体(0013206)的底部固定于第二舵机系统第一定位板弧形部(001320511)、第二舵机系统第二定位板弧形部(001320521)以及第二舵机系统固定件(0013204)的顶端形成的空间内，第二舵机系统球体(0013206)的顶端设有具有一定长度的第二舵机系统球体凸出部(00132061)，第二舵机系统球体凸出部(00132061)插入第二舵机系统连接架(0013207)在第二舵机系统连接架凸出部(00132071)的底部设有的第二舵机系统连接架第二安装孔(001320712)内，第二舵机系统连接架(0013207)位于第二舵机系统连接架凸出部(00132071)外侧的一端设有的第二舵机系统连接架第一安装孔(001320711)通过螺丝固定安装于定标图案板(0011)的底部的指定位置上，第二舵机系统连接架(0013207)的另一端为垂直的第二舵机系统连接架安装部(00132072)，第二舵机系统连接架安装部(00132072)设有的第二舵机系统连接架第三安装孔(001320721)通过螺丝固定于定标图案板固定部(001101)的侧壁上；
27.第二舵机系统伺服电机(0013201)通过第二舵机系统伺服电机轴(00132011)带动第二舵机系统连接件(0013203)做水平往复运动，第二舵机系统连接件(0013203)进而带动第二舵机系统固定件(0013204)做水平往复运动，从而使得第二舵机系统球体(0013206)的底部通过在第二舵机系统第一定位板弧形部(001320511)、第二舵机系统第二定位板弧形部(001320521)以及第二舵机系统固定件(0013204)的顶端合围形成的空间内滚动，以使第二舵机系统连接架(0013207)带动定标图案板固定部(001101)以定标模块球体(0012)为中心做xy轴运动。
28.进一步地，第一舵机系统(00131)还包括第一舵机系统伺服电机第一固定件(00131021)和第一舵机系统伺服电机第二固定件(00131022)，第一舵机系统伺服电机第一固定件(00131021)和第一舵机系统伺服电机第二固定件(00131022)分别安装于第一舵机系统伺服电机(0013101)的两侧，第一舵机系统伺服电机第一固定件(00131021)和第一舵机系统伺服电机第二固定件(00131022)用于通过设有的安装孔将第一舵机系统伺服电机(0013101)固定于指定位置上。
29.进一步地，第二舵机系统(00132)还包括第二舵机系统伺服电机第一固定件(00132021)和第二舵机系统伺服电机第二固定件(00132022)，第二舵机系统伺服电机第一固定件(00132021)和第二舵机系统伺服电机第二固定件(00132022)分别安装于第二舵机系统伺服电机(0013201)的两侧，第二舵机系统伺服电机第一固定件(00132021)和第二舵机系统伺服电机第二固定件(00132022)用于通过设有的安装孔将第二舵机系统伺服电机(0013201)固定于指定位置上。
30.进一步地，升降台模块(004)包括升降台面(00401)、伸缩板(00402)、升降台面限位件(00403)、升降台模块第一支架(004041)、升降台模块第二支架(004042)、升降台面第一支架(004301)、升降台面第二支架(004302)、升降台面第三支架(004303)、升降台面第四支架(004304)、第一电动推杆(004401)、第二电动推杆(004402)、升降台模块定位件(004501)、升降台模块第一固定件(0045021)、升降台模块第二固定件(0045022)、升降台模块定位件第一固定架(0045031)、升降台模块定位件第二固定架(0045032)、升降台模块第一固定件固定架(0045033)、升降台模块第二固定件固定架(0045034)；
31.升降台面(00401)的中间位置设有具有一定面积的升降台面空位(004011)以容纳装入定标模块(001)，升降台模块第一支架(004041)和升降台模块第二支架(004042)的顶端分别位于升降台面限位件(00403)底部的两端，升降台模块第一支架(004041)和升降台模块第二支架(004042)的底端位于箱体(006)底部的指定位置上，伸缩板(00402)的顶端安装于升降台面(00401)的底端，升降台面限位件(00403)位于伸缩板(00402)的内侧，升降台面限位件(00403)与升降台面(00401)的底端相隔指定的距离，伸缩板(00402)跟随升降台面(00401)的升降拉伸或收缩，升降台面限位件(00403)用于限制升降台面(00401)下降至指定位置；
32.升降台面第一支架(004301)和升降台面第二支架(004302)交叉相接，升降台面第三支架(004303)和升降台面第四支架(004304)交叉相接，第一电动推杆(004401)位于升降台面第一支架(004301)底端的内侧，第二电动推杆(004402)位于升降台面第三支架(004303)底端的内侧，第一电动推杆(004401)和第二电动推杆(004402)安装于箱体(006)底部的指定位置上，升降台面第一支架(004301)的顶端设有的安装孔通过螺丝固定于升降台面(00401)底部的指定位置上，升降台面第一支架(004301)的底端通过升降台面第一支架合页(0043011)、升降台面第一支架滑块(0043012)以及升降台面第一支架直线导轨(0043013)安装于箱体(006)底部的指定位置上，升降台面第一支架合页(0043011)分别与升降台面第一支架(004301)的底端和升降台面第一支架滑块(0043012)的顶部相连接，升降台面第一支架滑块(0043012)底部嵌套于升降台面第一支架直线导轨(0043013)设有的滑动槽上，升降台面第一支架直线导轨(0043013)通过螺丝固定于箱体(006)的底部上，升降台模块第二支架(004042)的底端通过升降台面第二支架固定件(0043021)固定安装于箱
体(006)底部的指定位置上，升降台面第二支架(004302)的顶端通过升降台面第二支架合页(00430201)、升降台面第二支架滑块(00430202)、升降台面第二支架直线导轨(00430203)安装于升降台面(00401)底部的指定位置上，升降台面第二支架合页(00430201)分别与升降台面第二支架滑块(00430202)的顶端和升降台面第二支架滑块(00430202)的底部相连接，升降台面第二支架滑块(00430202)的顶部嵌套于升降台面第二支架直线导轨(00430203)设有的滑动槽上，升降台面第二支架直线导轨(00430203)通过螺丝固定于升降台面(00401)底部上，升降台面第三支架(004303)的顶端设有的安装孔通过螺丝固定于升降台面(00401)底部的指定位置上，升降台面第三支架(004303)的底端通过升降台面第三支架合页(0043031)、升降台面第三支架滑块(0043032)以及升降台面第三支架直线导轨(0043033)安装于箱体(006)底部的指定位置上，升降台面第三支架合页(0043031)分别与升降台面第三支架(004303)的底端和升降台面第三支架滑块(0043032)的顶部相连接，升降台面第三支架滑块(0043032)底部嵌套于升降台面第三支架直线导轨(0043033)设有的滑动槽上，升降台面第三支架直线导轨(0043033)通过螺丝固定于箱体(006)的底部上，升降台模块第四支架(004042)的底端通过升降台面第四支架固定件(0043021)固定安装于箱体(006)底部的指定位置上，升降台面第四支架(004304)的顶端通过升降台面第四支架合页(00430401)、升降台面第四支架滑块(00430402)、升降台面第四支架直线导轨(00430403)安装于升降台面(00401)底部的指定位置上，升降台面第四支架合页(00430401)分别与升降台面第四支架滑块(00430402)的顶端和升降台面第四支架滑块(00430402)的底部相连接，升降台面第四支架滑块(00430402)的顶部嵌套于升降台面第四支架直线导轨(00430403)设有的滑动槽上，升降台面第四支架直线导轨(00430403)通过螺丝固定于升降台面(00401)底部上；
33.第一电动推杆(004401)通过推动升降台面第一支架(004301)的底端沿着升降台面第一支架直线导轨(0043013)、升降台面第二支架(004302)的顶端沿着升降台面第二支架直线导轨(00430203)运动，第二电动推杆(004402)通过推动升降台面第三支架(004303)的底端沿着升降台面第三支架直线导轨(0043033)、升降台面第四支架(004304)的顶端沿着升降台面第四支架直线导轨(00430403)运动，从而实现升降台面(00401)的升降。
34.进一步地，升降台模块定位件第一固定架(0045031)和升降台模块定位件第二固定架(0045032)分别位于升降台模块定位件(004501)底部的两端以支撑升降台模块定位件(004501)，升降台模块第一固定件固定架(0045033)位于升降台模块第一固定件(0045021)的底部以支撑升降台模块第一固定件(0045021)，升降台模块第二固定件固定架(0045034)位于升降台模块第二固定件(0045022)的底部以支撑升降台模块第二固定件(0045022)，升降台模块定位件(004501)用于固定定标模块球体(0012)，升降台模块第一固定件(0045021)用于固定第一舵机系统伺服电机(0013101)，升降台模块第二固定件(0045022)用于固定第二舵机系统伺服电机(0013201)。
35.进一步地，升降台模块第一固定件(0045021)设有第一u型槽(00450211)用于固定第一舵机系统伺服电机(0013101)。
36.进一步地，升降台模块第二固定件(0045022)设有第二u型槽(00450221)用于固定第二舵机系统伺服电机(0013201)。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的一种小型动物行为研究
实验箱，用于提供小型动物3d行为特征识别和研究，主要包括：用于视场空间坐标初始化计算的定标模块，用于从不同角度采集沿中心水平xy轴线做倾斜运动的定标图案板的图案为通过相应算法确定视场范围内的空间初始坐标定位提供依据以及从不同角度捕捉视场内小型动物的活动图像为通过相应算法定位小型动物身体各部分的空间坐标提供依据的图像采集模块，用于刺激小型动物活动的声光刺激模块，以及容纳定标模块、图像采集模块和声光刺激模块的箱体，定标模块、图像采集模块以及声光刺激模块之间的距离可调，箱体可设置前后开门或四周均可开门；本发明通过构建一个完整独立的、具有综合功能并带有一定扩展性的小型动物行为研究实验箱体，从而解决了目前尚无合适的用于提供小型动物3d行为特征识别和研究的采集视觉图像的设备的问题。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的外观示意图。
40.图2是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的外观另一方向示意图。
41.图3是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的外观另一方向示意图。
42.图4是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的外观另一方向示意图。
43.图5是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的部分结构示意图。
44.图6是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的部分结构另一方向示意图。
45.图7是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块与升降台模块示意图。
46.图8是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块与升降台模块另一方向示意图。
47.图9是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块示意图。
48.图10是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块另一方向示意图。
49.图11是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块另一方向示意图。
50.图12是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块分解示意图。
51.图13是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块分解另一方向示意图。
52.图14是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块的第一舵机系统示意图。
53.图15是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块的第一舵机系统另一方向示意图。
54.图16是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块的第一舵机系统分解示意图。
55.图17是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块的第一舵机系统分解另一方向示意图。
56.图18是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块的第二舵机系统示意图。
57.图19是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块的第二舵机系统另一方向示意图。
58.图20是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块的第二舵机系统分解示意图。
59.图21是本发明提供的一种小型动物行为研究实验箱的定标模块的第二舵机系统分解另一方向示意图。
60.图22是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的升降台模块示意图。
61.图23是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的升降台模块另一方向示意图。
62.图24是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的升降台模块分解示意图。
63.图25是本发明实施例一提供的一种小型动物行为研究实验箱的升降台模块分解另一方向示意图。
64.图26是本发明实施例二提供的一种小型动物行为研究实验箱的外观示意图。
65.图27是本发明实施例二提供的一种小型动物行为研究实验箱的外观另一方向示意图。
66.图28是本发明实施例二提供的一种小型动物行为研究实验箱的部分结构示意图。
67.图29是本发明实施例二提供的一种小型动物行为研究实验箱的部分结构另一方向示意图。
68.图30是本发明实施例二提供的一种小型动物行为研究实验箱的支撑台模块示意图。
69.图31是本发明实施例二提供的一种小型动物行为研究实验箱的支撑台模块另一方向示意图。
70.图32是本发明实施例二提供的一种小型动物行为研究实验箱的支撑台模块分解示意图。
71.图33是本发明实施例二提供的一种小型动物行为研究实验箱的支撑台模块分解另一方向示意图。
具体实施方式
72.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
73.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
74.以下结合附图与具体实施例，对本发明的技术方案做详细的说明。
75.参照图1至图33所示，为本发明提供的较佳实施例。
76.实施例一：
77.参照图1至图13，本发明提出的一种小型动物行为研究实验箱，用于提供小型动物3d行为特征识别和研究，包括：
78.定标模块001，用于视场空间坐标初始化计算，定标模块001包括定标图案板0011、定标图案板连接件00111、定标模块球体0012、第一舵机系统00131、第二舵机系统00132，定标图案板0011通过底部设有凸出的定标图案板固定部001101与定标图案板连接件00111相连接，定标图案板连接件00111通过底部设有的圆柱形的定标图案板连接件凸出部001111插入定标模块球体0012的顶部设有的定标模块球体安装孔00121内，第一舵机系统00131安装于定标图案板固定部001101的一侧，第二舵机系统00132安装于定标图案板固定部001101的另一侧；第一舵机系统00131和第二舵机系统00132用于驱动定标图案板0011沿xy轴倾斜，定标图案板0011通过定标图案板连接件00111带动定标模块球体0012在水平面滚动，以使定标图案板0011实现沿中心水平xy轴线做倾斜运动；
79.图像采集模块002，用于实验开始前从不同角度采集沿中心水平xy轴线做倾斜运动的定标图案板0011的图案为通过相应算法确定视场范围内的空间初始坐标定位提供依据，还用于实验开始后从不同角度捕捉视场内小型动物的活动图像为通过相应算法定位小型动物身体各部分的空间坐标提供依据；图像采集模块002包括至少三个图像采集设备，以实现通过不同角度采集定标图案板0011在不同运动方向的图案以及从不同角度捕捉视场内小型动物的活动图像；所述图像采集设备为同步相机或摄像机，通过云台安装于指定位置上；
80.声光刺激模块003，用于提供可控制的声音强度/频率、可调整的光照强度、色彩或者图案，以刺激小型动物活动；声光刺激模块003为显示器或者指定的专业设备；
81.升降台模块004，用于安装定标模块001，定标模块001位于升降台模块004的升降台面00401中间设有的升降台面空位004011处；
82.计算机005，用于安装实验所需的控制系统及相应算法；
83.打标控制盒007，用于接入外部设备以给予小型动物指定的刺激并作出标记；
84.箱体006，箱体006由支架和外壳构成，用于容纳、固定及安装定标模块001、图像采集模块002、声光刺激模块003、升降台模块004、计算机005、打标控制盒007；升降台模块004和计算机005安装于箱体006的底部，图像采集模块002安装于箱体006内部四周支架的指定位置上，声光刺激模块003吊装于箱体006的顶部下面；
85.第一控制按钮0131、第二控制按钮0132，第一控制按钮0131和第二控制按钮0132安装于箱体006朝外的支架上，第一控制按钮0131用于启动或停止声光刺激模块003进入或退出工作状态；第二控制按钮0132用于启动或停止安装于箱体006一侧壁的风扇012，风扇012用于为箱体006内的小型动物提供空气；
86.监视器010)，用于监视箱体006内的小型动物，监视器010)通过监视器支架011安装于箱体006的外顶部；
87.盖板014，盖板014放置于定标图案板0011上面，用于在小型动物实验时遮盖定标图案板0011；
88.脚轮008，用于协助箱体006移动，脚轮008安装于箱体006的外底部四周。
89.所述小型动物行为研究实验箱的工作原理如下所述：
90.首先，将图像采集模块002安装于箱体006内部的指定位置，图像采集模块002所包含的图像采集设备的数量可根据需要增加，要求的实验结果精度越高，需要的图像采集设备的数量就越多；
91.接着，进行定标流程：将盖板014从定标图案板0011上面拿开，升降台模块004下降，使得定标模块001从升降台面空位004011穿出位于升降台面00401上面，计算机005安装的控制系统控制第一舵机系统00131和第二舵机系统00132驱动定标图案板0011沿xy轴倾斜，定标图案板0011通过定标图案板连接件00111带动定标模块球体0012在水平面滚动，这样，定标图案板0011就沿着中心水平xy轴线做不同角度的倾斜运动，图像采集模块002安装于不同角度的图像采集设备拍摄处于不同角度的定标图案板0011上的图像并将图像传送至计算机005，计算机005安装的相应算法根据定标图案板0011的同一图案投射到不同位置和角度的图像采集设备所传送的图像，即可确定该空间点的具体坐标，因此，通过定标模块001、图像采集模块002以及相应算法就可计算出视场范围内的空间坐标，从而实现视场空间坐标的初始化；计算完毕后，升降台模块004上升，使得定标图案板0011与升降台面00401处于同一水平面，再将盖板014覆盖于定标图案板0011上面；
92.上述定标流程完毕后，将小型动物活动框放置于升降台面00401和/或盖板014上，再将用于实验的小型动物放置于小型动物活动框内，关上箱体006的前门0061，实验人员同时或分别按下第一控制按钮0131和/或第二控制按钮0132启动声光刺激模块003和/或风扇012，并通过打标控制盒007接入指定的设备，以按照实验方案给予小型动物指定的刺激，图像采集模块002安装于不同角度的图像采集设备从不同角度捕捉视场内小型动物的活动图像并将图像传送至计算机005，计算机005安装的相应算法根据之前通过定标图案板0011计算出的视场空间坐标初始值并结合小型动物的活动图像，即可定位出小型动物身体各部分的空间坐标；操作人员可通过监视器010)观察箱体006内的小型动物实验情况；
93.实验结束后，打开前门0061取出小型动物；
94.如果下次实验为了清晰捕获特定角度的图像，可在所需角度位置添加额外图像采集设备；并且，为了提高图像采集设备的空间坐标定位精度，在每次调整图像采集设备的固定位置后，需要采用定标模块001重新标定视场范围内的空间坐标，也就是说，需要重新进行上述定标流程；此外，为了适应各类研究需要，可在箱体006内添加其他研究项目所需的附属装置，如红外灯、各类传感器、其他刺激设备和配套的打标装置(如光点标记)等。
95.上述技术方案提供的一种小型动物行为研究实验箱，用于提供小型动物3d行为特
征识别和研究，主要包括：用于视场空间坐标初始化计算的定标模块，用于从不同角度采集沿中心水平xy轴线做倾斜运动的定标图案板的图案为通过相应算法确定视场范围内的空间初始坐标定位提供依据以及从不同角度捕捉视场内小型动物的活动图像为通过相应算法定位小型动物身体各部分的空间坐标提供依据的图像采集模块，用于刺激小型动物活动的声光刺激模块，以及容纳定标模块、图像采集模块和声光刺激模块的箱体，定标模块、图像采集模块以及声光刺激模块之间的距离可调，箱体可设置前后开门或四周均可开门；本发明通过构建一个完整独立的、具有综合功能并带有一定扩展性的小型动物行为研究实验箱体，从而解决了目前尚无合适的用于提供小型动物3d行为特征识别和研究的采集视觉图像的设备的问题。
96.作为本发明的一种实施方式，定标图案板0011为印刷有特定图案的刚性板或产生特定图案的显示器。
97.参照图14至图17，第一舵机系统00131包括第一舵机系统伺服电机0013101、第一舵机系统连接件0013103、第一舵机系统固定件0013104、第一舵机系统第一定位板00131051、第一舵机系统第二定位板00131052、第一舵机系统球体0013106、第一舵机系统连接架0013107，第一舵机系统伺服电机0013101的第一舵机系统伺服电机轴00131011插入第一舵机系统连接件0013103设有的安装孔内以使第一舵机系统伺服电机0013101与第一舵机系统连接件0013103的一端相连接，第一舵机系统连接件0013103的另一端设有的安装孔通过螺丝固定于第一舵机系统固定件0013104相对的一端，第一舵机系统固定件0013104的顶端为具有一定宽度和长度的水平面，第一舵机系统第一定位板00131051和第一舵机系统第二定位板00131052的下部设有的安装孔分别通过螺丝固定于第一舵机系统固定件0013104的一端的两侧，第一舵机系统第一定位板00131051的上部为向内具有一定弧度的第一舵机系统第一定位板弧形部001310511，第一舵机系统第二定位板00131052的上部为向内具有一定弧度的第一舵机系统第二定位板弧形部001310521，第一定位板弧形部001310511和第一舵机系统第二定位板弧形部001310521的位置相对，以使第一舵机系统球体0013106的底部固定于第一舵机系统第一定位板弧形部001310511、第一舵机系统第二定位板弧形部001310521以及第一舵机系统固定件0013104的顶端形成的空间内，第一舵机系统球体0013106的顶端设有具有一定长度的第一舵机系统球体凸出部00131061，第一舵机系统球体凸出部00131061插入第一舵机系统连接架0013107在第一舵机系统连接架凸出部00131071的底部设有的第一舵机系统连接架第二安装孔001310712内，第一舵机系统连接架0013107位于第一舵机系统连接架凸出部00131071外侧的一端设有的第一舵机系统连接架第一安装孔001310711通过螺丝固定安装于定标图案板0011的底部的指定位置上，第一舵机系统连接架0013107的另一端为垂直的第一舵机系统连接架安装部00131072，第一舵机系统连接架安装部00131072在l型底部设有的第一舵机系统连接架第三安装孔001310721通过螺丝固定于定标图案板固定部001101的底部；
98.第一舵机系统伺服电机0013101通过第一舵机系统伺服电机轴00131011带动第一舵机系统连接件0013103做水平往复运动，第一舵机系统连接件0013103进而带动第一舵机系统固定件0013104做水平往复运动，从而使得第一舵机系统球体0013106的底部通过在第一舵机系统第一定位板弧形部001310511、第一舵机系统第二定位板弧形部001310521以及第一舵机系统固定件0013104的顶端合围形成的空间内滚动，以使第一舵机系统连接架
0013107带动定标图案板固定部001101以定标模块球体0012为中心做xy轴运动；
99.第一舵机系统00131还包括第一舵机系统伺服电机第一固定件00131021和第一舵机系统伺服电机第二固定件00131022，第一舵机系统伺服电机第一固定件00131021和第一舵机系统伺服电机第二固定件00131022分别安装于第一舵机系统伺服电机0013101的两侧，第一舵机系统伺服电机第一固定件00131021和第一舵机系统伺服电机第二固定件00131022用于通过设有的安装孔将第一舵机系统伺服电机0013101固定于指定位置上。
100.参照图18至图21，第二舵机系统00132包括第二舵机系统伺服电机0013201、第二舵机系统连接件0013203、第二舵机系统固定件0013204、第二舵机系统第一定位板00132051、第二舵机系统第二定位板00132052、第二舵机系统球体0013206、第二舵机系统连接架0013207，第二舵机系统伺服电机0013201的第二舵机系统伺服电机轴00132011插入第二舵机系统连接件0013203设有的安装孔内以使第二舵机系统伺服电机0013201与第二舵机系统连接件0013203的一端相连接，第二舵机系统连接件0013203的另一端设有的安装孔通过螺丝固定于第二舵机系统固定件0013204相对的一端，第二舵机系统固定件0013204的顶端为具有一定宽度和长度的水平面，第二舵机系统第一定位板00132051和第二舵机系统第二定位板00132052的下部设有的安装孔分别通过螺丝固定于第二舵机系统固定件0013204的一端的两侧，第二舵机系统第一定位板00132051的上部为向内具有一定弧度的第二舵机系统第一定位板弧形部001320511，第二舵机系统第二定位板00132052的上部为向内具有一定弧度的第二舵机系统第二定位板弧形部001320521，第一定位板弧形部001320511和第二舵机系统第二定位板弧形部001320521的位置相对，以使第二舵机系统球体0013206的底部固定于第二舵机系统第一定位板弧形部001320511、第二舵机系统第二定位板弧形部001320521以及第二舵机系统固定件0013204的顶端形成的空间内，第二舵机系统球体0013206的顶端设有具有一定长度的第二舵机系统球体凸出部00132061，第二舵机系统球体凸出部00132061插入第二舵机系统连接架0013207在第二舵机系统连接架凸出部00132071的底部设有的第二舵机系统连接架第二安装孔001320712内，第二舵机系统连接架0013207位于第二舵机系统连接架凸出部00132071外侧的一端设有的第二舵机系统连接架第一安装孔001320711通过螺丝固定安装于定标图案板0011的底部的指定位置上，第二舵机系统连接架0013207的另一端为垂直的第二舵机系统连接架安装部00132072，第二舵机系统连接架安装部00132072设有的第二舵机系统连接架第三安装孔001320721通过螺丝固定于定标图案板固定部001101的侧壁上；
101.第二舵机系统伺服电机0013201通过第二舵机系统伺服电机轴00132011带动第二舵机系统连接件0013203做水平往复运动，第二舵机系统连接件0013203进而带动第二舵机系统固定件0013204做水平往复运动，从而使得第二舵机系统球体0013206的底部通过在第二舵机系统第一定位板弧形部001320511、第二舵机系统第二定位板弧形部001320521以及第二舵机系统固定件0013204的顶端合围形成的空间内滚动，以使第二舵机系统连接架0013207带动定标图案板固定部001101以定标模块球体0012为中心做xy轴运动；
102.第二舵机系统00132还包括第二舵机系统伺服电机第一固定件00132021和第二舵机系统伺服电机第二固定件00132022，第二舵机系统伺服电机第一固定件00132021和第二舵机系统伺服电机第二固定件00132022分别安装于第二舵机系统伺服电机0013201的两侧，第二舵机系统伺服电机第一固定件00132021和第二舵机系统伺服电机第二固定件
00132022用于通过设有的安装孔将第二舵机系统伺服电机0013201固定于指定位置上。
103.参照图22至图25，升降台模块004包括升降台面00401、伸缩板00402、升降台面限位件00403、升降台模块第一支架004041、升降台模块第二支架004042、升降台面第一支架004301、升降台面第二支架004302、升降台面第三支架004303、升降台面第四支架004304、第一电动推杆004401、第二电动推杆004402、升降台模块定位件004501、升降台模块第一固定件0045021、升降台模块第二固定件0045022、升降台模块定位件第一固定架0045031、升降台模块定位件第二固定架0045032、升降台模块第一固定件固定架0045033、升降台模块第二固定件固定架0045034；
104.升降台面00401的中间位置设有具有一定面积的升降台面空位004011以容纳装入定标模块001，升降台模块第一支架004041和升降台模块第二支架004042的顶端分别位于升降台面限位件00403底部的两端，升降台模块第一支架004041和升降台模块第二支架004042的底端位于箱体006底部的指定位置上，伸缩板00402的顶端安装于升降台面00401的底端，升降台面限位件00403位于伸缩板00402的内侧，升降台面限位件00403与升降台面00401的底端相隔指定的距离，伸缩板00402跟随升降台面00401的升降拉伸或收缩，升降台面限位件00403用于限制升降台面00401下降至指定位置；
105.升降台面第一支架004301和升降台面第二支架004302交叉相接，升降台面第三支架004303和升降台面第四支架004304交叉相接，第一电动推杆004401位于升降台面第一支架004301底端的内侧，第二电动推杆004402位于升降台面第三支架004303底端的内侧，第一电动推杆004401和第二电动推杆004402安装于箱体006底部的指定位置上，升降台面第一支架004301的顶端设有的安装孔通过螺丝固定于升降台面00401底部的指定位置上，升降台面第一支架004301的底端通过升降台面第一支架合页0043011、升降台面第一支架滑块0043012以及升降台面第一支架直线导轨0043013安装于箱体006底部的指定位置上，升降台面第一支架合页0043011分别与升降台面第一支架004301的底端和升降台面第一支架滑块0043012的顶部相连接，升降台面第一支架滑块0043012底部嵌套于升降台面第一支架直线导轨0043013设有的滑动槽上，升降台面第一支架直线导轨0043013通过螺丝固定于箱体006的底部上，升降台模块第二支架004042的底端通过升降台面第二支架固定件0043021固定安装于箱体006底部的指定位置上，升降台面第二支架004302的顶端通过升降台面第二支架合页00430201、升降台面第二支架滑块00430202、升降台面第二支架直线导轨00430203安装于升降台面00401底部的指定位置上，升降台面第二支架合页00430201分别与升降台面第二支架滑块00430202的顶端和升降台面第二支架滑块00430202的底部相连接，升降台面第二支架滑块00430202的顶部嵌套于升降台面第二支架直线导轨00430203设有的滑动槽上，升降台面第二支架直线导轨00430203通过螺丝固定于升降台面00401底部上，升降台面第三支架004303的顶端设有的安装孔通过螺丝固定于升降台面00401底部的指定位置上，升降台面第三支架004303的底端通过升降台面第三支架合页0043031、升降台面第三支架滑块0043032以及升降台面第三支架直线导轨0043033安装于箱体006底部的指定位置上，升降台面第三支架合页0043031分别与升降台面第三支架004303的底端和升降台面第三支架滑块0043032的顶部相连接，升降台面第三支架滑块0043032底部嵌套于升降台面第三支架直线导轨0043033设有的滑动槽上，升降台面第三支架直线导轨0043033通过螺丝固定于箱体006的底部上，升降台模块第四支架004042的底端通过升降台面第四支架
固定件0043021固定安装于箱体006底部的指定位置上，升降台面第四支架004304的顶端通过升降台面第四支架合页00430401、升降台面第四支架滑块00430402、升降台面第四支架直线导轨00430403安装于升降台面00401底部的指定位置上，升降台面第四支架合页00430401分别与升降台面第四支架滑块00430402的顶端和升降台面第四支架滑块00430402的底部相连接，升降台面第四支架滑块00430402的顶部嵌套于升降台面第四支架直线导轨00430403设有的滑动槽上，升降台面第四支架直线导轨00430403通过螺丝固定于升降台面00401底部上；
106.第一电动推杆004401通过推动升降台面第一支架004301的底端沿着升降台面第一支架直线导轨0043013、升降台面第二支架004302的顶端沿着升降台面第二支架直线导轨00430203运动，第二电动推杆004402通过推动升降台面第三支架004303的底端沿着升降台面第三支架直线导轨0043033、升降台面第四支架004304的顶端沿着升降台面第四支架直线导轨00430403运动，从而实现升降台面00401的升降。
107.具体地，升降台模块定位件第一固定架0045031和升降台模块定位件第二固定架0045032分别位于升降台模块定位件004501底部的两端以支撑升降台模块定位件004501，升降台模块第一固定件固定架0045033位于升降台模块第一固定件0045021的底部以支撑升降台模块第一固定件0045021，升降台模块第二固定件固定架0045034位于升降台模块第二固定件0045022的底部以支撑升降台模块第二固定件0045022，升降台模块定位件004501用于固定定标模块球体0012，升降台模块第一固定件0045021用于固定第一舵机系统伺服电机0013101，升降台模块第二固定件0045022用于固定第二舵机系统伺服电机0013201。
108.优选地，升降台模块第一固定件0045021设有第一u型槽00450211用于固定第一舵机系统伺服电机0013101。
109.优选地，升降台模块第二固定件0045022设有第二u型槽00450221用于固定第二舵机系统伺服电机0013201。
110.实施例一中，图像采集模块002的高度能够沿着箱体006内部四周的立柱进行调整，声光刺激模块003的高度不可调，声光刺激模块003与实验动物的距离调整通过调整升降台面00401的高度实现。
111.实施例二：
112.本发明还提供了一种四周均可开门的小型动物行为研究实验箱，如图26至图29所示，实施例二箱体101为大箱体，四周均可开门，声光刺激模块003通过可升降式导轨结构悬挂于实施例二箱体101的顶部，图像采集模块002安装于实施例二箱体101内部四周的直线导轨上并且能够沿着直线导轨调整高度，计算机005外置以节省实施例二箱体101的内部空间；定标模块001通过支撑台模块102设置为可移除模块，即：实验前进行定标流程时，定标模块001放置于支撑台模块102上面，支撑台模块102放置于实施例二箱体101的底部，以实现定标流程；定标流程结束后，将定标模块001和支撑台模块102取出，为实验动物留出最大的空间。
113.参照图30至图33，支撑台模块102包括支撑面板1021、支撑面板第一固定脚10211、支撑面板第二固定脚10212、支撑面板第三固定脚10213、支撑面板第四固定脚10214以及支撑面板固定件1022，支撑面板第一固定脚10211、支撑面板第二固定脚10212、支撑面板第三固定脚10213、支撑面板第四固定脚10214分别安装于支撑面板1021的底部的四周，支撑面
板固定件1022安装于支撑面板1021的底部的中心位置，支撑面板固定件1022的底部设有支撑面板固定件凸出部10221，支撑面板固定件凸出部10221与支撑面板第一固定脚10211、支撑面板第二固定脚10212、支撑面板第三固定脚10213、支撑面板第四固定脚10214一定固定支撑面板1021的位置，支撑面板1021的一端设有支撑面板u型槽10215用于安装定标模块001；具体地，第一舵机系统伺服电机0013101通过安装于两侧的第一舵机系统伺服电机第一固定件00131021和第一舵机系统伺服电机第二固定件00131022固定于支撑面板u型槽10215一端，第二舵机系统伺服电机0013201通过安装于两侧的第二舵机系统伺服电机第一固定件00132021和第二舵机系统伺服电机第二固定件00132022固定于支撑面板u型槽10215的另一端，定标模块球体0012插入支撑面板1021上设有的安装孔内滚动，以实现定标流程。
114.实施例二中，图像采集模块002的高度能够沿着箱体006内部四周的立柱进行调整，声光刺激模块003的高度可调，定标模块001可移除。
115.实施例二的优点是实验所需的内部空间增大，所有配套设施外置，对内部实验影响降低至最小。
116.本发明技术方案所涉及的图像采集模块002、声光刺激模块003、打标控制盒007，以及相应算法和控制系统均采用已有的、公开的产品或技术，本领域技术人员根据本发明技术方案所描述的功能，能够轻易地找到已有的、公开的产品或技术实现。
117.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。