專利名稱：一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域，特別涉及一種醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物全自動(dòng)電擊暈設(shè)備。
背景技術(shù)：
在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)過程中，通常要先將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(小鼠、大鼠、豚鼠、兔、貓等)預(yù)先麻醉或處死。以往麻醉和處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的方法有(1)藥物注射法將藥物通過注射的方式注入動(dòng)物體內(nèi)，使動(dòng)物麻醉或致死。(2)藥物吸入法揮發(fā)性麻醉劑或有毒氣體經(jīng)呼吸道進(jìn)入體內(nèi)而導(dǎo)致動(dòng)物麻醉或致死。(3)空氣栓塞法將空氣由靜脈注入，造成缺氧，致使動(dòng)物窒息而死。(4)頸椎脫白法用外力將動(dòng)物頸椎脫白，使脊髓與腦髓斷開，致使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡。(5) 放血法根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物采用摘眼球大量放血致死，一次采取大量心臟血液致死或頸動(dòng)脈、股動(dòng)脈放血致死。(6)斷頭法使用斷頭器快速切斷延髓，使頭顱與身體迅速分離致死。上訴方法存在的問題有(1)藥物注射法的藥物劑量及麻醉深度不易掌握。常出現(xiàn)因劑量不夠而致使動(dòng)物長時(shí)間無法進(jìn)入麻醉狀態(tài)或在實(shí)驗(yàn)中途提前清醒，更有甚者，因藥物過度直接導(dǎo)致動(dòng)物死亡。此外，研究表明麻醉藥物對(duì)發(fā)育中的小鼠、大鼠、猴子等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物具有神經(jīng)毒性。(2)藥物吸入法常采用二氧化碳?xì)怏w、乙醚或氯仿等，其中由于乙醚可燃燒或爆炸，而氯仿也具有很強(qiáng)的毒性，因此實(shí)驗(yàn)人員在操作時(shí)具有一定的危險(xiǎn)性。如果動(dòng)物用乙醚處死，還需要有專門的設(shè)備和程序，可以儲(chǔ)存和處理尸體，增加了實(shí)驗(yàn)成本。(3)空氣栓塞法能使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物迅速死亡，但伴有抽搐、角弓反張、瞳孔擴(kuò)大、嘶叫等現(xiàn)象。(4)頸椎脫臼法要求操作者技術(shù)嫻熟，否則因力度掌握不夠，不能一次脫位而增加動(dòng)物的痛苦。(5) 放血法操作復(fù)雜，耗時(shí)多，且易發(fā)生溶血現(xiàn)象。(6)斷頭法實(shí)施起來較殘忍，如果對(duì)動(dòng)物標(biāo)本無菌條件要求高時(shí)，此方法很難達(dá)到無菌要求。(7)動(dòng)物福利是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠的重要保證。上訴麻醉及處死方法在不同程度上令動(dòng)物處于痛苦或受傷害的應(yīng)激狀態(tài)下，對(duì)臟器和組織細(xì)胞各階段生理生化反應(yīng)產(chǎn)生影響，進(jìn)而降低實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備。減少了在麻醉和處死過程中給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物帶來的痛苦和傷害，并在減少實(shí)驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，提高了實(shí)驗(yàn)人員操作的安全性。該設(shè)備采用流水線的工作方式，不僅自動(dòng)化程度高、使用安全可靠，而且在確保實(shí)驗(yàn)動(dòng)物被電擊暈的同時(shí)，也滿足了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的福利要求。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備包括上料機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、電擊裝置、心率檢測裝置、稱重裝置、分選機(jī)構(gòu)、人機(jī)交互模塊和單片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的底座上從上到下安裝有將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物逐個(gè)推送到輸送機(jī)構(gòu)入口處的上料機(jī)構(gòu)、對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行精確輸送的輸送機(jī)構(gòu)和將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物按照心率和體重進(jìn)行分選歸類的分選機(jī)構(gòu)，其中上料機(jī)構(gòu)位于輸送機(jī)構(gòu)入口處的正上方，分選機(jī)構(gòu)位于輸送機(jī)構(gòu)出口處的正下方；輸送機(jī)構(gòu)從左至右安裝有對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部進(jìn)行電擊的電擊裝置和測量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊后心率的心率檢測裝置，用于測量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體重的稱重裝置位于心率檢測裝置的正下方；用于用戶輸入指令、實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊后心率和體重測量結(jié)果的人機(jī)交互模塊和用于采集傳感器輸入信號(hào)，并對(duì)電機(jī)、氣缸和氣爪的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的單片機(jī)控制系統(tǒng)相連接。所述的上料機(jī)構(gòu)包括Y形輸送滑槽、動(dòng)物放置盒、推送氣缸和熱釋電紅外傳感器， 其中所述的Y形輸送滑槽位于推送氣缸的正上方，推送氣缸的活塞裝有能夠阻擋動(dòng)物放置盒沿Y形輸送滑槽滑動(dòng)的擋板；所述的用于檢測推送氣缸的活塞處是否有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物接近的熱釋電紅外傳感器安裝在推送料道的一側(cè)；所述的動(dòng)物放置盒包括限制實(shí)驗(yàn)動(dòng)物位置的內(nèi)盒體和外蓋，且內(nèi)盒體的一短側(cè)面開有能讓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部自由通過的圓孔，同時(shí)外蓋的上底面開有能讓脈搏傳感器進(jìn)入的圓孔。所述的輸送機(jī)構(gòu)包括光電傳感器、隔離板、輸送鏈、鏈輪、輸送伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器， 其中所述的輸送伺服電機(jī)安裝在底座上，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器和鏈輪軸聯(lián)接；所述的輸送鏈安裝在鏈輪軸上的鏈輪上；所述的用于將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物等間距隔開的隔離板安裝在輸送鏈的附板上，且其下方開有能讓支撐板自由通過的方孔；所述的用于檢測輸送鏈所處位置的光電傳感器通過支架安裝在底座上。所述的電擊裝置包括Y方向夾緊氣缸、電極、夾緊滑塊、Z方向移動(dòng)單元和光電傳感器，其中所述的用于將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部夾緊定位的夾緊滑塊安裝在底座的滑軌上；所述的夾緊氣缸安裝在夾緊滑塊的一側(cè)，其活塞通過和夾緊滑塊聯(lián)接可以帶動(dòng)夾緊滑塊夾緊位于隔離板之間的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的頭部；所述的安裝在Z方向移動(dòng)單元上的電極共有三個(gè)，一個(gè)電極位于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的正上方，另外兩個(gè)安裝在夾緊滑塊的側(cè)夾板上的電極位于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的兩側(cè)；所述的用于檢測實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部所處位置的光電傳感器安裝在夾緊滑塊的側(cè)夾板上。所述的心率檢測裝置包括Z方向移動(dòng)單元和壓電式脈搏傳感器，其中所述的安裝在Z方向移動(dòng)單元上的壓電式脈搏傳感器位于動(dòng)物放置盒外蓋上底面圓孔的正上方。所述的稱重裝置包括秤盤和稱重傳感器，其中秤盤通過螺栓和稱重傳感器連接， 并在高度方向上和支撐板對(duì)齊。所述的分選機(jī)構(gòu)包括分選氣爪、Y方向移動(dòng)單元、分選氣缸、滾珠絲桿工作臺(tái)、裝料盤、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、滾珠絲桿和接近開關(guān)，其中所述的分選氣缸安裝在Y方向移動(dòng)單元上，其活塞可以將分選氣爪中抓取的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物推送到裝料盤的正上方；所述的用于抓取和釋放實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的分選氣爪安裝Y方向移動(dòng)單元的滑軌上；所述的步進(jìn)電機(jī)安裝在底座上，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器和滾珠絲桿聯(lián)接；所述的裝料盤安裝在滾珠絲桿工作臺(tái)上；所述的用于檢測滾珠絲桿工作臺(tái)所處位置的接近開關(guān)通過支架安裝在底座上。本發(fā)明的工作流程主要包括以下步驟 1)程序初始化
系統(tǒng)電源開啟之后，單片機(jī)進(jìn)行一系列的初始化工作，包括各個(gè)寄存器中狀態(tài)變量、數(shù)值的初始化以及I/O 口的初始化工作。2)推送氣缸推送實(shí)驗(yàn)動(dòng)物至輸送鏈中
程序初始化之后，單片機(jī)開始循環(huán)的檢測用戶是否有指令輸入，一旦檢測到用戶按下啟動(dòng)按鈕之后，設(shè)備開始工作，并通過安裝在推送料道一側(cè)的熱釋電紅外傳感器來檢測推送氣缸的活塞處是否有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，當(dāng)推送氣缸的活塞處有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，并且輸送鏈停止時(shí)，推送氣缸推送實(shí)驗(yàn)動(dòng)物至輸送鏈中。3 )輸送伺服電機(jī)啟動(dòng)，輸送鏈開始輸送
單片機(jī)通過I/O 口向輸送伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送一定數(shù)目的PTO脈沖來控制輸送伺服電機(jī)轉(zhuǎn)過一定的角度，從而帶動(dòng)輸送鏈移動(dòng)一定的距離，并且這個(gè)距離和隔離板中心之間的距離相等，其中輸送鏈通過光電傳感器來判斷所處的位置，并通過輸送伺服電機(jī)帶動(dòng)輸送鏈循環(huán)地轉(zhuǎn)動(dòng)來使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物逐一到達(dá)指定的位置。4)輸送伺服電機(jī)停止，夾緊滑塊定位夾緊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物到達(dá)電擊位置之后，夾緊氣缸通過夾緊滑塊帶動(dòng)側(cè)夾板來夾緊定位實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的頭部。5) Z方向移動(dòng)單元帶動(dòng)電極下降，電擊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
Z方向移動(dòng)單元帶動(dòng)其上的電極下降，直至電極夾緊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的頭部的正上方，位于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部兩側(cè)的電極通過夾緊滑塊來夾緊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的兩側(cè)，電擊裝置首先通過電極來檢測實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部阻值的大小，再根據(jù)檢測到的阻值大小來調(diào)整電擊的電壓，使通過實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的電流一致，同時(shí)通過控制電極的通電時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物被暫時(shí)擊暈。6)輸送伺服電機(jī)啟動(dòng)，輸送實(shí)驗(yàn)動(dòng)物到下一檢測工位
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊結(jié)束之后，輸送伺服電機(jī)重新啟動(dòng)，并重新帶動(dòng)輸送鏈移動(dòng)一定的距離， 輸送實(shí)驗(yàn)動(dòng)物到心率檢測和稱重位置。7)停止輸送，心率檢測裝置和稱重裝置開始檢測
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物到達(dá)指定位置之后，稱重傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)過濾波和放大之后輸入到單片機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中，單片機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之后，可以計(jì)算出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的體重。稱重結(jié)束之后，Z方向移動(dòng)單元帶動(dòng)其上的壓電式脈搏傳感器下降至動(dòng)物放置盒外蓋上底面的圓孔處，并壓緊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，單片機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算壓電式脈搏傳感器輸出脈沖的頻率，即可得出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的心率值。8)測量結(jié)果的顯示
人機(jī)交互界面顯示器實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊后心率和體重測量結(jié)果。9)分選氣爪抓取實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，分選氣缸推送氣爪至裝料盤的正上方
單片機(jī)控制系統(tǒng)首先根據(jù)心率的測量結(jié)果來判斷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是否被擊暈，如果電擊后測量到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的心率大于設(shè)定的閾值，則該實(shí)驗(yàn)動(dòng)物還需重新進(jìn)行電擊。當(dāng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物輸送到分選氣爪處時(shí)，分選氣爪抓緊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，并通過分選氣缸將分選氣爪中抓取的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物推送到裝料盤的正上方。10)分選步進(jìn)電機(jī)通過帶動(dòng)滾珠絲桿工作臺(tái)上的裝料盤運(yùn)動(dòng)來切換裝料盤
單片機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)測量結(jié)果，將電擊后的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為合格品和返工品二類，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)合格品裝料盤裝滿零件時(shí)，分選步進(jìn)電機(jī)通過帶動(dòng)滾珠絲桿工作臺(tái)移動(dòng)一定的距離， 并且這個(gè)距離和兩個(gè)裝料盤之間的距離相等，從而完成裝料盤的切換。11)分選氣爪將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物放入合格品、返工品裝料槽中
當(dāng)裝料盤中有空位時(shí)，分選氣爪將抓取的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物釋放至對(duì)應(yīng)的裝料盤中，之后再返回至初始位置。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 1)自動(dòng)化程度高
該設(shè)備采用流水線的工作方式，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上料、輸送、電擊暈、心率檢測、稱重和分選的自動(dòng)化操作，實(shí)驗(yàn)人員只需將穿好“動(dòng)物放置盒”的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物放入Y形輸送滑槽中即可完成批量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的擊暈工作，同時(shí)該設(shè)備操作簡單，能夠降低實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。2)使用安全、可靠
該設(shè)備根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的阻值來調(diào)節(jié)輸出的電壓，能夠保證輸出電流和作用時(shí)間的恒定，從而獲得較好的電擊暈效果，此外，該設(shè)備還采用了心率檢測裝置來對(duì)電擊后的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行心率的檢測，在提高系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，也確保了實(shí)驗(yàn)人員的安全。3)滿足動(dòng)物福利要求
由于在整個(gè)過程中均采用了動(dòng)物放置盒來對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行保護(hù)，能夠大大減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在電擊暈過程中的恐懼、掙扎和痛苦，保證了動(dòng)物的福利需求。4)能夠提高后續(xù)科學(xué)研究的科學(xué)性、可靠性
作為科學(xué)研究所使用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，采用電擊暈的方式對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的預(yù)處理，即不會(huì)引起實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的組織發(fā)生化學(xué)變化，也不會(huì)增加實(shí)驗(yàn)動(dòng)物組織的化學(xué)負(fù)荷，此外也無藥物濫用的危險(xiǎn)，在保證了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量的同時(shí)，也能夠提高后續(xù)科學(xué)研究的科學(xué)性和可靠性。


圖1是本發(fā)明的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的產(chǎn)品工作原理示意圖。圖3是本發(fā)明的產(chǎn)品工作程序流程圖。圖中1為Y形輸送滑槽；2為動(dòng)物放置盒；3為推送氣缸；4為Y方向夾緊氣缸；5 為電極；6為夾緊滑塊；7為Z方向移動(dòng)單元；8為壓電式脈搏傳感器；9為稱重傳感器；10為分選氣爪；11為Y方向移動(dòng)單元；12為光電傳感器；13為支撐板；14為隔離板；15為輸送鏈；16為鏈輪；17為滾珠絲桿工作臺(tái)；18為裝料盤；19為步進(jìn)電機(jī)；20為滾珠絲桿；21為底座。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括上料機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、電擊裝置、心率檢測裝置、稱重裝置、分選機(jī)構(gòu)、人機(jī)交互模塊和單片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的底座(21)上從上到下安裝有將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物逐個(gè)推送到輸送機(jī)構(gòu)入口處的上料機(jī)構(gòu)、對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行精確輸送的輸送機(jī)構(gòu)和將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物按照心率和體重進(jìn)行分選歸類的分選機(jī)構(gòu)，其中上料機(jī)構(gòu)位于輸送機(jī)構(gòu)入口處的正上方，分選機(jī)構(gòu)位于輸送機(jī)構(gòu)出口處的正下方；輸送機(jī)構(gòu)從左至右安裝有對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部進(jìn)行電擊的電擊裝置和測量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊后心率的心率檢測裝置，用于測量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體重的稱重裝置位于心率檢測裝置的正下方；用于用戶輸入指令，實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊后心率和體重測量結(jié)果的人機(jī)交互模塊和用于采集傳感器輸入信號(hào)，并對(duì)電機(jī)、氣缸和氣爪的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的單片機(jī)控制系統(tǒng)連接。所述的上料機(jī)構(gòu)包括Y形輸送滑槽(1)、動(dòng)物放置盒(2)、推送氣缸(3)和熱釋電紅外傳感器，其中所述的Y形輸送滑槽(1)位于推送氣缸(3)的正上方，推送氣缸(3)的活塞裝有能夠阻擋動(dòng)物放置盒(2)沿Y形輸送滑槽(1)滑動(dòng)的擋板；所述的用于檢測推送氣缸 (3)的活塞處是否有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物接近的熱釋電紅外傳感器安裝在推送料道的一側(cè)；所述的動(dòng)物放置盒(2)包括限制實(shí)驗(yàn)動(dòng)物位置的內(nèi)盒體和外蓋，且內(nèi)盒體的一短側(cè)面開有能讓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部自由通過的圓孔，同時(shí)外蓋的上底面開有能讓脈搏傳感器進(jìn)入的圓孔。所述的輸送機(jī)構(gòu)包括光電傳感器(12)、隔離板(14)、輸送鏈(15)、鏈輪(16)、輸送伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，其中所述的輸送伺服電機(jī)安裝在底座(21)上，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器和鏈輪軸聯(lián)接；所述的輸送鏈(15)安裝在鏈輪軸上的鏈輪(15)上；所述的用于將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物等間距隔開的隔離板(14)安裝在輸送鏈(15)的附板上，且其下方開有能讓支撐板(13)自由通過的方孔；所述的用于檢測輸送鏈(15)所處位置的光電傳感器(12)通過支架安裝在底座 (21)上。所述的電擊裝置包括Y方向夾緊氣缸(4)、電極(5)、夾緊滑塊(6)、Z方向移動(dòng)單元(7)和光電傳感器，其中所述的用于將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部夾緊定位的夾緊滑塊(6)安裝在底座(21)的滑軌上；所述的夾緊氣缸(4)安裝在夾緊滑塊(6)的一側(cè)，其活塞通過和夾緊滑塊 (6)聯(lián)接可以帶動(dòng)夾緊滑塊(6)夾緊位于隔離板(14)之間的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的頭部；所述的安裝在Z方向移動(dòng)單元(7)上的電極(5)共有三個(gè)，一個(gè)電極位于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的正上方，另外兩個(gè)安裝在夾緊滑塊(6)的側(cè)夾板上的電極(5)位于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的兩側(cè)；所述的用于檢測實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部所處位置的光電傳感器安裝在夾緊滑塊(6)的側(cè)夾板上。所述的心率檢測裝置包括Z方向移動(dòng)單元(7)和壓電式脈搏傳感器(8)，其中所述的安裝在Z方向移動(dòng)單元(7)上的壓電式脈搏傳感器(8)位于動(dòng)物放置盒(2)外蓋上底面圓孔的正上方。所述的稱重裝置包括秤盤和稱重傳感器(9)，其中秤盤通過螺栓和稱重傳感器 (9)連接，并在高度方向上和支撐板(13)對(duì)齊。所述的分選機(jī)構(gòu)包括分選氣爪(10)、Y方向移動(dòng)單元(11)、分選氣缸、滾珠絲桿工作臺(tái)(17)、裝料盤(18)、步進(jìn)電機(jī)(19)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、滾珠絲桿(20)和接近開關(guān)，其中所述的分選氣缸安裝在Y方向移動(dòng)單元(11)上，其活塞可以將分選氣爪(10)中抓取的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物推送到裝料盤(18)的正上方；所述的用于抓取和釋放實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的分選氣爪(10)安裝 Y方向移動(dòng)單元(11)的滑軌上；所述的步進(jìn)電機(jī)(19)安裝在底座(21)上，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器和滾珠絲桿(20)聯(lián)接；所述的裝料盤(18)安裝在滾珠絲桿工作臺(tái)(17)上；所述的用于檢測滾珠絲桿工作臺(tái)(17 )所處位置的接近開關(guān)通過支架安裝在底座(21)上。本發(fā)明的一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備的工作原理示意圖如圖2所示，系統(tǒng)包括傳感器、單片機(jī)控制系統(tǒng)、動(dòng)力模塊和人機(jī)交互模塊。所述的傳感器包括檢測實(shí)驗(yàn)動(dòng)物位置的熱釋電紅外傳感器，檢測輸送鏈(15)所處位置的光電傳感器、檢測實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊后心率的壓電式脈搏傳感器(8)、檢測實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體重的稱重傳感器(9)、檢測滾珠絲桿工作臺(tái)(17) 所處位置的接近開關(guān)、檢測氣缸所處的位置的氣缸磁性開關(guān)；所述的動(dòng)力系統(tǒng)包括電機(jī)系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)系統(tǒng)包括伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、輸送伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和分選步進(jìn)電機(jī)；氣動(dòng)系統(tǒng)包括氣源、過濾器、減壓閥、電磁換向閥和氣缸；所述的人機(jī)交互模塊包括人機(jī)交互界面顯示器、按鈕和警示燈。一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備的工作原理為單片機(jī)控制系統(tǒng)通過循環(huán)地檢測熱釋電紅外傳感器和光電傳感器輸出的信號(hào)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動(dòng)物所處位置的判斷，并通過控制動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)來保證實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有序地完成上料、輸送、檢測和分選工作；人機(jī)交互界面用于用戶通過按鈕來輸入啟動(dòng)、停止和急停等指令，并通過人機(jī)交互界面顯示器來實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊后心率和體重的測量結(jié)果，警示燈在裝料盤裝滿實(shí)驗(yàn)動(dòng)物后，或者是在系統(tǒng)工作異常時(shí)通過聲光報(bào)警的形式通知用戶。本發(fā)明的工作流程圖如圖3所示，其步驟為 S3. 1程序初始化
系統(tǒng)電源開啟之后，單片機(jī)進(jìn)行一系列的初始化工作，包括各個(gè)寄存器中狀態(tài)變量、數(shù)值的初始化以及I/O 口的初始化工作。S3. 2推送氣缸推送實(shí)驗(yàn)動(dòng)物至輸送鏈中
程序初始化之后，單片機(jī)開始循環(huán)的檢測用戶是否有指令輸入，一旦檢測到用戶按下啟動(dòng)按鈕之后，設(shè)備開始工作，并通過安裝在推送料道一側(cè)的熱釋電紅外傳感器來檢測推送氣缸(3)的活塞處是否有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，當(dāng)推送氣缸(3)的活塞處有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，并且輸送鏈停止時(shí)，推送氣缸推送實(shí)驗(yàn)動(dòng)物至輸送鏈中。S3. 3輸送伺服電機(jī)啟動(dòng)，輸送鏈開始輸送
單片機(jī)通過I/O 口向輸送伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送一定數(shù)目的PTO脈沖來控制輸送伺服電機(jī)轉(zhuǎn)過一定的角度，從而帶動(dòng)輸送鏈(15)移動(dòng)一定的距離，并且這個(gè)距離和隔離板(14)中心之間的距離相等，其中輸送鏈(15)通過光電傳感器(12)來判斷所處的位置，并通過輸送伺服電機(jī)帶動(dòng)輸送鏈(15)循環(huán)地轉(zhuǎn)動(dòng)來使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物逐一到達(dá)指定的位置。S3. 4輸送伺服電機(jī)停止，夾緊滑塊定位夾緊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物到達(dá)電擊位置之后，夾緊氣缸(4)通過夾緊滑塊(6)帶動(dòng)側(cè)夾板來夾緊定位實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的頭部。S3. 5 Z方向移動(dòng)單元帶動(dòng)電極下降，電擊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
Z方向移動(dòng)單元(7)帶動(dòng)其上的電極(5)下降，直至電極(5)夾緊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的頭部的正上方，位于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部兩側(cè)的電極通過夾緊滑塊(6)來夾緊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的兩側(cè)，電擊裝置首先通過電極(5)來檢測實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部阻值的大小，再根據(jù)檢測到的阻值大小來調(diào)整電擊的電壓，使通過實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的電流一致，同時(shí)通過控制電極的通電時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物被暫時(shí)擊暈。S3. 6輸送伺服電機(jī)啟動(dòng)，輸送實(shí)驗(yàn)動(dòng)物到下一檢測工位
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊結(jié)束之后，輸送伺服電機(jī)重新啟動(dòng)，并重新帶動(dòng)輸送鏈(15)移動(dòng)一定的距離，輸送實(shí)驗(yàn)動(dòng)物到心率檢測和稱重位置。S3. 7停止輸送，心率檢測裝置和稱重裝置開始檢測
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物到達(dá)指定位置之后，稱重傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)過濾波和放大之后輸入到單片機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中，單片機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之后，可以計(jì)算出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的體重。稱重結(jié)束之后，Z方向移動(dòng)單元帶動(dòng)其上的壓電式脈搏傳感器(8)下降至動(dòng)物放置盒(2)外蓋上底面的圓孔處，并壓緊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，單片機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算壓電式脈搏傳感器 (8)輸出脈沖的頻率，即可得出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的心率值。
S3. 8測量結(jié)果的顯示
人機(jī)交互界面顯示器實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊后心率和體重測量結(jié)果。S3. 9分選氣爪抓取實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，分選氣缸推送氣爪至裝料盤的正上方
單片機(jī)控制系統(tǒng)首先根據(jù)心率的測量結(jié)果來判斷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是否被擊暈，如果電擊后測量到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的心率大于設(shè)定的閾值，則該實(shí)驗(yàn)動(dòng)物還需重新進(jìn)行電擊。當(dāng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物輸送到分選氣爪處時(shí)，分選氣爪(10)抓緊實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，并通過分選氣缸將分選氣爪(10)中抓取的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物推送到裝料盤(18)的正上方。S3. 10分選步進(jìn)電機(jī)通過帶動(dòng)滾珠絲桿工作臺(tái)上的裝料盤運(yùn)動(dòng)來切換裝料盤單片機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)測量結(jié)果，將電擊后的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為合格品和返工品二類，當(dāng)?shù)?br> 一個(gè)合格品裝料盤(18)裝滿零件時(shí)，分選步進(jìn)電機(jī)通過帶動(dòng)滾珠絲桿工作臺(tái)移動(dòng)一定的距離，并且這個(gè)距離和兩個(gè)裝料盤之間的距離相等，從而完成裝料盤的切換。S3. 11分選氣爪將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物放入合格品、返工品裝料槽中
當(dāng)裝料盤(18)中有空位時(shí)，分選氣爪將抓取的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物釋放至對(duì)應(yīng)的裝料盤中，之后再返回至初始位置。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備包括上料機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、電擊裝置、心率檢測裝置、 稱重裝置、分選機(jī)構(gòu)、人機(jī)交互模塊和單片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的底座(21)上從上到下安裝有將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物逐個(gè)推送到輸送機(jī)構(gòu)入口處的上料機(jī)構(gòu)、對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行精確輸送的輸送機(jī)構(gòu)和將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物按照心率和體重進(jìn)行分選歸類的分選機(jī)構(gòu)，其中上料機(jī)構(gòu)位于輸送機(jī)構(gòu)入口處的正上方，分選機(jī)構(gòu)位于輸送機(jī)構(gòu)出口處的正下方；輸送機(jī)構(gòu)從左至右安裝有對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部進(jìn)行電擊的電擊裝置和測量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊后心率的心率檢測裝置，用于測量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體重的稱重裝置位于心率檢測裝置的正下方；用于用戶輸入指令，實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)動(dòng)物電擊后心率和體重測量結(jié)果的人機(jī)交互模塊和用于采集傳感器輸入信號(hào)，并對(duì)電機(jī)、氣缸和氣爪的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的單片機(jī)控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備，其特征在于所述的上料機(jī)構(gòu)包括 Y形輸送滑槽(1)、動(dòng)物放置盒(2)、推送氣缸(3)和熱釋電紅外傳感器，其中所述的Y形輸送滑槽(1)位于推送氣缸(3)的正上方，推送氣缸(3)的活塞裝有能夠阻擋動(dòng)物放置盒(2) 沿Y形輸送滑槽(1)滑動(dòng)的擋板；所述的用于檢測推送氣缸(3)的活塞處是否有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物接近的熱釋電紅外傳感器安裝在推送料道的一側(cè)；所述的動(dòng)物放置盒(2)包括限制實(shí)驗(yàn)動(dòng)物位置的內(nèi)盒體和外蓋，且內(nèi)盒體的一短側(cè)面開有能讓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部自由通過的圓孔，同時(shí)外蓋的上底面開有能讓脈搏傳感器進(jìn)入的圓孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備，其特征在于所述的輸送機(jī)構(gòu)包括光電傳感器(12)、隔離板(14)、輸送鏈(15)、鏈輪(16)、輸送伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，其中所述的輸送伺服電機(jī)安裝在底座(21)上，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器和鏈輪軸聯(lián)接；所述的輸送鏈(15) 安裝在鏈輪軸上的鏈輪(15)上；所述的用于將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物等間距隔開的隔離板(14)安裝在輸送鏈(15)的附板上，且其下方開有能讓支撐板(13)自由通過的方孔；所述的用于檢測輸送鏈(15 )所處位置的光電傳感器(12 )通過支架安裝在底座(21)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備，其特征在于所述的電擊裝置包括 Y方向夾緊氣缸(4)、電極(5)、夾緊滑塊(6)、Z方向移動(dòng)單元(7)和光電傳感器，其中所述的用于將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部夾緊定位的夾緊滑塊(6)安裝在底座(21)的滑軌上；所述的夾緊氣缸(4)安裝在夾緊滑塊(6)的一側(cè)，其活塞通過和夾緊滑塊(6)聯(lián)接可以帶動(dòng)夾緊滑塊(6) 夾緊位于隔離板(14)之間的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的頭部；所述的安裝在Z方向移動(dòng)單元(7)上的電極 (5)共有三個(gè)，一個(gè)電極位于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的正上方，另外兩個(gè)安裝在夾緊滑塊(6)的側(cè)夾板上的電極(5)位于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部的兩側(cè)；所述的用于檢測實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頭部所處位置的光電傳感器安裝在夾緊滑塊(6)的側(cè)夾板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備，其特征在于所述的心率檢測裝置包括Z方向移動(dòng)單元(7)和壓電式脈搏傳感器(8)，其中所述的安裝在Z方向移動(dòng)單元(7) 上的壓電式脈搏傳感器(8)位于動(dòng)物放置盒(2)外蓋上底面圓孔的正上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備，其特征在于所述的稱重裝置包括秤盤和稱重傳感器(9 )，其中秤盤通過螺栓和稱重傳感器(9 )連接，并在高度方向上和支撐板(13)對(duì)齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備，其特征在于所述的分選機(jī)構(gòu)包括分選氣爪(10)、γ方向移動(dòng)單元(11)、分選氣缸、滾珠絲桿工作臺(tái)(17)、裝料盤(18)、步進(jìn)電機(jī)(19)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、滾珠絲桿(20)和接近開關(guān)，其中所述的分選氣缸安裝在Y方向移動(dòng)單元(11)上，其活塞可以將分選氣爪(10)中抓取的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物推送到裝料盤(18)的正上方；所述的用于抓取和釋放實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的分選氣爪(10)安裝Y方向移動(dòng)單元(11)的滑軌上； 所述的步進(jìn)電機(jī)(19)安裝在底座(21)上，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器和滾珠絲桿(20)聯(lián)接；所述的裝料盤(18)安裝在滾珠絲桿工作臺(tái)(17)上；所述的用于檢測滾珠絲桿工作臺(tái)(17)所處位置的接近開關(guān)通過支架安裝在底座(21)上。
全文摘要
一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)電擊暈設(shè)備包括上料機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、電擊裝置、心率檢測裝置、稱重裝置、分選機(jī)構(gòu)、人機(jī)交互模塊和單片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的底座上從上到下安裝有上料機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)和分選機(jī)構(gòu)，其中上料機(jī)構(gòu)位于輸送機(jī)構(gòu)入口處的正上方，分選機(jī)構(gòu)位于輸送機(jī)構(gòu)出口處的正下方；輸送機(jī)構(gòu)從左至右安裝有電擊裝置和心率檢測裝置，稱重裝置位于心率檢測裝置的正下方；人機(jī)交互模塊和單片機(jī)控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明采用流水線的工作方式，并通過結(jié)合電力擊暈技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)和氣動(dòng)技術(shù)，具有自動(dòng)化程度高和使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在滿足動(dòng)物福利的同時(shí)，也能夠提高后續(xù)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和可靠性。
文檔編號(hào)A22B3/06GK102160567SQ20111006390
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者程曉曙, 黃碧君 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)