CN108356822B - 一种面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置及训练方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置及训练方法,包括准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区、奖励区和主控电路，相邻各个区之间均通过单向通道连通；通过设置颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区和测速区五个不同的训练场景，分别对鸟类机器人的颜色选择速度、方向选择正确性、面对危险环境的快速通过能力、体能及速度分别进行评价，并在奖励区进行投食奖励，最后在主控电路中进行各个环节的评分叠加，得出鸟类机器人的综合评分，从而对鸟类机器人在社群中的等级进行判定；本装置的训练场景丰富，针对性更强，使鸟类机器人社群等级判定的准确性和有效性更高。

Description

一种面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置及训练方法

技术领域

本发明涉及一种对鸟类机器人的社群等级进行判定的迷宫装置，以及利用该迷宫装置进行社群等级判定的训练方法，属于动物机器人训练技术领域。

背景技术

动物机器人是指利用动物的运动机能、动力供应体制，从动物的感受或情绪入手，实现对动物的运动和某些特定行为的人为控制；动物机器人在能源供给、运动灵活性、隐蔽性、机动性和适应性方面较传统机器人具有更明显的优势。

目前对动物机器人尤其是鸟类机器人进行的各种实验过程中，对鸟类机器人的社群等级判定和个体的筛选是进行后续实验所必须的，例如利用鸽子进行试验时，通过对鸽子的社群等级进行判定来选择头鸟是非常重要的一个环节；现有对鸟类机器人的社群等级判定的主要方式为实验人员直接参与诱导法和利用迷宫装置训练法。

实验人员直接参与诱导法为试验人员直接利用食物等奖励措施来诱导鸟类机器人进行相应的运动行为，由于鸟类机器人的天性，在社群等级确定时容易受到试验人员等外部因素的影响，不利于鸟类机器人的社群等级判定，且浪费了人力。

利用迷宫装置训练法是指设计一个相对于鸟类机器人来说的复杂迷宫，可由多条不同场景的通道到达同一个终点；常用的迷宫如十字迷宫、Y迷宫、水迷宫、高架十字迷宫等，但这些迷宫的训练模式过于单一，应用范围比较狭窄，无法对鸟类机器人的社群等级进行准确、有效的判定。

所以，设计、制作一种能够自动投食、实时检测鸟类机器人的运动位置、包含多种不同训练场景的迷宫装置来综合完成鸟类机器人在社群中的等级判定是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置及训练方法，能够提供多种不同的训练场景来综合完成鸟类机器人在社群中的等级判定，且社群等级判定的准确性和有效性高。

本发明采用的技术方案为：一种面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置，包括准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区和奖励区；所述准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区和奖励区均为封闭区域；

所述准备区上设置有入口，颜色选择区中设置有扇形颜色选择平台，扇形颜色选择平台与颜色选择区的侧壁围合成封闭区域，准备区和颜色选择区通过防止鸟类机器人折返的第一单向通道相连通，第一单向通道伸入颜色选择区的一端位于扇形颜色选择平台的圆心位置；所述扇形颜色选择平台上均匀设置有多个颜色选择通道，多个颜色选择通道均为直线通道，多个颜色选择通道的入口均朝向扇形颜色选择平台的圆心；

所述方向选择区包括方向选择外仓以及设置在方向选择外仓中的方向选择内仓，方向选择外仓和方向选择内仓均为柱状空心结构，且方向选择内仓与方向选择外仓同心共轴线；方向选择内仓和方向选择外仓之间构成鸟类机器人能够通过的第一环形通道，方向选择外仓上设置有第一过渡通道，第一过渡通道的入口端与第一环形通道相连通，第一过渡通道的出口端位于方向选择外仓的外侧；所述颜色选择区与方向选择内仓通过防止鸟类机器人折返的第二单向通道相连通，第二单向通道伸入到颜色选择区的一端位于扇形颜色选择平台的外侧；所述方向选择内仓的侧壁下端设置有三个方向选择入口，三个方向选择入口与第二单向通道插入到方向选择内仓的一端分别位于四个方向，三个方向选择入口均与第一环形通道相连通；

所述水槽障碍区的中部设置有水槽，水槽将水槽障碍区的内部隔断为首端区域和末端区域，所述水槽上均匀设置有多个连通桥，多个连通桥分别连通水槽障碍区中的首端区域和末端区域，所述第一过渡通道的出口端和水槽障碍区中的首端区域通过防止鸟类机器人折返的第三单向通道相连通；

所述高度选择区包括高度选择外仓以及设置在高度选择外仓中的高度选择内仓，高度选择外仓和高度选择内仓均为柱状空心结构，且高度选择内仓与高度选择外仓同心共轴线；高度选择内仓和高度选择外仓之间构成鸟类机器人能够通过的第二环形通道，高度选择外仓上设置有第二过渡通道，第二过渡通道的入口端与第二环形通道相连通，第二过渡通道的出口端位于高度选择外仓的外侧；所述水槽障碍区中的末端区域与高度选择内仓通过防止鸟类机器人折返的第四单向通道相连通，且第四单向通道伸入到高度选择内仓的中部；所述高度选择内仓的侧壁上设置有三个高度选择入口，三个高度选择入口均位于高度选择内仓的上部且高度依次增高，三个高度选择入口均与第一环形通道相连通；

所述测速区为带状封闭通道，测速区的首端设置有入口，测速区的末端设置有出口，第二过渡通道的出口端与测速区的首端设置的入口相连通；

所述奖励区上设置有出口，奖励区内设置有自动投食装置，所述奖励区与测速区的末端相连通；

还包括主控电路，所述多个颜色选择通道的两端、三个方向选择入口的前端、多个连通桥的末端、三个高度选择入口的前端和测速区的两端均设置有红外传感器，所述红外传感器均与主控电路相连接；所述自动投食装置受控于主控电路。

进一步地所述第一单向通道的两端、第二单向通道的两端、第三单向通道的两端和第四单向通道的两端均设置有红外传感器，第一单向通道的两端、第二单向通道的两端、第三单向通道的两端和第四单向通道的两端处设置的红外传感器也均与主控电路相连接。

进一步地所述多个颜色选择通道的两端、三个方向选择入口的前端、多个高度选择入口的前端、测速区的两端、第一单向通道的两端、第二单向通道的两端、第三单向通道的两端、第四单向通道的两端、准备区上入口处和奖励区上的出口处均设置自动门，所述自动门均受控于主控电路。

进一步地所述颜色选择通道为七条，七条颜色选择通道的颜色分别为红、绿、蓝、黄、紫、黑和正白。

进一步地所述第一单向通道、第二单向通道、第三单向通道和第四单向通道的横截面均为20cm×20cm的矩形。

进一步地所述准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区和奖励区均为透明亚克力板材制成，且内壁均由黑色单面贴纸完全贴黑。

进一步地所述准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区和奖励区中均设置有正白光LED照明装置，所述正白光LED照明装置均与主控电路相连接。

进一步地还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器受控于主控电路。

进一步地一种使用上述权利要求所述的面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置的训练方法，包括步骤如下：

步骤A：训练前的准备工作；将鸟类机器人放入准备区，打开主控电路开关，所有红外传感器开始工作，主控电路控制蜂鸣器鸣叫示意训练开始，并控制准备区上入口处的自动门和第一单向通道的两端的自动门打开。

步骤B: 在颜色选择区中进行颜色选择通道快速选择训练；当第一单向通道伸入到颜色选择区的一端设置的红外传感器检测到鸟类机器人到达颜色选择区，主控电路控制多个颜色选择通道的两端的自动门打开，主控电路开始计时，当鸟类机器人选择其中一条颜色选择通道通过时，设置在该颜色选择通道首端的红外传感器反馈颜色选择信息给主控电路，当鸟类机器人从该颜色选择通道离开时，设置在该颜色选择通道末端的红外传感器反馈信号给主控电路，主控电路控制多个颜色选择通道两端设置的自动门关闭，主控电路计时完毕，并记录颜色通道选择通过时间t₁；

鸟类机器人对于不同颜色的喜好有所不同，在颜色选择区中能较快选择出颜色选择通道并通过者得分高，即t₁小者得分高。

步骤C: 在方向选择区中进行方向选择入口的正确选择训练；当鸟类机器人到达第二单向通道首端设置的红外传感器时，主控电路控制第二单向通道两端的自动门打开，当鸟类机器人到达第二单向通道末端设置的红外传感器时，主控电路控制第二单向通道两端的自动门关闭，并控制三个方向选择入口上设置的自动门打开，当鸟类机器人选择其中一个方向选择入口进入时，设置在该方向选择入口前端的红外传感器反馈方向选择信息给主控电路进行记录；

进入本装置的鸟类机器人预先在其它训练装置中进行过方向选择训练，在方向选择区正确选择预训练时训练的方向者得分高。

步骤D: 在水槽障碍区中进行连通桥的快速通过训练；当鸟类机器人到达第三单向通道首端设置的红外传感器时，主控电路控制第三单向通道两端的自动门打开，当鸟类机器人到达第三单向通道末端设置的红外传感器时，主控电路控制第三单向通道两端的自动门关闭，同时，主控电路开始计时；当鸟类机器人选择其中一条连通桥通过时，设置在该连通桥末端设置的红外传感器反馈连通桥选择信息给主控电路进行记录，主控电路计时完毕，并记录连通桥通过时间t₂，同时主控电路控制多条连通桥末端的自动门关闭；

在水槽障碍区中能快速通过连通桥的鸟类机器人得分高，即t₂小者得分高。

步骤E：在高度选择区中进行不同高度的高度选择入口选择通过训练；当鸟类机器人到达第四单向通道首端设置的红外传感器时，主控电路控制第四单向通道两端的自动门打开，当鸟类机器人到达第四单向通道末端设置的红外传感器时，主控电路控制第四单向通道两端的自动门关闭，并控制多个高度选择入口上设置的自动门打开，当鸟类机器人选择其中一个高度选择入口进入时，设置在该高度选择入口前端的红外传感器反馈高度选择信息给主控电路进行记录；

在高度选择区中选择高度较高的高度选择入口并通过的鸟类机器人得分高。

步骤F：在测速区中进行快速通过训练；当鸟类机器人到达测速区首端设置的红外传感器时，主控电路控制测速区两端的自动门打开，并控制奖励区内设置的自动投食装置打开，同时，主控电路开始计时，当鸟类机器人到达测速区末端设置的红外传感器时，主控电路计时完毕，并记录测速区通过时间t₃，同时主控电路控制测速区两端的自动门关闭；

在测速区中通过时间较短的鸟类机器人得分高，即t₃小者得分高。

步骤G：在奖励区中进行投食奖励，对鸟类机器人进行综合评分；当鸟类机器人进入奖励区，主控电路控制自动投食装置10s后关闭，并控制蜂鸣器鸣叫以示本次训练结束，主控电路对鸟类机器人进行综合评分，等待下一次训练开始。

本发明通过设置颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区和测速区五个不同的训练场景，分别对鸟类机器人的颜色选择速度、方向选择正确性、面对危险环境的快速通过能力、体能及速度进行评价，并在奖励区进行投食奖励，最后在主控电路中进行各个环节的评分叠加，得出鸟类机器人的综合评分，从而对鸟类机器人在社群中的等级进行判定；本装置的训练场景丰富，针对性更强，使鸟类机器人社群等级判定的准确性和有效性更高。

进一步地通过在第一单向通道的两端、第二单向通道的两端、第三单向通道的两端和第四单向通道的两端均设置红外传感器，第一单向通道的两端、第二单向通道的两端、第三单向通道的两端和第四单向通道的两端处设置的红外传感器均与主控电路相连接；多个红外传感器用于检测鸟类机器人在迷宫中的位置，方便实验人员实时观察。

进一步地通过在多个颜色选择通道的两端、三个方向选择入口的前端、多个高度选择入口的前端、测速区的两端、第一单向通道的两端、第二单向通道的两端、第三单向通道的两端、第四单向通道的两端、准备区的入口处和奖励区的出口处均设置自动门，能够将鸟类机器人隔离在每个单独的训练场景中进行训练，有效防止鸟类机器人逆向运动造成训练失效。

更进一步地通过设计所述准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区和奖励区均为透明亚克力板材制成，且内壁均由黑色单面贴纸完全贴黑，在降低装置的制作成本的同时防止外界明暗程度对鸟类机器人产生不必要的影响，并在准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区和奖励区中均设置有正白光LED照明装置，避免其他颜色的光照对鸟类机器人的选择产生干扰。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的流程图；

图3为本发明的控制原理框图。

附图标记说明：

1、准备区；2、颜色选择区；3、方向选择区；4、水槽障碍区；5、高度选择区；6、测速区；7、奖励区；8、红外传感器；9、自动门；10、第一单向通道；11、扇形颜色选择平台；12、颜色选择通道；13、第二单向通道；14、方向选择内仓；15、方向选择外仓；17、第一环形通道；18、第一过渡通道；19、第三单向通道；20、水槽；21、连通桥；22、第四单向通道；23、高度选择外仓；24、高度选择内仓；25、高度选择入口；26、第二环形通道；27、第二过渡通道；28、蜂鸣器。

具体实施方式

如图1所示一种面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置，包括准备区1、颜色选择区2、方向选择区3、水槽障碍区4、高度选择区5、测速区6和奖励区7；所述准备区1、颜色选择区2、方向选择区3、水槽障碍区4、高度选择区5、测速区6和奖励区7均为由透明亚克力板材制成的封闭区域，且内壁均由黑色单面贴纸完全贴黑。

所述准备区1为矩形，所述准备区1上设置有入口，颜色选择区2也为矩形，颜色选择区2中设置有扇形颜色选择平台11，扇形颜色选择平台11为圆弧结构，扇形颜色选择平台11与颜色选择区2的侧壁围合成封闭区域，准备区1和颜色选择区2通过第一单向通道10相连通，第一单向通道10伸入颜色选择区2的一端位于扇形颜色选择平台11的弧心位置；所述扇形颜色选择平台11上均匀设置有七条颜色选择通道12，七条颜色选择通道12的颜色分别为红、绿、蓝、黄、紫、黑和正白；七条颜色选择通道12均为直线通道，七条颜色选择通道12的入口均朝向扇形颜色选择平台11的弧心，使七条颜色选择通道12均与扇形颜色选择平台11的半径重合，当鸟类机器人通过七条颜色选择通道12时，距离相同，避免造成不公平的情况。

所述方向选择区3包括方向选择外仓15以及设置在方向选择外仓15中的方向选择内仓14，方向选择外仓15和方向选择内仓14均为柱状空心结构，方向选择内仓14的高度略小于方向选择外仓15的高度，且方向选择内仓14与方向选择外仓15共轴线；方向选择内仓14和方向选择外仓15之间构成鸟类机器人能够通过的第一环形通道17，方向选择外仓15上设置有第一过渡通道18，第一过渡通道18的入口端穿过方向选择外仓15的侧壁与第一环形通道17相连通，第一过渡通道18的出口端位于方向选择外仓15的外侧；所述颜色选择区2与方向选择内仓14通过第二单向通道13相连通，第二单向通道13伸入到颜色选择区2的一端位于扇形颜色选择平台11的外侧，优选地与设置在中部的颜色选择通道12的末端正对应；所述方向选择内仓14的侧壁下端设置有三个方向选择入口，三个方向选择入口与第二单向通道13插入到方向选择内仓14的一端分别位于东、南、西、北四个方向，三个方向选择入口均与第一环形通道17相连通。

所述水槽障碍区4为封闭区域，形状也为矩形，水槽障碍区4的中部设置有水槽20，水槽20将水槽障碍区4的内部隔断为首端区域和末端区域，水槽20对鸟类机器人通过有一定的心里恐惧作用，所述水槽20上均匀设置有多个连通桥21，多个连通桥21分别连通水槽障碍区4中的首端区域和末端区域，且连通桥的宽度不超过30CM，以便对鸟类机器人通过造成心理恐惧障碍；所述第一过渡通道18的出口端和水槽障碍区4中的首端区域通过第三单向通道19相连通。

所述高度选择区5包括高度选择外仓23以及设置在高度选择外仓23中的高度选择内仓24，高度选择外仓23和高度选择内仓24均为柱状空心结构，高度选择内仓24的高度略小于高度选择外仓23的高度，且高度选择内仓24与高度选择外仓23共轴线；高度选择内仓24和高度选择外仓23之间构成鸟类机器人能够通过的第二环形通道26，高度选择外仓23上设置有第二过渡通道27，第二过渡通道27的入口端穿过高度选择外仓23的侧壁与第二环形通道26相连通，第二过渡通道27的出口端位于高度选择外仓23的外侧；所述水槽障碍区4中的末端区域与高度选择内仓24通过第四单向通道22相连通，且第四单向通道22伸入到高度选择内仓24的中部，使鸟类机器人在进行高度选择时更加公平；所述高度选择内仓24的侧壁上设置有多个高度选择入口25，多个高度选择入口25均位于高度选择内仓24的上部且高度依次增高，多个高度选择入口25均与第一环形通道17相连通。

所述测速区6为带状封闭通道，长度设计不小于50米，内部设计宽敞，测速区6的首端设置有入口，测速区6的末端设置有出口，第二过渡通道27的出口端与测速区6的首端设置的入口相连通；所述奖励区7为封闭区域，奖励区7上设置有出口，奖励区7内设置有自动投食装置，用于对鸟类机器人进行投食奖励，所述奖励区7与测速区6的末端相连通。

所述第一单向通道10、第二单向通道13、第三单向通道19和第四单向通道22均为防止鸟类机器人折返的单向通道，均由透明亚克力板材制成，且内壁均由黑色单面贴纸完全贴黑，第一单向通道10、第二单向通道13、第三单向通道19和第四单向通道22的横截面均为20cm×20cm的矩形，能够适应一般鸟类机器人通过，并能有效防止鸟类机器人折返影响训练结果。

如图3所述，本装置还包括主控电路，主控电路包括PLC控制器和外围电路，用于对整个装置进行中央控制；所述准备区1和奖励区7中均设置有蜂鸣器28，所述蜂鸣器28受控于主控电路，用于训练时进行声音提示；所述七个颜色选择通道12的两端、三个方向选择入口的前端、多个连通桥21的末端、多个高度选择入口25的前端、测速区6的首端入口处、测速区6的末端出口处、第一单向通道10的两端、第二单向通道13的两端、第三单向通道19的两端和第四单向通道22的两端均设置有红外传感器8，所述多个红外传感器8均与主控电路相连接；多个红外传感器8用于检测鸟类机器人在迷宫中的位置，并反馈给主控电路进行相应的控制；所述自动投食装置也受控于主控电路。

所述多个颜色选择通道12的两端、三个方向选择入口的前端、多个高度选择入口25的前端、测速区6的首端入口处、测速区6的末端出口处、第一单向通道10的两端、第二单向通道13的两端、第三单向通道19的两端、第四单向通道22的两端、准备区1上入口处和奖励区7上的出口处均设置自动门9，若各个通道端部或各个区入口或出口处设置有红外传感器8，自动门9均位于红外传感器8的内侧；所述自动门9均受控于主控电路，自动门9能够将鸟类机器人隔离在每个单独的训练场景中进行训练，可以防止鸟类机器人逆向运动造成训练失效。

所述准备区1、颜色选择区2、方向选择区3、水槽障碍区4、高度选择区5、测速区6、奖励区7、第一单向通道10、第二单向通道13、第三单向通道19和第四单向通道22中均设置有正白光LED照明装置（图中未示出），所述正白光LED照明装置均与主控电路相连接，采用正白光LED照明装置照明防止外界明暗程度对鸟类机器人产生不必要的影响以及其他颜色的光照对鸟类机器人的选择产生干扰。

如图2所示，使用上述面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置的训练方法，以鸽子的社群等级判定为例，具体包括步骤如下：

步骤A：训练前的准备工作；将鸽子放入准备区1，打开主控电路开关，所有红外传感器8开始工作，主控电路控制蜂鸣器28鸣叫三声示意训练开始，并控制准备区1上入口处的自动门9和第一单向通道10的两端的自动门9打开。

步骤B: 在颜色选择区2中进行颜色选择通道12快速选择训练；当第一单向通道10伸入到颜色选择区2的一端设置的红外传感器8检测到鸽子到达颜色选择区2，主控电路控制多个颜色选择通道12的两端的自动门9打开，主控电路开始计时，当鸽子选择其中一条颜色选择通道12通过时，设置在该颜色选择通道12首端的红外传感器8反馈颜色选择信息给主控电路；当鸟类机器人从该颜色选择通道12离开时，设置在该颜色选择通道12末端的红外传感器8反馈信号给主控电路，主控电路控制多个颜色选择通道12两端设置的自动门9关闭，主控电路计时完毕，并记录颜色通道选择通过时间t₁；由于鸽子对于不同颜色的喜好有所不同，且在陌生环境中对颜色的选择判断时间也不同，鸽子社群中等级较高的个体往往性格稳定，在陌生环境中能较快做出判断，因此，在颜色选择区2中能较快选择出颜色选择通道12并通过者得分高，即t₁小者得分高。

步骤C: 在方向选择区3中进行方向选择入口的正确选择训练；当鸽子到达第二单向通道13首端设置的红外传感器8时，主控电路控制第二单向通道13两端的自动门9打开，当鸽子到达第二单向通道13末端设置的红外传感器8时，主控电路控制第二单向通道13两端的自动门9关闭，并控制三个方向选择入口上设置的自动门9打开，当鸽子选择其中一个方向选择入口进入时，设置在该方向选择入口前端的红外传感器8反馈方向选择信息给主控电路进行记录；进入本装置进行训练的鸽子预先在其它训练装置中进行过方向选择训练，鸽子社群中等级较高的个体往往经过方向训练后在方向判断上不容易出错，因此在方向选择区3正确选择预训练时训练的方向者得分高。

步骤D: 在水槽障碍区4中进行连通桥21的快速通过训练；当鸽子到达第三单向通道19首端设置的红外传感器8时，主控电路控制第三单向通道19两端的自动门9打开，当鸽子到达第三单向通道19末端设置的红外传感器8时，主控电路控制第三单向通道19两端的自动门9关闭，同时，主控电路开始计时；当鸽子选择其中一条连通桥21通过时，设置在该连通桥21末端设置的红外传感器8反馈连通桥选择信息给主控电路进行记录，主控电路计时完毕，并记录连通桥21通过时间t₂，同时主控电路控制多条连通桥21末端的自动门9关闭；由于鸽子社群中等级较高的个体性格稳定，对危险环境和障碍地区能较快做出判断，因此在水槽障碍区4中能快速通过连通桥21的鸽子得分高，即t₂小者得分高。

步骤E：在高度选择区5中进行不同高度的高度选择入口25选择通过训练；当鸽子到达第四单向通道22首端设置的红外传感器8时，主控电路控制第四单向通道22两端的自动门9打开，当鸽子到达第四单向通道22末端设置的红外传感器8时，主控电路控制第四单向通道22两端的自动门9关闭，并控制多个高度选择入口25上设置的自动门9打开，当鸽子选择其中一个高度选择入口25进入时，设置在该高度选择入口25前端的红外传感器8反馈高度选择信息给主控电路进行记录；由于鸽子社群中等级较高的个体体能较好，且能够飞翔的更高，因此在高度选择区5中选择高度较高的高度选择入口25并通过的鸽子得分高。

步骤F：在测速区6中进行快速通过训练；当鸽子到达测速区6首端设置的红外传感器8时，主控电路控制测速区6两端的自动门9打开，并控制奖励区7内设置的自动投食装置打开，同时，主控电路开始计时，当鸽子到达测速区6末端设置的红外传感器8时，主控电路计时完毕，并记录测速区6通过时间t₃，同时主控电路控制测速区6两端的自动门9关闭；由于鸽子社群中等级较高的个体体能较好，能够飞的更快，因此在测速区6中通过时间较短的鸽子得分高，即t₃小者得分高。

步骤G：在奖励区7中进行投食奖励，对鸽子进行综合评分；当鸽子进入奖励区7，主控电路控制自动投食装置10s后关闭，并控制蜂鸣器28鸣叫两声以示本次训练结束，主控电路对鸽子进行综合评分，等待下一次训练开始。

综上所述，本装置基于动物社群中等级较高的个体往往存在着性格稳定，对危险环境和障碍地区能较快做出判断且体能较好等特点，通过设置颜色选择区2、方向选择区3、水槽障碍区4、高度选择区5和测速区6五个不同的训练场景，分别对鸟类机器人的颜色选择速度、方向选择正确性、面对危险环境的快速通过能力、体能及速度分别进行评价，并在奖励区7进行投食奖励，最后在主控电路中进行各个环节的评分叠加，得出鸟类机器人的综合评分，从而对鸟类机器人在社群中的等级进行判定，使鸟类机器人社群等级判定的准确性和有效性更高；通过对多个鸟类机器人分别进行训练，选出综合得分最高的鸟类机器人作为种群头领，在军用和民用行业具有很高的利用价值；本装置还通过设置红外传感器8实时检测鸟类机器人的运动位置，通过设置自动门9对各个训练场景进行隔离，进一步提高了整个训练过程的便捷性和准确性，避免了人工干预对训练结果造成影响。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置，其特征在于，包括准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区和奖励区；所述准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区和奖励区均为封闭区域；

所述准备区上设置有入口，颜色选择区中设置有扇形颜色选择平台，扇形颜色选择平台与颜色选择区的侧壁围合成封闭区域，准备区和颜色选择区通过防止鸟类机器人折返的第一单向通道相连通，第一单向通道伸入颜色选择区的一端位于扇形颜色选择平台的弧心位置；所述扇形颜色选择平台上均匀设置有多个颜色选择通道，多个颜色选择通道均为直线通道，多个颜色选择通道的入口均朝向扇形颜色选择平台的弧心；

所述方向选择区包括方向选择外仓以及设置在方向选择外仓中的方向选择内仓，方向选择外仓和方向选择内仓均为柱状空心结构，且方向选择内仓与方向选择外仓共轴线；方向选择内仓和方向选择外仓之间构成鸟类机器人能够通过的第一环形通道，方向选择外仓上设置有第一过渡通道，第一过渡通道的入口端与第一环形通道相连通，第一过渡通道的出口端位于方向选择外仓的外侧；所述颜色选择区与方向选择内仓通过防止鸟类机器人折返的第二单向通道相连通，第二单向通道伸入到颜色选择区的一端位于扇形颜色选择平台的外侧；所述方向选择内仓的侧壁下端设置有三个方向选择入口，三个方向选择入口与第二单向通道插入到方向选择内仓的一端分别位于四个方向，三个方向选择入口均与第一环形通道相连通；

所述水槽障碍区的中部设置有水槽，水槽将水槽障碍区的内部隔断为首端区域和末端区域，所述水槽上均匀设置有多个连通桥，多个连通桥分别连通水槽障碍区中的首端区域和末端区域，所述第一过渡通道的出口端和水槽障碍区中的首端区域通过防止鸟类机器人折返的第三单向通道相连通；

所述高度选择区包括高度选择外仓以及设置在高度选择外仓中的高度选择内仓，高度选择外仓和高度选择内仓均为柱状空心结构，且高度选择内仓与高度选择外仓共轴线；高度选择内仓和高度选择外仓之间构成鸟类机器人能够通过的第二环形通道，高度选择外仓上设置有第二过渡通道，第二过渡通道的入口端与第二环形通道相连通，第二过渡通道的出口端位于高度选择外仓的外侧；所述水槽障碍区中的末端区域与高度选择内仓通过防止鸟类机器人折返的第四单向通道相连通，且第四单向通道伸入到高度选择内仓的中部；所述高度选择内仓的侧壁上设置有多个高度选择入口，多个高度选择入口均位于高度选择内仓的上部且高度依次增高，多个高度选择入口均与第一环形通道相连通；

所述测速区为带状封闭通道，测速区的首端设置有入口，测速区的末端设置有出口，第二过渡通道的出口端与测速区的首端设置的入口相连通；

所述奖励区上设置有出口，奖励区内设置有自动投食装置，所述奖励区与测速区的末端相连通；

还包括主控电路，所述多个颜色选择通道的两端、三个方向选择入口的前端、多个连通桥的末端、多个高度选择入口的前端和测速区的两端均设置有红外传感器，所述红外传感器均与主控电路相连接；所述自动投食装置受控于主控电路。

2.如权利要求1所述的面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置,其特征在于：所述第一单向通道的两端、第二单向通道的两端、第三单向通道的两端和第四单向通道的两端均设置有红外传感器，第一单向通道的两端、第二单向通道的两端、第三单向通道的两端和第四单向通道的两端处设置的红外传感器也均与主控电路相连接。

3.如权利要求2所述的面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置,其特征在于：所述多个颜色选择通道的两端、三个方向选择入口的前端、多个高度选择入口的前端、测速区的两端、第一单向通道的两端、第二单向通道的两端、第三单向通道的两端、第四单向通道的两端、准备区上入口处和奖励区上的出口处均设置自动门，所述自动门均受控于主控电路。

4.如权利要求3所述的面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置,其特征在于：所述颜色选择通道为七条，七条颜色选择通道的颜色分别为红、绿、蓝、黄、紫、黑和正白。

5.如权利要求4所述的面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置,其特征在于：所述第一单向通道、第二单向通道、第三单向通道和第四单向通道的横截面均为20cm×20cm的矩形。

6.如权利要求5所述的面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置,其特征在于：所述准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区和奖励区均为透明亚克力板材制成，且内壁均由黑色单面贴纸完全贴黑。

7.如权利要求6所述的面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置,其特征在于: 所述准备区、颜色选择区、方向选择区、水槽障碍区、高度选择区、测速区和奖励区中均设置有正白光LED照明装置，所述正白光LED照明装置均与主控电路相连接。

8.如权利要求7所述的面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置,其特征在于: 还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器受控于主控电路。

9.使用上述权利要求1-8任一所述的面向鸟类机器人社群等级判定的迷宫装置的训练方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤A：训练前的准备工作；将鸟类机器人放入准备区，打开主控电路开关，所有红外传感器开始工作，主控电路控制蜂鸣器鸣叫示意训练开始，并控制准备区上入口处的自动门和第一单向通道的两端的自动门打开；

步骤B: 在颜色选择区中进行颜色选择通道快速选择训练；当第一单向通道伸入到颜色选择区的一端设置的红外传感器检测到鸟类机器人到达颜色选择区，主控电路控制多个颜色选择通道的两端的自动门打开，主控电路开始计时，当鸟类机器人选择其中一条颜色选择通道通过时，设置在该颜色选择通道首端的红外传感器反馈颜色选择信息给主控电路，当鸟类机器人从该颜色选择通道离开时，设置在该颜色选择通道末端的红外传感器反馈信号给主控电路，主控电路控制多个颜色选择通道两端设置的自动门关闭，主控电路计时完毕，并记录颜色通道选择通过时间t₁；

鸟类机器人对于不同颜色的喜好有所不同，在颜色选择区中能较快选择出颜色选择通道并通过者得分高，即t₁小者得分高；

步骤C: 在方向选择区中进行方向选择入口的正确选择训练；当鸟类机器人到达第二单向通道首端设置的红外传感器时，主控电路控制第二单向通道两端的自动门打开，当鸟类机器人到达第二单向通道末端设置的红外传感器时，主控电路控制第二单向通道两端的自动门关闭，并控制三个方向选择入口上设置的自动门打开，当鸟类机器人选择其中一个方向选择入口进入时，设置在该方向选择入口前端的红外传感器反馈方向选择信息给主控电路进行记录；

进入本装置的鸟类机器人预先在其它训练装置中进行过方向选择训练，在方向选择区正确选择预训练时训练的方向者得分高；

步骤D: 在水槽障碍区中进行连通桥的快速通过训练；当鸟类机器人到达第三单向通道首端设置的红外传感器时，主控电路控制第三单向通道两端的自动门打开，当鸟类机器人到达第三单向通道末端设置的红外传感器时，主控电路控制第三单向通道两端的自动门关闭，同时，主控电路开始计时；当鸟类机器人选择其中一条连通桥通过时，设置在该连通桥末端设置的红外传感器反馈连通桥选择信息给主控电路进行记录，主控电路计时完毕，并记录连通桥通过时间t_2，同时主控电路控制多条连通桥末端的自动门关闭；

在水槽障碍区中能快速通过连通桥的鸟类机器人得分高，即t₂小者得分高；

步骤E：在高度选择区中进行不同高度的高度选择入口选择通过训练；当鸟类机器人到达第四单向通道首端设置的红外传感器时，主控电路控制第四单向通道两端的自动门打开，当鸟类机器人到达第四单向通道末端设置的红外传感器时，主控电路控制第四单向通道两端的自动门关闭，并控制多个高度选择入口上设置的自动门打开，当鸟类机器人选择其中一个高度选择入口进入时，设置在该高度选择入口前端的红外传感器反馈高度选择信息给主控电路进行记录；

在高度选择区中选择高度较高的高度选择入口并通过的鸟类机器人得分高；

步骤F：在测速区中进行快速通过训练；当鸟类机器人到达测速区首端设置的红外传感器时，主控电路控制测速区两端的自动门打开，并控制奖励区内设置的自动投食装置打开，同时，主控电路开始计时，当鸟类机器人到达测速区末端设置的红外传感器时，主控电路计时完毕，并记录测速区通过时间t_3，同时主控电路控制测速区两端的自动门关闭；

在测速区中通过时间较短的鸟类机器人得分高，即t₃小者得分高；

步骤G：在奖励区中进行投食奖励，对鸟类机器人进行综合评分；当鸟类机器人进入奖励区，主控电路控制自动投食装置10s后关闭，并控制蜂鸣器鸣叫以示本次训练结束，主控电路对鸟类机器人进行综合评分，等待下一次训练开始。

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