一种仿生喂蛇装置的制作方法

本发明涉及一种仿生喂蛇装置。

背景技术：

实验用毒蛇在喂养时往往会碰到一些问题，特别是处于冬眠期的毒蛇，很少主动进食，需要饲养员唤醒后手工喂食，如此易被毒蛇咬伤，存在安全隐患。另外，根据蛇类的特点：冬眠进食欲望不强、死的东西不吃、视力差但对移动的温热物体敏感。为此，设计一种仿生喂蛇装置，用于医学、药物生物学等研究领域。

饲养员一般采用在一根铁丝上穿挂一食物，然后伸进蛇笼来回摇晃来吸引蛇的进食欲望，或直接采用较危险的手工喂食，类似方法既费力、效果也差，且不安全。

技术实现要素：

为克服背景技术中存在的缺陷，本发明提供一种仿生喂蛇装置。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种仿生喂蛇装置，包括用于圈养蛇的箱体，所述箱体的一侧设有向箱体内给蛇喂食的喂食部；

所述箱体呈空心的长方体状，定义所述箱体的长度所在方向为x轴、宽度所在方向为y轴、高度所在方向为z轴；

所述喂食部包括底座和用于刺穿食物并送入箱体内的穿食管，所述穿食管沿y轴方向延伸，且穿食管的内端位于箱体内，外端位于箱体外；穿食管的外端连接有带动穿食管的内端在箱体内沿x轴方向往复移动的驱动装置，且驱动装置设置在底座上；

所述穿食管的内端同轴连接有可发光发热的指引段，以指引蛇觅食；

还包括用于控制喂食部和指引段工作的控制器，所述控制器分别与喂食部和指引段相连。

进一步，如权利要求1所述的一种仿生喂蛇装置，其特征在于：底座设置在箱体沿y轴方向的一侧。

进一步，如权利要求1所述的一种仿生喂蛇装置，其特征在于：所述驱动部包括沿x轴方向延伸的丝杠，丝杠的两端通过丝杠座架设在底座上；定义丝杠沿x轴方向的一端所在的方向为左端，另一端所在的方向为右端，则丝杠的左端贯穿丝杠座并与动力装置的输出轴同轴相连，动力装置固定在底座上，且动力装置与控制器相连；穿食管的外端固定连接有移动块，且移动块套设在丝杠上并与丝杠相啮合；箱体上设有供穿食管移动的通槽，且通槽与丝杠相平行。

进一步，所述驱动部还包括用于控制穿食管沿x轴向左或向右移动的方向控制装置，所述方向控制装置包括位于丝杠沿y轴方向的一侧的固定杆，且固定杆与丝杠相平行；固定杆上可滑动地套设有滑动管，滑动管的左右两端分别设有光拦和卡杆，且光拦和卡杆均位于固定杆和丝杠之间；固定杆和丝杠之间还设有固定在底座上的光耦和弹簧卡扣，且光耦和弹簧卡扣分别位于滑动管行程的两头；光耦的开口面向光拦，且光耦的开口位于光拦的运动轨迹上；弹簧卡扣的卡口面向卡杆的卡头，且弹簧卡扣的卡口位于所述卡头的运动轨迹上；光耦与控制器内的延时继电器相连，光拦位于光耦的开口内时，光耦关闭并启动控制器内的延时继电器计时3秒钟后再吸合，光拦位于光耦的开口外时，光耦开启；所述移动块上设有用于在移动块向左移动时推动光拦向左移动和在移动块向右移动时推动卡杆向右移动的顶头。

进一步，还包括沿x轴方向设置在指引段下方两侧的一对红外对射传感器，一对红外对射传感器相对固定在箱体的内壁上，且均与控制器相连，以检测指引段上是否穿刺有食物。

进一步，所述指引段包括镂空的管段，所述管段的一端与穿食管同轴相连，另一端设有便于刺入食物的尖头；管段内设有可发射红外线的红光二极管和可制热以维持管段温度处于预定温度值的发热电阻，且红光二极管和发热电阻均与控制器相连，以控制红光二极管和发热电阻的开、关。

进一步，所述动力装置是减速马达，且减速马达通过联轴器与丝杠相连。

进一步，固定杆的一端固定有用于限定滑动管的行程长度的固定块，且滑动管的行程长度与通槽的长度相等。

进一步，所述光拦沿x轴方向向左延伸，且光拦通过第一滑块固定在滑动管上；所述卡杆沿x轴方向向右延伸，且卡杆通过第二滑块固定在滑动管上，弹簧卡扣固定在底座上，且弹簧卡扣具有可咬合卡杆的卡头的弹簧卡口。

进一步，所述底座和所述箱体之间设有挡板。

本发明的设计原理：

采用一根可穿挂食物的金属细管(穿食管)，该细管在相应传感器的控制下可做来回运动，且头部可发出光热，或停止运动且不发出光热。饲养员可在蛇笼外把食物先在装置的细管上穿挂好，然后放入笼(箱体)内，待装置接通电源开始工作后，穿挂着的食物就会随着细管自动来回移动，食物中间保持40℃左右的发热温度并发出红色微光，如此仿生蛇感兴趣的活体移动物，待食物被蛇叼走后细管自动停止来回移动并切断头部发热发光电源，以防毒蛇继续咬管自伤，采用该方法喂蛇安全省力、效果良好，类似装置目前国内外均未见报道。

采用电动丝杆直线运动系统结合光耦传感器、红外对射传感器、延时触发等功能控制电路，自动控制食物穿挂细管后的直线往复运动和加温发光功能。本发明提高了相关工作环境的安全系数。作为实验用毒蛇的自动喂养方式，配以特制的相应养殖笼后，在业界得到推广应用的前景乐观。

本发明的有益效果主要表现在：

1、喂蛇过程省时、省心、省力、效果良好，且可防毒蛇咬伤，足够安全。

2、作为实验用毒蛇的自动喂养方式，配以特制的相应养殖笼后，可在业界得到推广应用的前景乐观。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明的正视图；

图3是指引段的结构示意图；

其中：1底座、2.箱体、3.控制器、4.减速马达、5.联轴器、6.丝杆座、7.丝杆、8.移动块、9.光耦、10.光拦、11.固定杆、12.固定块、13.滑动管、14.第一滑块、15.顶头、16.卡杆、17.弹簧卡扣、18.穿食管、19.指引段、191.红光二极管、192.发热电阻、193.导线、20.挡板、21.红外对射传感器。

具体实施方式

参照附图，一种仿生喂蛇装置，包括用于圈养蛇的箱体2，所述箱体2的一侧设有向箱体2内给蛇喂食的喂食部；

所述箱体2呈空心的长方体状，定义所述箱体2的长度所在方向为x轴、宽度所在方向为y轴、高度所在方向为z轴；

所述喂食部包括底座1和用于刺穿食物并送入箱体2内的穿食管18，所述穿食管18沿y轴方向延伸，且穿食管18的内端位于箱体2内，外端位于箱体2外；穿食管18的外端连接有带动穿食管18的内端在箱体2内沿x轴方向往复移动的驱动装置，且驱动装置设置在底座1上；

所述穿食管18的内端同轴连接有可发光发热的指引段19，以指引蛇觅食；

还包括用于控制喂食部和指引段19工作的控制器3，所述控制器3分别与喂食部和指引段19相连。

底座1设置在箱体2沿y轴方向的一侧。

所述驱动部包括沿x轴方向延伸的丝杠7，丝杠7的两端通过丝杠座6架设在底座1上；定义丝杠7沿x轴方向的一端所在的方向为左端，另一端所在的方向为右端，则丝杠7的左端贯穿丝杠座6并与动力装置4的输出轴同轴相连，动力装置固定在底座1上，且动力装置4与控制器3相连；穿食管18的外端固定连接有移动块8，且移动块8套设在丝杠7上并与丝杠7相啮合；箱体2上设有供穿食管18移动的通槽，且通槽与丝杠7相平行。

所述驱动部还包括用于控制穿食管18沿x轴向左或向右移动的方向控制装置，所述方向控制装置包括位于丝杠7沿y轴方向的一侧的固定杆11，且固定杆11与丝杠7相平行；固定杆11上可滑动地套设有滑动管13，滑动管13的左右两端分别设有光拦10和卡杆，且光拦10和卡杆均位于固定杆11和丝杠7之间；固定杆11和丝杠7之间还设有固定在底座1上的光耦9和弹簧卡扣17，且光耦9和弹簧卡扣17分别位于滑动管13行程的两头；光耦9的开口面向光拦10，且光耦9的开口位于光拦10的运动轨迹上；弹簧卡扣17的卡口面向卡杆的卡头16，且弹簧卡扣17的卡口位于所述卡头16的运动轨迹上；光耦9与控制器3内的延时继电器相连，光拦10位于光耦9的开口内时，光耦9关闭，光拦10位于光耦9的开口外时，光耦9开启并启动控制器3内的延时继电器计时；所述移动块8上设有用于在移动块8向左移动时推动光拦10向左移动和在移动块8向右移动时推动卡杆向右移动的顶头15。

还包括沿x轴方向设置在指引段19下方两侧的一对红外对射传感器21，一对红外对射传感器21相对固定在箱体2的内壁上，且均与控制器3相连，以检测指引段19上是否穿刺有食物。

所述指引段19包括镂空的管段，所述管段的一端与穿食管同轴相连，另一端设有便于刺入食物的尖头；管段内设有可发射红外线的红光二极管191和可制热以维持管段温度处于预定温度值的发热电阻192，且红光二极管191和发热电阻192均通过导线193与控制器3相连，以控制红光二极管191和发热电阻192的开、关，且导线193贯穿穿食管18，穿食管18内部中空。

所述动力装置4是减速马达，且减速马达通过联轴器5与丝杠7相连。

固定杆11的一端固定有用于限定滑动管13的行程长度的固定块11，且滑动管13的行程长度与通槽的长度相等。

所述光拦10沿x轴方向向左延伸，且光拦10通过第一滑块14固定在滑动管13上；所述卡杆沿x轴方向向右延伸，且卡杆通过第二滑块固定在滑动管13上，弹簧卡扣17固定在底座1上，且弹簧卡扣17具有可咬合卡杆的卡头16的弹簧卡口。

所述底座1和所述箱体2之间设有挡板20。

1、本发明的结构介绍：

本发明包括背面控制部分和正面仿生部分：背面控制部分包括电动丝杆直线运动单元、光耦传感单元、继电器控制单元等三个部分组成；正面仿生部分主要由红外对射控制单元、穿食管、无反射磨砂挡板等部分组成。

1.1电动丝杆直线运动单元设计：

该单元由减速马达4、联轴器5、一对丝杆座6、丝杆7、移动块8、顶头15、穿食管18组成，减速马达4和丝杆座6均固定在底座1上，顶头15和穿食管18固定在移动块8上，当减速马达输入正负电平后丝杆转动，移动块8连带顶头15和穿食管18(以下简称移动部分)即可沿着x轴来回运动。

1.2光耦传感单元设计：

该单元由光耦9、光拦10、固定杆11、固定块12、滑动管13、滑块14、卡杆16、弹簧卡扣17组成，光耦9、固定杆11、弹簧卡扣17均固定在底座1上，固定块12固定在固定杆11的左侧，滑动管13套装在固定杆11的右侧至固定块12之间，滑动管13的两端对称固定有第一滑块14和第二滑块，第一滑块14上固定有一光拦10，第二滑块固定一卡杆。如此，当滑动管13左推顶向固定块12时，光拦10拦死光耦9，光耦9信号闭，卡杆的卡头16从弹簧卡扣17中拉出；当滑动管13右推底座1右壁面时，卡杆的卡头16卡进弹簧卡扣17中，光拦10移出光耦9，光耦9信号开，因此时卡杆卡在弹簧卡扣17中致使滑动管13被相对固定，左侧光拦

10就不会因震动、侧放等因素滑向光耦，使仪器产生误操作。

1.3红外对射控制单元和继电器控制单元设计：

该单元由红外对射传感器21、控制器3组成，控制器3中的一组工作电源继电器电路用于控制减速马达4、穿食管18头部供电等工作电源的开断，另一组延时继电器电路用于控制由光耦9信号引发的马达转向，进而控制移动部分的运动方向；红外对射传感器21对应安装在穿食管头部19左右移动端的两侧，低于穿食管18指引段19的水平位置5mm，当指引段19穿上食物后两红外对射传感器21之间被遮挡，工作电源开通，移动部分开始运动，穿食管头部加热发光并跟随移动块8左右移动，直至食物与穿食管18分离。

1.4穿食管及指引段设计：

穿食管18为一根中空不锈钢细管，露出箱体部分的长度为90mm，外径为4mm，指引段19总长约20mm，管段的管壁上下左右均匀分布直径为1mm的小孔，内装一红光二极管191和发热电阻192；尖头的外径为3mm，长6mm，中空不锈钢细管；通电后，光和热可通过小孔外散，控制器调节发热电阻192的电阻值可使管壁温度维持在40℃左右。因蛇类的视觉很差，但对温度敏感，如此只能看到移动着的温热物体，以为活体，起到仿真的效果。

1.5无反射磨砂挡板和正面底板设计：

见图1、图2，挡板20和箱体的底板均采用黑色磨砂无反射亚克力板(图1、图2中的散点部分)，挡板20距离箱体底板70mm处为一条长170mm、宽8mm的通槽，穿食管18穿过此通槽并沿通槽来回运动。

本发明可设有多根穿食管18，如此，一次装食就可多样性或多量，减少重复装样次数。

本发明可与箱体同步设计成更安全的隔离开门方式，避免蛇笼门直接打开，增加安全系数。

本发明采用由9-17等部件组成的滑动管弹簧卡扣技术，避免了由于该装置在蛇的攻击下振动、侧位等因素引起的光耦传感器误操作等现象，可以在相对不稳定的环境下连续工作24小时。

2、工作原理及操作步骤：

箱体上设有电源开关，以控制电源的通断，所述电源分别与减速马达4、控制器3相连，以为减速马达4、控制器3、红光二极管191、发热电阻192、光耦9和红外对射传感器21等供电。且电源还连接有指示灯。

红外对射传感器21将获取的信号信息出送给控制器3，控制器根据接收到的来自红外对射传感器21的信号判断红外对射传感器21之间是否存在遮挡。

开通电源后，电源指示灯亮，若此时穿食管18的指引段19上无食物，红外对射传感器21对射连通，则控制器3控制电源断开，减速马达4和指引段19内的光热电路均不再工作。

穿入食物(10g-50g)后，两红外对射传感器21之间被遮挡，工作电源继续工作，且减速马达4和指引段19中光热电路均通过控制器与电源连通。控制器驱动减速马达4正向转动，指引段19载着食物左移，直至顶头15顶着第一滑块14把光拦10顶进光耦9内，则光耦9信号断开，且控制器3自判断光耦9信号断开时，启动控制器内的延时继电器计时3秒钟后再吸合。且移动块8的顶头15继续顶着滑块14左移3秒钟(继电器内预定的时间，位移距离约3mm)，直至滑动管13右端的卡杆从弹簧卡扣17中彻底拉出。3秒钟后延时继电器吸合，控制器判断延时继电器吸合后，控制减速马达4反转，则移动块8右移，直至顶头15把卡杆顶进弹簧卡扣17，此时光拦10移出光耦9，延时继电器释放(即断开)，控制器3判断延时继电器断开后，控制器3控制减速马达4的供电电源重回正向，减速马达4正向转动，则移动块8重新向左移动，如此循环往复，直至食物被叼走后红外对射传感器21再次对射连通，电源断开，本发明再次处于非工作状态，至此，一次喂食过程结束。

3、具体应用：

取icr小白鼠一只(20g-30g)，处死后穿在穿食管上的指引段，深度20mm左右，以完全覆盖小孔为宜，正面朝蛇放入箱体内，接通电源后，喂食部就会自动工作，待小鼠被叼走后喂食部的电源自动断开，一次喂食过程结束。

取10例icr小白鼠，体重(20±2)g，按2.2项分次喂食，在5分钟至2小时不等的时间内小鼠被叼走，实验效果良好。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。