小動物主動跑輪系統

小動物主動跑輪系統在設計上已針對跑輪晃動、動物快速啟停及反向奔跑等場景進行了優化。以下是綜合分析及技術保障措施：

一、轉數漏記/多記的核心風險因素

機械穩定性缺陷

輕微晃動：若跑輪支架或軸承存在裝配公差或磨損，可能導致編碼器脈沖信號間斷。但主流系統采用合金懸掛結構（如直徑340mm大鼠輪）和加固軸承，顯著降低機械抖動。

解決方案：定期校準轉軸同心度，避免因長期使用導致的機械疲勞。

方向切換的識別延遲

反向奔跑：高精度編碼器（分辨率360P/R）可實時捕獲方向變化（+1順時針/-1逆時針），并記錄方向切換時間戳。但當動物在極短時間內頻繁反向時，若傳感器采樣頻率不足，可能遺漏個別脈沖。

數據驗證：系統通過"方向標志時間序列"分析速度導數符號變化，確保切換事件被標記。

快速啟停的脈沖丟失

瞬時加減速：編碼器依賴連續轉動生成脈沖信號。若動物急停導致輪子慣性滑動<5°，可能低于最小檢測角度（1°分辨率），造成小幅行程未被記錄。

二、系統的誤差控制機制

硬件層面的保障

采用雙通道正交編碼器，通過相位差判定方向，避免單通道系統的方向誤判。

傳感器抗干擾設計（如磁屏蔽）防止電磁噪聲導致脈沖計數異常。

軟件算法的校正

運動軌跡重建：基于原始角度時間序列數據，通過微分計算瞬時速度，自動修正因抖動產生的異常峰值。

閾值過濾：設置小轉速（如0.2轉/分），屏蔽非主動運動產生的微振信號。

實驗環境優化

跑輪材質輕量化（亞克力/不銹鋼）減少慣性滑動，同步降低啟停誤差。

控制溫濕度（22±2℃,50%±10%）避免材料熱脹冷縮影響結構精度。

三、實際應用中的建議

設備選型：選擇支持"原始角度時間序列輸出"且采樣率≥1kHz的系統，例如ZL-016系列（5寸觸摸屏實時顯示數據）。

校準流程：每日實驗前執行空轉校準，驗證脈沖計數與物理轉數的偏差（應<0.5%）。

數據交叉驗證：結合視頻追蹤系統（如步態分析模塊），人工復核方向切換次數與系統記錄的一致性。

結論：在規范操作和維護下，主動跑輪系統的轉數誤差率可控制在1%以內。反向奔跑和啟停行為本身不會系統性導致漏記/多記，但高頻切換場景需依賴硬件性能上限。