[發明專利]基于壁虎仿生腿的材料粘/脫附性能測試系統及自調控法

有效

• 申請號: 201410099164.4
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103954555A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 戴振東;俞志偉;汪中原;沈丹妮;劉蕊;王鵬;吉愛紅
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G05B17/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于壁虎仿生腿的材料粘/脫附性能測試系統，其特征在于：包括支撐固定框架、壁虎仿生腿、力傳感系統、數據采集和運動控制系統；

所述的支撐固定框架包括第一豎直板（1）、第二豎直板（16）和水平板（18），還包括固定在第一豎直板（1）上的運動系統支架（2）；

所述的壁虎仿生腿安裝于運動系統支架（2）上；

所述的力傳感系統，包括力感應板（13）、三維毫牛級力傳感器（15）、傳感器第一墊片（14-1）和傳感器第二墊片（14-2）；其中力感應板（13）通過傳感器第一墊片（14-1）安裝三維毫牛級力傳感器（15）第一端的上表面，三維毫牛級力傳感器（15）另第二端的下表面通過第二墊片（14-2）安裝于水平板（18）上。

2.根據權利要求1所述的基于壁虎仿生腿的材料粘/脫附性能測試系統，其特征在于：所述壁虎仿生腿由第一舵機（3）、第二舵機框架（4）、第二舵機（5）、大腿支架（8）、第三舵機（9）、小腿支架（10）、踝部連接板（11）、足端（12）組成；其中第一舵機（3）的輸出軸線與X軸平行，第二舵機（5）的輸出軸線與第一舵機（3）的輸出軸線垂直，第三舵機（9）的輸出軸線與第二舵機（5）的輸出軸線平行；第一舵機（3）固定于運動系統支架（2）上，第二舵機框架（4）第一端安裝于第一舵機（3）的輸出軸上，第二舵機（5）安裝于第二舵機框架（4）內，大腿支架（8）第一端安裝于第二舵機（5）的輸出軸上，第三舵機（9）安裝于大腿支架（8）的第二端，小腿支架（10）第一端安裝于第三舵機（9）的輸出軸上，踝部連接板（11）安裝于小腿支架（10）的第二端。

3.根據權利要求2所述的基于壁虎仿生腿的材料粘/脫附性能測試系統，其特征在于：所述壁虎仿生腿還包括第二舵機框架安裝加固裝置，它由連接桿（6）和腿支架（7）組成，所述連接桿（6）與第一舵機（3）的輸出軸線平行；腿支架（7）與連接桿（6）垂直；連接桿（6）的第一端安裝于運動系統支架（2）上，連接桿（6）的第二端安裝于腿支架（7）的第一端；所述第二舵機框架（4）的第二端連接與所述腿支架（7）的第二端。

4.根據權利要求1所述的基于壁虎仿生腿的材料粘/脫附性能測試系統，其特征在于：所述的數據采集和運動控制系統由數據采集卡（19）、五類雙絞線、數據線、穩壓電源、計算機數據處理軟件組成。

5.根據權利要求1所述的基于壁虎仿生腿的材料粘/脫附性能測試系統，其特征在于：所述第一豎直板（1）具有Z向通槽，所述運動系統支架（2）安裝于Z向通槽內。

6.根據權利要求1所述的基于壁虎仿生腿的材料粘/脫附性能測試系統，其特征在于：所述水平板（18）具有X向通槽，第二墊片（14-2）安裝于X向通槽內。

7.利用權利要求1所述基于壁虎仿生腿的材料粘/脫附性能測試系統的自調控法，其特征在于包括以下過程：

步驟1、建立壁虎仿生腿運動模型，分析其運動特點并設定它的步態參數，通過設定不同參數規劃壁虎仿生腿的各種步態，從而設計仿生材料不同的三維仿真粘/脫附軌跡；

步驟2、利用計算機仿真獲得壁虎仿生腿三個舵機的角度變量，把壁虎仿生腿三個舵機的角度變量數據發送給仿真模型，通過軟件編程，由LPC2103控制器實現三個舵機運動控制，從而獲得期望的仿生材料三維粘/脫附軌跡；

步驟3、三維力傳感器和數據采集卡獲取粘/脫附力值，采用力柔順反饋控制，將采集的三維力與預期的粘/脫附力比較，調節壁虎仿生腿末端仿生材料的粘/脫附軌跡，從而獲得期望的粘/脫附軌跡，滿足相應粘/脫附力值的控制要求。