[實用新型]一種四足動物運動觀測系統

有效

• 申請號: 201420369458.X
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN203943674U
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 王驥月;田為軍;叢茜
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本實用新型涉及四足動物運動觀測和仿生機器人研究領域。特別涉及山羊維穩減振特性觀測與研究。可用于四足機器人的運動測試。

技術背景

從1959年美國制造出世界第一臺工業機器人至今，機器人的發展經歷了多個階段，目前正處于具有高級生命形態特征的仿生機器人研究階段。仿生機器人是模仿自然界中生物的外部形態或某些機能的機器人系統，是將運動仿生、感知仿生、控制仿生、能量仿生、材料仿生等仿生技術完美綜合與全面應用的產物。其中，運動觀測是運動仿生技術的基礎與前提。

應用運動仿生技術進行四足仿生機器人研究，首先應獲取仿生原型的運動參數(步態、步速、步幅、關節角、四足驅動規律及受力分布情況等)，即對四足動物進行運動圖像采集和受力分布測試。

為方便、快捷的獲取四足動物運動參數，本實用新型設計了一種四足動物運動觀測系統，在山羊維穩減振性能觀測和德國牧羊犬運動特性觀測方面效用上佳，能廣泛應用于牛、羊、馬、驢、鹿、犬等四足動物的運動觀測，為四足機器人的研究提供運動參數，也可用于四足機器人的運動測試，為四足機器人的運動性能改進提供方便。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種四足動物運動觀測系統，本實用新型能實現四足動物運動觀測系統化，提高觀測集成度，縮短觀測周期，為獲取四足動物運動參數提供方便，為四足機器人研究奠定基礎。

本實用新型包括有一個運動通道；一個位于運動通道包圍空間中心位置的六自由度平臺；六個紅外線攝像頭和六個攝像頭支架；一個高速攝像機和一個攝像機移動架；四個均布于六自由度平臺載物臺上的重力傳感器；一個接收紅外線攝像頭、高速攝像機和重力傳感器的輸出數據，并控制六自由度平臺運動的計算機；

所述的運動通道包含有右轉彎段、左轉彎段、15°坡段和25°坡段，右轉彎段與左轉彎段之間、左轉彎段與15°坡段之間、15°坡段與25°坡段之間均由水平面連接；

所述的六自由度平臺是由載物臺、上平臺、鉸鏈、電動缸、下平臺和滾輪組成，六個電動缸通過鉸鏈鉸接在下平臺與上平臺之間，下平臺的底面設置滾輪，上平臺上方連接有載物臺，四個重力傳感器均布于載物臺上，四個重力傳感器的位置可調，由計算機控制六自由度平臺運動，四足動物位于載物臺上，隨六自由度平臺運動，四足動物的四肢踩踏在四個重力傳感器上，其四足受力數據實時傳入計算機中；

所述紅外線攝像頭設置在攝像頭支架上，六個紅外線攝像頭布設在運動通道的周邊或運動通道上，具體位置根據實際需要確定；所述的高速攝像機設置在攝像機移動架上，高速攝像機位于運動通道周邊或運動通道上，具體位置根據實際需要確定。

本實用新型的工作過程和原理：

本實用新型包括運動模式和靜止模式，四足動物運動模式在運動通道上實現，能夠先后實現四足動物的直線運動、左轉彎運動、右轉彎運動、15°坡運動、25°坡運動的觀測，五種運動方式可以單獨進行也可以按序依次進行，坡上運動包括上坡、下坡兩種情況；四足動物的靜止模式在六自由度平臺上實現，能夠按需實現四足動物在平動(前后、左右、上下移動)、轉動(左右轉動)、傾斜(前后、左右傾斜)、隨機振動時應激反應的觀測，由計算機調節，六自由度平臺在各種模式(平動、轉動、傾斜、隨機振動)下，參數變化具有連續性。例如，為測量四足動物維穩極限角，可連續變化六自由度平臺的傾斜角，觀察四足動物維持穩定的最大傾斜角。

本實用新型的有益效果：

本實用新型將運動通道與六自由度平臺配合使用，重力傳感器與六自由度平臺相結合，能夠實現牛、羊、馬、驢、鹿、犬等較大型四足動物的運動觀測，大大提高了觀測效率，縮短了觀測周期，實現了四足動物運動觀測系統化，解決了較大型四足動物運動觀測困難的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型的六自由度平臺立體示意圖。

圖3為本實用新型的運動通道立體示意圖。

圖4為本實用新型運動模式下四足動物右轉彎運動示意圖。

圖5為本實用新型運動模式下四足動物15°坡運動示意圖。

圖6為本實用新型運動模式向靜止模式切換示意圖。

圖7為本實用新型靜止模式下四足動物前傾狀態示意圖。

圖8為本實用新型靜止模式下四足動物前移狀態示意圖。

圖9為本實用新型靜止模式下四足動物左轉狀態示意圖。