[實用新型]黏附動物黏-脫附過程微觀行為和力學數據同步采集裝置

有效

• 申請號: 201721896628.X
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN207854783U
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 王周義;戴振東;蔡雷;谷雨
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: A01K29/00
• 分類號: A01K29/00;H04N7/18
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 鄭婷

本實用新型公開了一種黏附動物黏?脫附過程微觀行為和力學數據同步采集裝置包括同步觸發模塊，同步觸發模塊分別連接有力學采集系統、顯微高速攝像系統、程控微電刺激系統；力學采集系統包括力采集部件、力學傳感器和力采集程序控制計算機，力學傳感器和力采集程序控制計算機分別與力采集部件連接，力采集程序控制計算機和力采集部件分別與同步觸發模塊連接；顯微高速攝像系統包括第一顯微高速攝像機和第二顯微高速攝像機；程控微電刺激系統包括依次相連的微電刺激控制計算機、微電刺激器和刺激電極，微電刺激控制計算機與同步觸發模塊連接。本實用新型通過同步觸發模塊實現了同步，快速、準確地采集到粘附動物粘/脫附行為中微觀行為和力學數據。

技術領域

本實用新型屬于微觀行為學技術領域，涉及一種黏附動物黏-脫附過程微觀行為和力學數據同步采集裝置。

背景技術

可粘附動物的粘附系統具有高穩定性、易粘/脫附等特點，對其粘附系統的粘/脫附微觀行為及力學性能的研究有利于理解動物粘附系統的物理機制，為未來仿生爬壁機器人粘附系統設計提供理論依據和技術支撐。大壁虎是已知具有粘附性能的爬行動物中個體最大的一種，具有優異粘附能力的大壁虎可以在任意傾斜角度表面運動，作為可粘附動物中的一個典型實驗動物，已被廣泛研究。

2000年，Autumn等采用人為控制剛毛粘脫附的方法，在顯微攝像的幫助下，首次獲得了單根剛毛的粘脫附性能，并發表于Nature 雜志，極大的推動了壁虎粘附系統性能的研究。

目前關于粘附動物的粘脫附性能的研究主要集中于理論假想模型，缺乏實驗驗證，不能全面揭示其粘脫附的物理機制。原因在于：首先，為了獲得自由粘/脫附過程中腳趾剛毛在粘/脫附時的變形機制，必須采用顯微攝像系統，但其拍攝視野有限加之粘附動物運動過程中腳趾接觸位置的不確定性，導致實際情況下難以捕獲自由運動時粘附動物腳趾粘/脫附過程的微觀行為；其次，粘/脫附性能的一個重要評價參數就是力學性能，如何在自由運動時，高效地獲得大量的粘附動物各個腳趾的粘/脫附力學數據一直沒有得到解決。因此同時獲得自由狀態下粘附動物腳趾粘/脫附的微觀行為及力學數據是粘附動物腳趾粘/脫附物理機制研究的一個重要技術難題。

實用新型內容

為了達到上述目的，本實用新型提供一種黏附動物黏-脫附過程微觀行為和力學數據同步采集裝置，解決了自由運動時粘附動物腳趾粘/脫附過程的微觀行為難以捕獲的問題。

本實用新型所采用的技術方案是，黏附動物黏-脫附過程微觀行為和力學數據同步采集裝置，包括同步觸發模塊，所述同步觸發模塊分別連接有力學采集系統、顯微高速攝像系統、程控微電刺激系統；所述力學采集系統包括力采集部件、力學傳感器和力采集程序控制計算機，所述力學傳感器和力采集程序控制計算機分別與力采集部件連接，所述力采集程序控制計算機和力采集部件分別與同步觸發模塊連接；所述顯微高速攝像系統包括第一顯微高速攝像機和第二顯微高速攝像機，所述第一顯微高速攝像機和第二顯微高速攝像機分別與同步觸發模塊連接；所述程控微電刺激系統包括依次相連的微電刺激控制計算機、微電刺激器和刺激電極，所述微電刺激控制計算機與同步觸發模塊連接。

本實用新型的特征還在于，

所述力學傳感器包括用于粘附動物腳趾的測力玻璃片。

所述力學傳感器為毫牛級三維力學傳感器，其分辨率為1 mN，固有頻率為491 Hz。

所述第一顯微高速攝像機和第二顯微高速攝像機拍攝區域采用6000 Lux冷光源補光，采集頻率為1000 Hz。

所述刺激電極的微電刺激參數為波寬1 ms，頻率80 Hz，強度30~80 μA，每次刺激時間不超過5 s，兩次刺激的時間間隔＞3 min。

本實用新型的有益效果是，