CN110031826B - 一种仿蝙蝠接收部位模拟装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿蝙蝠接收部位模拟装置及使用方法，它解决了现有技术没有任何相关蝙蝠下皮瓣位置相对于蝙蝠外耳频扫功能是否有无影响的研究，具有能实现仿生外耳下皮瓣相对于仿生外耳的有无状态模拟的有益效果，其方案如下：一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，包括用于产生声波的声波发射机构；模拟外耳机构，与声波发射机构相对设置，包括仿生外耳和仿生外耳下皮瓣，仿生外耳用于接收来自声波发射机构产生的声波，仿生外耳下皮瓣设于仿生外耳的内部且朝向声波发射机构设置，仿生外耳下皮瓣与第一驱动机构连接以能够实现运动，进而相对于仿生外耳实现部分遮挡或不遮挡的状态；声场探测机构，设于模拟外耳机构相对于声波发射机构的另一侧。
Description
技术领域
本发明涉及仿生模拟领域，特别是涉及一种仿蝙蝠接收部位模拟装置及使用方法。
背景技术
经过大量的研究发现大耳蝠的外耳内部具有控制波束方向特性的机构,这使得蝙蝠可以在一个其听得到的超声(来源自声发射的超声回声或者别的同类)频率周期内产生一系列随频率变化移动的波束而不需要移动其耳朵，在很短时间接收到的多波束可以让动物在很大立体角范围内产生足够多的信息。目前对于与大耳蝠外耳扫频原理的研究尚处于机理研究阶段，发明人发现没有任何相关的装置能够完成对大耳蝠外耳扫频原理的模拟，而对这个外耳扫频原理的模拟，通有助于模拟、分析和研究如何控制波束方向并应用于仿生声纳天线等。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，能够实现对大耳蝠外耳内部下皮瓣有无的模拟，进而有利于研究外耳的扫频功能。
一种仿蝙蝠接收部位模拟装置的具体方案如下：
一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，包括：
用于产生声波的声波发射机构；
模拟外耳机构，与声波发射机构相对设置，包括仿生外耳和仿生外耳下皮瓣，仿生外耳用于接收来自声波发射机构产生的声波，仿生外耳下皮瓣设于仿生外耳的内部且朝向声波发射机构设置，仿生外耳下皮瓣与第一驱动机构连接以能够实现运动，进而相对于仿生外耳实现部分遮挡或不遮挡的状态；
声场探测机构，设于模拟外耳机构相对于声波发射机构的另一侧；
控制机构，控制机构与声波发射机构、第一驱动机构和声场探测机构分别单独连接。
上述的模拟装置，仿生外耳起到模拟蝙蝠外耳的作用，仿生外耳下皮瓣起到模拟外耳内侧下皮瓣的作用，声波发射机构向模拟外耳机构发射声波，仿生外耳下皮瓣相对于仿生外耳实现有无动作，从而通过声场探测机构探测的结果，蝙蝠外耳在具有下皮瓣的时候，在接收到回声过程中具有频扫特性，下皮瓣在形变之后，对频扫特性产生一定影响，因此通过本申请的模拟装置可以有效确定仿生外耳下皮瓣在接收声波信号方面的作用，特别是频扫的指向性具有一定影响。
进一步地，模拟外耳机构通过模拟外耳支架支撑，模拟外耳支架与升降机构连接以实现模拟外耳机构的升降，模拟外耳支架具有设定的高度，通过升降机构的设置，可根据试验要求，调整模拟外耳机构的高度。
进一步地，因为仿生外耳下皮瓣设于仿生外耳内侧，所述第一驱动机构由所述仿生外耳支撑。
进一步地，所述第一驱动机构为直线运动机构，直线运动机构设于仿生外耳下皮瓣内侧下部，以带动仿生外耳下皮瓣上下运动或左右运动，具体可由仿生外耳的底端或侧部与相应的直线运动机构连接。
或者，在另一方案中，所述第一驱动机构为旋转运动机构，旋转运动机构带动所述仿生外耳下皮瓣实现转动或旋转运动。
进一步地，所述仿生外耳通过角度调节机构设于所述的模拟外耳支架，以实现仿生外耳相对于所述声波发射机构角度的调整，以实现防身外耳不同倾斜角度下，声波接收情况的模拟。
进一步地，所述角度调节机构包括斜板，斜板固定于模拟外耳支架，斜板与模拟外耳平台之间倾斜设有可伸缩杆。
进一步地，所述声波发射机构设于关节式自由度平台表面，能实现声波发射机构声波发射空间范围的调整，以通过不同角度发射的声波与仿生外耳的模拟。
进一步地，所述声波发射机构、所述模拟外耳机构和所述声场探测机构均设于基座，基座表面设置滑轨，声波发射机构、模拟外耳机构和声场探测机构各自设于滑轨，通过滑轨的设置，可以便于移动声波发射机构、所述模拟外耳机构和所述声场探测机构之间的相邻位置，进一步拓宽了模拟范围。
为了克服现有技术的不足，本发明还提供了所述的一种仿蝙蝠接收部位模拟装置的使用方法，包括如下内容：
调整仿生外耳相对于声波发射机构和声场探测机构的位置，并通过第一驱动机构驱动仿生外耳下皮瓣运动至仿生外耳的内侧，部分遮挡仿生外耳，模拟实际情况中仿生外耳下皮瓣相对于仿生外耳的位置；
声波发射机构朝向仿生外耳发射声波，并由声场探测机构对仿生外耳后侧的周围声场进行探测和记录；
控制机构控制声波发射机构发射的声波产生变化，由声场探测机构再次进行探测和记录；
通过第一驱动机构驱动仿生外耳下皮瓣运动，避免对仿生外耳的遮挡；
声波发射机构再次向仿生外耳发射声波，并控制声波产生变化，由声场探测机构进行探测和记录。
上述的使用方法，能够实现仿生外耳下皮瓣相对于仿生外耳的位置，进而有效实现仿生外耳功能的模拟，从而通过仿生外耳下皮瓣的有误，来分别进行实验，有利于研究外耳的扫频功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明通过仿生外耳和仿生外耳下皮瓣的设置，可实现仿生外耳下皮瓣相对于仿生外耳的有无状态，从而在模拟实验过程中有效确定下皮瓣位置对外耳扫频功能的影响，有利于对仿生声纳系统的模拟试验。
2)本发明通过控制机构的设置，有效对其他的机构进行控制，方便对实验条件的改变，进一步方便了模拟。
3)本发明通过第一驱动机构的设置，可以实现直线运动或旋转运动，有效控制仿生外耳下皮瓣的动作，方便实现仿生外耳下皮瓣相对于仿生外耳位置的控制。
4)本发明通过升降机构的设置，能有效调整模拟外耳机构的高度，从而实现仿生外耳和仿生下皮瓣的不同高度位置对接收声波信号的影响模拟。
5)本发明通过轨道的设置，能够实现声波发射机构、模拟外耳机构和声场探测机构中相邻两机构位置的调整，实现不同间距仿生外耳和仿生下皮瓣对接收声波信号的影响模拟。
6)本发明通过角度机构的设置，能够实现不同倾斜角度下，仿生外耳和仿生下皮瓣对接收声波信号的影响模拟。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1中装置的结构示意图。
图2为本发明实施例1中装置的俯视图；
图3为本发明实施例1中角度调节机构示意图；
其中：1基座、2关节式自由度平台、3信号发生器、4、声波发生器、5模拟外耳支架、6模拟外耳平台、7升降机构、8伺服电机、9仿生外耳、10仿生外耳下皮瓣、11控制机构、12声场探测机构、13可伸缩杆、14斜板。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，下面结合说明书附图，对本发明做进一步的阐述。
实施例1
本发明的一种典型的实施方式中，如图1和图2所示，一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，包括用于产生声波的声波发射机构；模拟外耳机构，与声波发射机构相对设置，包括仿生外耳9和仿生外耳下皮瓣10，仿生外耳用于接收来自声波发射机构产生的声波，仿生外耳下皮瓣设于仿生外耳的内部且朝向声波发射机构设置，仿生外耳下皮瓣10与第一驱动机构连接以能够实现运动，进而相对于仿生外耳9实现部分遮挡或不遮挡的状态；声场探测机构12，设于模拟外耳机构相对于声波发射机构的另一侧；控制机构11，控制机构11与声波发射机构、第一驱动机构和声场探测机构分别单独连接。
在本实施例中，声波发生机构为声波发生器4，声波发生器与信号发生器3连接，该信号发生器3与控制机构连接。
上述的模拟装置，仿生外耳9起到模拟蝙蝠外耳的作用，仿生外耳下皮瓣10起到模拟外耳内侧下皮瓣的作用，声波发射机构向模拟外耳机构发射声波，仿生外耳下皮瓣相对于仿生外耳实现有无动作，从而通过声场探测机构探测的结果，确定仿生外耳下皮瓣在接收声波信号方面的作用。
模拟外耳机构设于模拟外耳支架5，模拟外耳支架5包括模拟外耳平台6，模拟外耳平台6通过支腿支撑，模拟外耳平台6与升降机构7连接以实现模拟外耳机构的升降，模拟外耳支架5具有设定的高度，通过升降机构7的设置，可根据试验要求，调整模拟外耳机构的高度。
在本实施例中，模拟外耳支架5设有多个支腿，支腿为可伸缩支腿，升降机构7为电动升降机构或液压或气压升降机构，设于模拟外耳平台6的下方。
因为仿生外耳下皮瓣10设于仿生外耳9内侧，第一驱动机构由仿生外耳支撑。本实施例中，第一驱动机构为直线运动机构，直线运动机构设于仿生外耳下皮瓣内侧下部，以带动仿生外耳下皮瓣10上下运动或左右运动，能实现仿生外耳下皮瓣10相对于仿生外耳9的模拟即可，具体可由仿生外耳的底端或侧部与相应的直线运动机构连接。具体地，第一驱动机构为液压或气压驱动件，或者第一驱动机构为直线推动电机。
仿生外耳9通过角度调节机构设于模拟外耳平台6，以实现仿生外耳9相对于声波发射机构的角度调整，角度调节机构包括斜板14，如图3所示，斜板14固定于模拟外耳平台6，斜板14与模拟外耳平台6之间倾斜设有可伸缩杆13，如气动调节杆，通过气动调节杆的伸出长度，调整仿生外耳9相对于模拟外耳平台6的角度。
声波发射机构设于关节式自由度平台2表面，能实现声波发射机构声波发射空间范围的调整，以通过不同角度发射的声波与仿生外耳9的模拟。
声波发射机构、模拟外耳机构和声场探测机构均设于基座1，基座1表面设置滑轨，声波发射机构的关节式自由度平台2、模拟外耳机构的模拟外耳支架5和声场探测机构各自设于滑轨1，可调整调整各个机构在滑轨1的具体位置，通过滑轨的设置，可以便于移动声波发射机构、模拟外耳机构和声场探测机构12之间的相邻位置，进一步拓宽了模拟范围。
进一步地，声波探测机构12优选声波探测仪，控制机构11设于声波探测仪的下方或侧部，控制机构优选可编程的PLC控制器，用于控制第一驱动机构的动作，声波探测仪的打开或关闭，以及声波发生器4的通断。
另外，仿生外耳9的形状与蝙蝠的外耳形状相近或一致，仿生外耳下皮瓣的形状与蝙蝠的下皮瓣相近或一致，且仿生外耳9和仿生外耳下皮瓣的材质均为柔性材料，如硅胶。
为了克服现有技术的不足，本发明还提供了所述的一种仿蝙蝠接收部位模拟装置的使用方法，包括如下内容：
调整仿生外耳9相对于声波发射机构和声场探测机构12的位置，并通过第一驱动机构驱动仿生外耳下皮瓣10运动至仿生外耳9的内侧，部分遮挡仿生外耳9，模拟实际情况中仿生外耳下皮瓣10相对于仿生外耳9的位置；
声波发射机构朝向仿生外耳9发射声波，并由声场探测机构12对仿生外耳9后侧的周围声场进行探测和记录；
控制机构11控制声波发射机构发射的声波产生变化，由声场探测机构12再次进行探测和记录；
通过第一驱动机构驱动仿生外耳下皮瓣10运动，避免对仿生外耳的遮挡；
声波发射机构再次向仿生外耳9发射声波，并控制声波产生变化，由声场探测机构进行探测和记录。
此外，还可以在试验前，调整升降机构7的高度，来实现不同高度位置的仿生外耳9和仿生外耳下皮瓣10(以及其的有无)对声波接收情况的模拟，或者，可以在试验前，调整关节式自由度平台2与模拟外耳支架5之前的位置，来实现不同距离的仿生外耳9和仿生外耳下皮瓣10(以及其的有无)对声波接收情况的模拟。
上述的使用方法，能够实现仿生外耳下皮瓣相对于仿生外耳的位置，进而有效实现仿生外耳功能的模拟，从而通过仿生外耳下皮瓣的有误，来分别进行实验，有利于研究外耳的扫频功能。
实施例2
本实施例与实施例1的区别是：
第一驱动机构为旋转运动机构，旋转运动机构带动所述仿生外耳下皮瓣实现转动或旋转运动。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，其特征在于，包括：
用于产生声波的声波发射机构；
模拟外耳机构，与声波发射机构相对设置，包括仿生外耳和仿生外耳下皮瓣，仿生外耳用于接收来自声波发射机构产生的声波，仿生外耳下皮瓣设于仿生外耳的内部且朝向声波发射机构设置，仿生外耳下皮瓣与第一驱动机构连接以能够实现运动，进而相对于仿生外耳实现部分遮挡或不遮挡的状态，所述第一驱动机构由所述仿生外耳支撑；
声场探测机构，设于模拟外耳机构相对于声波发射机构的另一侧；
控制机构，控制机构与声波发射机构、第一驱动机构和声场探测机构分别单独连接。
2.根据权利要求1所述的一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，其特征在于，所述模拟外耳机构通过模拟外耳支架支撑，模拟外耳支架与升降机构连接以实现模拟外耳机构的升降。
3.根据权利要求1所述的一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，其特征在于，所述第一驱动机构为直线运动机构，直线运动机构设于仿生外耳下皮瓣内侧下部，以带动仿生外耳下皮瓣上下运动或左右运动。
4.根据权利要求1所述的一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，其特征在于，所述第一驱动机构为旋转运动机构，旋转运动机构带动所述仿生外耳下皮瓣实现转动或旋转运动。
5.根据权利要求2所述的一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，其特征在于，所述仿生外耳通过角度调节机构设于所述的模拟外耳支架，以实现仿生外耳相对于所述声波发射机构的角度。
6.根据权利要求5所述的一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，其特征在于，所述角度调节机构包括斜板，斜板固定于模拟外耳支架，斜板与模拟外耳平台之间倾斜设有可伸缩杆。
7.根据权利要求1所述的一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，其特征在于，所述声波发射机构设于关节式自由度平台表面。
8.根据权利要求1所述的一种仿蝙蝠接收部位模拟装置，其特征在于，所述声波发射机构、所述模拟外耳机构和所述声场探测机构均设于基座，基座表面设置滑轨，声波发射机构、模拟外耳机构和声场探测机构各自设于滑轨。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种仿蝙蝠接收部位模拟装置的使用方法，其特征在于，包括如下内容：
调整仿生外耳相对于声波发射机构和声场探测机构的位置，并通过第一驱动机构驱动仿生外耳下皮瓣运动至仿生外耳的内侧，部分遮挡仿生外耳，模拟实际情况中仿生外耳下皮瓣相对于仿生外耳的位置；
声波发射机构朝向仿生外耳发射声波，并由声场探测机构对仿生外耳后侧的周围声场进行探测和记录；
控制机构控制声波发射机构发射的声波产生变化，由声场探测机构再次进行探测和记录；
通过第一驱动机构驱动仿生外耳下皮瓣运动，避免对仿生外耳的遮挡；
声波发射机构再次向仿生外耳发射声波，并控制声波产生变化，由声场探测机构进行探测和记录。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210329 Address after: 250014 Room 401, building 1, Zhongrun Century Center, 12111 Jingshi Road, Lixia District, Jinan City, Shandong Province Patentee after: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Address before: 250023 No. 5 Jiao Tong Road, Tianqiao District, Shandong, Ji'nan Patentee before: Shandong Jiaotong University |
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Denomination of invention: A bat like receiving part simulation device and its application method Effective date of registration: 20220124 Granted publication date: 20201229 Pledgee: Branches of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980000944 |
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Date of cancellation: 20230109 Granted publication date: 20201229 Pledgee: Branches of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980000944 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A bat-like receiving part simulation device and its use method Effective date of registration: 20230112 Granted publication date: 20201229 Pledgee: Branches of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980031157 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231226 Granted publication date: 20201229 Pledgee: Branches of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980031157 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A simulation device and usage method for simulating the receiving part of a bat like creature Granted publication date: 20201229 Pledgee: Branches of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980075846 |