CN110987264A - 一种简易山羊蹄足接触测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种简易山羊蹄足接触测试装置，涉及足式机器人优化领域。该一种简易山羊蹄足接触测试装置，包括底座，所述底座包括横梁且数量不唯一，所述衡量的上端固定连接有导轨且数量为四根，所述底座的上端设置有升降台且数量为十根，所述升降台的上端固定连接有连接块，所述连接块的上端固定连接有力采集模块，所述力采集模块的上端固定连接有踏板，所述底座的一侧设置有计算机，所述底座的另一侧设置有摄像机支架，所述摄像机支架的上端固定连接有高速摄像机，所述底座的一端设置有楼梯。本发明方便、快捷的采集动物行走时各蹄足受力状态，总体成本低。

Description

一种简易山羊蹄足接触测试装置
技术领域
本发明涉及足式机器人优化领域，具体为一种简易山羊蹄足接触测试装置。
背景技术
机器人是21世纪人类科学技术发展的重要成果之一，广泛应用于各行各业，不仅大幅降低了人们的劳动强度，也使得生产效率得到极大的提升。其中，拥有极高运动灵活性及环境适应能力的足式机器人成为了人们主要的研究对象。随着机器人应用环境由工业领域向其他各个领域的扩展，机器人的作业环境也随之由简单、固定、可预知的结构化环境变为复杂、动态、不确定的非结构化环境，为适应这些新环境、新需求，亟需新一代机器人在感知、结构、智能等方面有技术创新。如今已有越来越多的学者开始在自然界中寻找灵感，提出了一系列的突破性思路与方法，借助仿生思想以使传统足式机器人满足要求日益苛刻的工作环境。
在借助仿生方法之前须先观测动物运动状态及其蹄足与地面接触状态以探究其运动机理，然而目前观测动物运动状态普遍采用高速摄像机，在运动过程中的力学测试研究较少或不足。其中，河南科技大学毛鹏军团队通过高速摄像仪对山羊上下坡的步态进行记录并分析其特征，根据山羊步态设计了仿山羊坡地行走机构。吉林大学丛茜团队对山羊维稳减振特性观测与研究，提出一种四足动物运动观测系统，能实现四足动物运动观测系统化，提高观测集成度，但该系统无法实现对动物行走过程中各个蹄足受力进行实时监测，且仅可完成15°及25°的坡度测试。另外市场上也有一些步态观测产品，如诺达思公司的动物步态分析系统、上海欣欣信息科技有限公司的动物步态分析系统及香港万浩科技有限公司的动物步态分析仪等，但这些装置价格较为昂贵，后期维护保养要求较高，无法实现日常便捷灵活的测试试验。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种简易山羊蹄足接触测试装置，解决现有实验装置试验成本高和试验不便捷灵活的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种简易山羊蹄足接触测试装置，包括底座，所述底座包括横梁且数量不唯一，所述衡量的上端固定连接有导轨且数量为四根，所述底座的上端设置有升降台且数量为十根，所述升降台的上端固定连接有连接块，所述连接块的上端固定连接有力采集模块，所述力采集模块的上端固定连接有踏板，所述底座的一侧设置有计算机，所述底座的另一侧设置有摄像机支架，所述摄像机支架的上端固定连接有高速摄像机，所述底座的一端设置有楼梯。
优选的，所述横梁的两端均固定连接有支撑腿，所述支撑腿的下端固定连接有软垫。
优选的，所述升降台由上连接板、下连接板、中心螺杆和铝合金外框组成，所述升降台的升降高度可调节范围为0～0.6m，所述导轨与下连接板固定连接，所述连接块与上连接板固定连接。
优选的，所述力采集模块包括固定块且固定块与连接块的上端固定连接，所述固定块的上端固定连接有柔性铰链，所述柔性铰链的上端与踏板固定连接，所述柔性铰链内部设置有力传感器，所述柔性铰链的外侧设置有保护壳且与固定块的上端固定连接。
优选的，所述导轨、横梁、支撑腿分别为3m、0.8m、0.15m的铝合金型材，所述导轨在底座侧边相邻的两根为一组。
优选的，所述力传感器采集测试的最大值为200N、测试精度2N。
优选的，一种简易山羊蹄足接触测试方法，其类型有：
a.平坦路况观测
将全部升降台调至同一水平面，受测山羊由牵引人牵引由楼梯上至起始点，牵引人牵引受测山羊沿升降台上的踏板通过测试装置，受测山羊脚下的力采集模块将测得的力信号转化为电信号传输至计算机进行收集处理。
b.上、下阶梯路况观测
上、下阶梯路况观测试验是将升降台调至不同梯度的上或下阶梯的样式，而后受测山羊由牵引人牵引由楼梯上至起始点，牵引人牵引受测山羊沿升降台上的踏板通过测试装置，受测山羊脚下的力采集模块将测得的力信号转化为电信号传输至计算机进行收集处理。
c.复杂非平面崎岖路况观测
复杂非平面崎岖路况观测试验与阶梯观测试验类似，均是通过调节升降台3的高度以实现不同复杂程度路况，而后受测山羊由牵引人牵引由楼梯上至起始点，牵引人牵引受测山羊沿升降台上的踏板通过测试装置，受测山羊脚下的力采集模块将测得的力信号转化为电信号传输至计算机进行收集处理。
工作原理：本发明使用时，牵引受测山羊同楼梯至升降台上的踏板上，力采集模块中的力传感器可以完成对X、Y、Z三个方向的力进行采集，并实时传输至计算机，一侧的高速摄像机实时拍摄受测山羊的动作，并传输至计算机记录。
(三)有益效果
本发明提供了一种简易山羊蹄足接触测试装置。具备以下有益效果：
1、本发明结构简单，具有造价成本低，后期的维护费用小的优点，同时可以满足试验要求，并可以日常便捷灵活的测试试验。
2、本发明其技术效果在于，可采集山羊等蹄足动物及足式机器人静止平衡状态下各蹄足受力数据，以探究其体重在各蹄足上的分布状态；可通过调节底座的两组导轨中心线间间距及升降台沿Y向的间距，以实现对不同肩宽及步距的山羊等蹄足动物或足式机器人的观测试验；可通过调节各个升降台至不同高度以模拟平坦、上阶梯、下阶梯及复杂非平面崎岖等多种路况，以观测不同路况下山羊等蹄足动物及足式机器人行走状态及其各蹄足受力情况。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的底座示意图；
图3为本发明的升降台及力采集模块装配示意图；
图4为本发明的力采集模块示意图。
其中，1、计算机；2、底座；3、升降台；4、力采集模块；5、高速摄像机；6、摄像机支架；7、楼梯；8、导轨；9、横梁；10、支撑腿；11、软垫；12、踏板；13、连接块；14、保护壳；15、柔性铰链；16、力传感器；17、固定块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-4所示，本发明实施例提供一种简易山羊蹄足接触测试装置，包括底座2，底座2包括横梁9且数量不唯一，衡量的上端固定连接有导轨8且数量为四根，底座2的上端设置有升降台3且数量为十根，升降台3的上端固定连接有连接块13，连接块13的上端固定连接有力采集模块4，力采集模块4的上端固定连接有踏板12，底座2的一侧设置有计算机1，底座2的另一侧设置有摄像机支架6，摄像机支架6的上端固定连接有高速摄像机5，底座2的一端设置有楼梯7。
横梁9的两端均固定连接有支撑腿10，支撑腿10的下端固定连接有软垫11，升降台3由上连接板、下连接板、中心螺杆和铝合金外框组成，升降台3的升降高度可调节范围为0～0.6m，导轨8与下连接板固定连接，连接块13与上连接板固定连接，力采集模块4包括固定块17且固定块17与连接块13的上端固定连接，固定块17的上端固定连接有柔性铰链15，柔性铰链15的上端与踏板12固定连接，柔性铰链15内部设置有力传感器16，柔性铰链15的外侧设置有保护壳14且与固定块17的上端固定连接，导轨8、横梁9、支撑腿10分别为3m、0.8m、0.15m的铝合金型材，导轨8在底座2侧边相邻的两根为一组，所述力传感器16采集测试的最大值为200N、测试精度2N。
实施例二：
一种简易山羊蹄足接触测试方法：平坦路况观测
将全部升降台3调至同一水平面，受测山羊由牵引人牵引由楼梯7上至起始点，牵引人牵引受测山羊沿升降台3上的踏板12通过测试装置，受测山羊脚下的力采集模块4将测得的力信号转化为电信号传输至计算机1进行收集处理。
实施例三：
一种简易山羊蹄足接触测试方法：上、下阶梯路况观测
上、下阶梯路况观测试验是将升降台3调至不同梯度的上或下阶梯的样式，而后受测山羊由牵引人牵引由楼梯7上至起始点，牵引人牵引受测山羊沿升降台3上的踏板12通过测试装置，受测山羊脚下的力采集模块
4将测得的力信号转化为电信号传输至计算机1进行收集处理。
实施例四：
一种简易山羊蹄足接触测试方法：复杂非平面崎岖路况观测
复杂非平面崎岖路况观测试验与阶梯观测试验类似，均是通过调节升降台3的高度以实现不同复杂程度路况，而后受测山羊由牵引人牵引由楼梯7上至起始点，牵引人牵引受测山羊沿升降台3上的踏板12通过测试装置，受测山羊脚下的力采集模块4将测得的力信号转化为电信号传输至计算机1进行收集处理。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种简易山羊蹄足接触测试装置，包括底座(2)，其特征在于：所述底座(2)包括横梁(9)且数量不唯一，所述衡量的上端固定连接有导轨(8)且数量为四根，所述底座(2)的上端设置有升降台(3)且数量为十根，所述升降台(3)的上端固定连接有连接块(13)，所述连接块(13)的上端固定连接有力采集模块(4)，所述力采集模块(4)的上端固定连接有踏板(12)，所述底座(2)的一侧设置有计算机(1)，所述底座(2)的另一侧设置有摄像机支架(6)，所述摄像机支架(6)的上端固定连接有高速摄像机(5)，所述底座(2)的一端设置有楼梯(7)。
2.根据权利要求1所述的一种简易山羊蹄足接触测试装置，其特征在于：所述横梁(9)的两端均固定连接有支撑腿(10)，所述支撑腿(10)的下端固定连接有软垫(11)。
3.根据权利要求1所述的一种简易山羊蹄足接触测试装置，其特征在于：所述升降台(3)由上连接板、下连接板、中心螺杆和铝合金外框组成，所述升降台(3)的升降高度可调节范围为0～0.6m，所述导轨(8)与下连接板固定连接，所述连接块(13)与上连接板固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种简易山羊蹄足接触测试装置，其特征在于：所述力采集模块(4)包括固定块(17)且固定块(17)与连接块(13)的上端固定连接，所述固定块(17)的上端固定连接有柔性铰链(15)，所述柔性铰链(15)的上端与踏板(12)固定连接，所述柔性铰链(15)内部设置有力传感器(16)，所述柔性铰链(15)的外侧设置有保护壳(14)且与固定块(17)的上端固定连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种简易山羊蹄足接触测试装置，其特征在于：所述导轨(8)、横梁(9)、支撑腿(10)分别为3m、0.8m、0.15m的铝合金型材，所述导轨(8)在底座(2)侧边相邻的两根为一组。
6.根据权利要求4所述的一种简易山羊蹄足接触测试装置，其特征在于：所述力传感器(16)采集测试的最大值为200N、测试精度2N。
7.一种简易山羊蹄足接触测试方法，其类型有：
a.平坦路况观测
将全部升降台(3)调至同一水平面，受测山羊由牵引人牵引由楼梯(7)上至起始点，牵引人牵引受测山羊沿升降台(3)上的踏板(12)通过测试装置，受测山羊脚下的力采集模块(4)将测得的力信号转化为电信号传输至计算机(1)进行收集处理。
b.上、下阶梯路况观测
上、下阶梯路况观测试验是将升降台(3)调至不同梯度的上或下阶梯的样式，而后受测山羊由牵引人牵引由楼梯(7)上至起始点，牵引人牵引受测山羊沿升降台(3)上的踏板(12)通过测试装置，受测山羊脚下的力采集模块(4)将测得的力信号转化为电信号传输至计算机(1)进行收集处理。
c.复杂非平面崎岖路况观测
复杂非平面崎岖路况观测试验与阶梯观测试验类似，均是通过调节升降台3的高度以实现不同复杂程度路况，而后受测山羊由牵引人牵引由楼梯(7)上至起始点，牵引人牵引受测山羊沿升降台(3)上的踏板(12)通过测试装置，受测山羊脚下的力采集模块(4)将测得的力信号转化为电信号传输至计算机(1)进行收集处理。
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