CN112154991A - 一种基于流体驱动的仿生捕蝇草 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于流体驱动的仿生捕蝇草，其主要由仿生捕蝇草叶片、微动开关、储气装置、电磁阀、电源、控制单元、收集箱、箱体以及相应组件构成。本发明所涉及的一种基于流体驱动的仿生捕蝇草可以实现对目标物的活体捕捉和灭杀功能，具有成本低，制作简单，具有较强的环境适应能力，无污染，对害虫无明显的刺激作用，对人类的正常生产生活无影响，具有噪音小、小巧、干净卫生等诸多优点，且具有较强的捕捉能力，可在特定场景下多位置、多区域放置，相互之间无干扰，可在不同工作环境下执行不同的捕捉任务。

Description

一种基于流体驱动的仿生捕蝇草

技术领域：

本发明涉及机器人技术领域，尤其是仿生植物机器人领域，具体为一种基于流体驱动的仿生捕蝇草。

背景技术：

我国林业资源有限，是重点保护对象。随着社会发展，对林业资源保护方法的研究不断深入，相关技术也在随之进步。在林业保护中，病虫害防治占据着重要地位，是影响森林生态效益和经济效益发挥的重要制约因素，每年因病虫害威胁带来的经济损失高达150亿元，因此研究有效的病虫害防治方法并进行有效监控尤为必要。当前主要的三种病虫害防治方法是：化学方法、生物方法及物理方法。化学方法是对森林树木进行施药治理，治疗效果快速有效，但是会对森林的生态环境造成损伤；生物方法是利用生物链之间的关系，通过引进害虫天敌进行防治，但在使用时不能造成生物链的失衡；物理方法是通过“声、光、电、热”等手段对害虫进行诱杀，该方式是绿色防控技术，效果快速显著，得到了广泛应用。最常见的物理虫害防治方式是利用昆虫的趋光性将昆虫吸引到粘虫板上进行捕杀，所捕杀的昆虫没有针对性且很难得到虫体完整的活体进行研究。人工捕捉虽然可以克服上述问题，但存在效率低，受害虫位置影响大的缺点。因此研制自动捕虫装置，辅以信息素等技术，实现对于特定树木上的特定害虫，尤其是运动能力强的害虫的活体捕捉，对于虫情监测与防控研究具有重要意义。

苍蝇不仅影响人们的日常工作和生活,更重要的是会传播病菌,因此捕捉和消灭苍蝇十分必要。目前消灭苍蝇的常用方法主要有以下几种：喷洒毒液或毒雾、用粘蝇纸粘杀、用各种蝇笼或蝇瓶诱捕、用苍蝇拍拍杀等。以上方法虽然可以消灭苍蝇,但是都存在着显著的缺点。喷洒或毒杀的方法属于化学灭虫法,污染环境,对人的身体有害,此外,长期使用这种方法会使苍蝇产生抗体。用苍蝇拍拍杀会耗费人们大量的时间,且存在着不卫生的缺点,经常会弄脏了墙面和家具。用粘蝇纸捕杀苍蝇是利用粘蝇纸表层的黏胶以黏住停在上面的苍蝇,然而粘蝇纸不能重复使用,且黏在纸上的苍蝇有碍视觉。捕蝇笼诱捕到的苍蝇要多天才会死去,会造成活蝇大量繁殖细菌而污染环境,且不宜家用。

为克服以上灭蝇法存在的缺点,人们开始寻求一种不污染环境,操作方便,对人体无危害且能长期反复使用的捕蝇器。近年来,伴随着广大科研者的努力,现已出现多种自动捕蝇器。相比上述其它灭蝇法,更加高效、环保、安全,不受环境限制,被广泛用于食堂、餐馆、家庭、食品厂、公园、垃圾间等场所。现在市场上应用最为广泛的捕蝇器主要有转盘式捕蝇器、双筒型捕蝇器、单筒型捕蝇器以及灭蝇灯式诱灭器。转盘式捕蝇器是通过将诱饵放在一个圆形的托盘上吸引苍蝇,利用一个同步电机转动托盘,将飞进托盘里的苍蝇困住。双筒型捕蝇器的特点在于转动轮内装填有无毒的诱料,对蝇虫具有极强的诱惑力,通过转动轮的特制功能使蝇虫被滚筒卷入机器上方的集蝇盒中,最终因为集蝇盒的密闭和无食物而死掉,从而达到捕蝇的目的。单筒型捕蝇器的工作原理与双筒型捕蝇器近似,采用了磁振和物理技术。然而以上三种灭蝇器都存在着一个共性问题,即使用电机才能带动其进行工作,而电机工作时会发出让人不舒服的噪声。灭蝇灯式诱灭器是利用先进的诱蝇虫技术,把诱入机内的蝇虫通过高压电网以灭杀,这种捕蝇器无须任何辅助工具,直接接上电源即可使用,且清洁方便,然而这种蝇器在工作时不可有其它光线和气流的干扰,对使用场合要求比较高。为了使捕蝇器在效率、环保、噪音几个最重要的性能上进行提高,鉴于以上捕蝇方式存在的一些问题,科研工作者开始向大自然寻找更优秀的捕蝇方式。捕蝇草被誉为自然界的肉食植物,作为自然界最原始的捕蝇能手,捕蝇草的捕蝇过程既无毒害,也十分卫生,而且捕蝇过程十分精准,所以成了广大科研工作者模仿的对象。

为了解决上述问题，本申请提出了一种基于流体驱动的仿生捕蝇草。

发明内容：

本申请的目的是提供一种基于流体驱动的仿生捕蝇草。

为了实现上述目的，本申请提供一种基于流体驱动的仿生捕蝇装置，包括仿生捕蝇草叶片、微动开关、储气装置、电磁阀、电源、控制单元、收集箱、箱体以及相应组件构成，所述收集箱嵌套与箱体内，可拆卸，可重复使用。

所述仿生捕蝇草叶片由软体材料(硅胶)制作而成，分为三层，分别为约束层、变形层、腔室层。当仿生捕蝇草叶片收到气压激励时，叶片会向约束层方向弯曲变形，通过对仿生捕蝇草腔室通路的设置，可以实现捕蝇草叶片的多维度复杂弯曲变形，从而达到仿生捕蝇草捕捉过程中的闭合动作。

所述电源为锂电池，为电磁阀、控制单元和微动开关供电，锂电池具有安全可靠、体积小、容量大等优点。

所述储气装置由储气罐和稳压阀以及气压表等相应组件构成，为仿生捕蝇草叶片提供稳定气源。

本发明提供的一种基于流体驱动的仿生捕蝇草，驱动方式为气动或者液动驱动方式实现仿生捕蝇草叶片的捕捉动作。当捕捉目标在一定时间段内两次触碰到微动开关，微动开关电信号传输到控制单元，控制单元对信号进行识别处理，控制电磁阀的通断，当电磁阀通电后，储气装置为仿生捕蝇草叶片提供稳定的气源，仿生捕蝇草叶片发生变形，实现捕捉动作。收集箱进口处设置为单向入口，当捕捉物在叶片作用下进入箱体，在机械结构的作用下无法通过自身动作脱离收集箱，达到活体捕捉目的。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明可以实现对目标物的活体捕捉，在不伤害目标物的前提下，对目标物进行诱导捕捉收集。

本发明可以实现对不同目标进行有针对性的捕捉，通过在装置内放置不同的诱导素从而对不同的目标物进行精确诱导捕捉收集。

本发明可以重复使用，且使用成本低，工作时间长，可根据目标物尺寸大小进行比例放大或者所小，结构尺寸具有较强的适应性。

本发明对环境友好，无污染，对害虫无明显的刺激作用，对人类的正常生产生活无影响，具有噪音小、小巧、干净卫生等诸多优点，且具有较强的捕捉能力，可在特定场景下多位置、多区域放置，相互之间无干扰，可在不同工作环境下执行不同的捕捉任务。

本发明携带方便，工作范围广，耗电量低，且采用高压储气装置作为气源，可满足长时间的任务需求。本发明和实现活体捕捉和捕蝇灭蝇等多种任务需求，操作简单，收集方便。

附图说明：

图1为一种基于流体驱动的仿生捕蝇草的叶片示意图

图2为一种基于流体驱动的仿生捕蝇草的腔室通路示意图

图3为仿生捕蝇草单维度变形示意图

图4为仿生捕蝇装置轴测图

图5为仿生捕蝇装置捕蝇叶片变形示意图

图6为仿生捕蝇装置内部结构示意图

图7为仿生捕蝇装置俯视图

图标：1-仿生捕蝇草叶片约束层；2-仿生捕蝇草叶片腔室层；3-仿生捕蝇草叶片变形层；4-腔室；5-仿生捕蝇草叶片；6-仿生捕蝇装置箱体；7-单向进口；8-微动开关1；9-微动开关2；10-电池；11-控制单元；12-电磁阀；13-储气装置；14-收集箱

具体实施方式：

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供的一种基于流体驱动的仿生捕蝇草叶片，如图1所示，其主要由约束层，腔室层，变形层三部分组成，叶片通过3D打印模具倒模，软体材料浇注而成。

如图2、3所示，本发明所提供的一种基于流体驱动的仿生捕蝇草叶片的腔室层内部有腔室，腔室之间的通路如图2中的黑虚线所示，图2所示的腔室通路设计通过实验验证可以实现叶片的捕捉变形动作。如图3所示，在对仿生捕蝇草叶片进行气压激励时，叶片发生弯曲变形，通过对叶片的通路进行设计可实现仿生捕蝇草叶片的多维度复杂弯曲变形，实现较为真实的仿生捕捉效果。

本发明提供的一种基于流体驱动的仿生捕蝇草，如图4、5、6、7所示，主要由仿生捕蝇草叶片、微动开关、储气装置、电磁阀、电源、控制单元、收集箱、箱体以及相应组件构成。

如图4所示，为一种基于流体驱动的仿生捕蝇草装置，仿生捕蝇草叶片固定在箱体两侧，箱体的表面上设置有微动开关和单向入口。

如图5、6所示，为一种基于流体驱动的仿生捕蝇草装置的捕捉变形示意图，当目标物在一定时间间隔内多次触碰到微动开关时，微动开关电信号传输到控制单元，控制单元对信号进行识别处理，控制电磁阀的通断，当电磁阀通电后，储气装置为仿生捕蝇草叶片提供稳定的气源，仿生捕蝇草叶片发生变形，实现捕捉动作。

如图6、7所示，为一种基于流体驱动的仿生捕蝇草装置的内部结构示意图，仿生捕蝇草装置内部设置有储气装置、电源、电磁阀、控制单元、收集箱等相应组件。

在本发明实施例中，通过对储气装置的输出气源气压激励大小调节可实现对捕捉动作快慢的调节。

在本发明实施例中，可以通过控制单元对微动开关的电信号进行多种模式的设置，从而达到较高的捕捉效率，尽可能减少无效的捕捉动作产生，信号的识别可以设置为一定时间间隔内两次触碰到微动开关、短时间内两次触碰同一微动开关等模式，且可以通过一段时间的捕捉测试，对信号识别方式和控制逻辑进行优化调节设置。

本发明实施例中，捕蝇草叶片的大小、腔室布局、箱体大小、电池容量、储气容量、气压激励大小可根据实际工况进行调节设置，以达到最佳捕捉效果。

本发明实施例中，通过改变箱体内的诱导素实现对不同目标物的捕捉。

本发明实施例中，在需要对目标物进行活体捕捉时，收集箱内可以防止营养物保持捕捉物的活性；当需要对目标物进行灭杀时，可在收集箱内放置灭杀装置，从而对捕捉物进行灭杀。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化、替换、修饰、组合、简化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于流体驱动的仿生捕蝇草，其特征在于：包括仿生捕蝇草叶片、微动开关、储气装置、电磁阀、电源、控制单元、收集箱、箱体以及相应组件构成，所述收集箱嵌套与箱体内，可拆卸，可重复使用。

2.如权利要求1所述的一种基于流体驱动的仿生捕蝇草，其特征在于：所述仿生捕蝇草叶片内部设置有腔室，通过对腔室通路的设置实现捕蝇草叶片的不同运动形式。

3.如权利要求1所述的一种基于流体驱动的仿生捕蝇草，其特征在于：驱动方式为气动或者液动驱动方式实现仿生捕蝇草叶片的捕捉动作。当捕捉目标在一定时间段内两次触碰到微动开关，微动开关电信号传输到控制单元，控制单元对信号进行识别处理，控制电磁阀的通断，当电磁阀通电后，储气装置为仿生捕蝇草叶片提供稳定的气源，仿生捕蝇草叶片发生变形，实现捕捉动作。收集箱进口处设置为单向入口，当捕捉物在叶片作用下进入箱体，在机械结构的作用下无法通过自身动作脱离收集箱，达到活体捕捉目的。

4.如权利要求3所述的一种基于流体驱动的仿生捕蝇草，其特征在于：通过控制单元对微动开关的电信号进行多种模式的设置，从而达到较高的捕捉效率，尽可能减少无效的捕捉动作产生，信号的识别可以设置为一定时间间隔内两次触碰到微动开关、短时间内两次触碰同一微动开关等模式，且可以通过一段时间的捕捉测试，对信号识别方式和控制逻辑及参数进行优化调节设置。

5.如权利要求2所述的一种基于流体驱动的仿生捕蝇草，其特征在于：仿生捕蝇草叶片由软体材料通过模具或者3D打印制成而成。

6.如权利要求1所述的一种基于流体驱动的仿生捕蝇草，其特征在于：所述捕蝇草叶片的大小、腔室布局、箱体大小、电池容量、储气容量、气压激励大小可根据实际工况进行调节设置，以达到最佳捕捉效果。

Images