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专利号: 2021107155338
申请人: 河北科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-12
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于偏转角的飞行昆虫降落/起飞接触反力测试系统,其特征在于包括方形的

有机玻璃罩(3‑1)、碳纤维弹簧(1‑1)和高帧数相机(4‑1),其中有机玻璃罩(3‑1)置于测试系统底座(2‑3)上,有机玻璃罩(3‑1)的前侧面和右侧面分别设有高帧数相机镜头移动通道(3‑1‑2)和碳纤维弹簧安放方孔(3‑1‑1),碳纤维弹簧(1‑1)穿过碳纤维弹簧安放方孔(3‑1‑

1),并水平置于有机玻璃罩(3‑1)内部,碳纤维弹簧(1‑1)一端通过Z字形支座(1‑2)连接,穿过有机玻璃罩(3‑1)并固定于测试系统底座(2‑3),高帧数相机(4‑1)的镜头穿过高帧数相机镜头移动通道(3‑1‑2),进入有机玻璃罩(3‑1)内部,并用于飞行昆虫接触反力测试过程中测试图像的清晰拍摄,有机玻璃罩(3‑1)的上表面设有飞行昆虫投放方孔(3‑1‑3),飞行昆虫投放方孔(3‑1‑3)处设有飞行昆虫投放方孔挡板(3‑3),有机玻璃罩(3‑1)的后面粘贴有水平布置的位置信息参考标尺(3‑2),高帧数相机(4‑1)的镜头中心与碳纤维弹簧(1‑1)处于同一水平高度;

所述的碳纤维弹簧(1‑1)通过夹紧螺栓(1‑5)固定在Z字形支座(1‑2)与碳纤维弹簧固定压板(1‑4)之间,碳纤维弹簧(1‑1)固定端的周围设置用于约束其位置的橡胶垫(1‑3),Z字形支座(1‑2)通过螺钉固定安装在测试系统底座(2‑3)上;

所述的碳纤维弹簧(1‑1)的实际工作长度为50.0毫米;

所述的测试系统底座(2‑3)上表面设置有机玻璃罩安装卡槽(2‑3‑1),测试系统底座(2‑3)下表面设置调平地脚螺栓(2‑4),调平地脚螺栓(2‑4)分布在测试系统底座(2‑3)的4个角落;

所述的高帧数相机(4‑1)通过固定组件支撑固定,固定组件包括高帧数相机连接件(4‑

2)、三脚架(4‑3)、高帧数相机连接件固定螺栓(4‑3‑1)、三脚架固定元件(4‑3‑2)、水平固定螺栓(4‑3‑3)、承重支架(4‑3‑4)、垂直固定螺栓(4‑3‑5),其中高帧数相机连接件(4‑2)设置高帧数相机固定螺纹孔(4‑2‑1)、高帧数相机连接件固定螺纹孔(4‑2‑2),高帧数相机(4‑1)与高帧数相机连接件(4‑2)通过高帧数相机固定螺纹孔(4‑2‑1)及螺钉连接;高帧数相机连接件固定螺纹孔(4‑2‑2)与高帧数相机连接件固定螺栓(4‑3‑1)配合,实现高帧数相机连接件(4‑2)与三脚架(4‑3)的连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于偏转角的飞行昆虫降落/起飞接触反力测试系统,其

特征在于所述的Z字形支座(1‑2)上设置有照明组件,其中照明组件包括LED照明光源(2‑1)和LED照明光源固定斜台(2‑2),LED照明光源(2‑1)和LED照明光源固定斜台(2‑2)之间采用双面胶粘接的方式进行固定,并放置于有机玻璃罩(3‑1)内部。

3.根据权利要求1所述的一种基于偏转角的飞行昆虫降落/起飞接触反力测试系统的

测试方法,其特征在于包括如下步骤:

(1)首先,高帧数相机初始化,然后通过调平地脚螺栓(2‑4)调节测试系统底座(2‑3)的水平度,以此确保测试系统底座(2‑3)绝对水平,然后将有机玻璃罩(3‑1)安放在有机玻璃罩安装卡槽(2‑3‑1)上,再将碳纤维弹簧(1‑1)固定安装在Z字形支座(1‑2)上,使碳纤维弹簧(1‑1)通过碳纤维弹簧安放方孔(3‑1‑1)进入有机玻璃罩(3‑1)内,以供飞行昆虫停靠并在降落与起飞过程中产生接触反力;

(2)将飞行昆虫通过有机玻璃罩(3‑1)的飞行昆虫投放方孔(3‑1‑3)放置至有机玻璃罩(3‑1)的内部;

(3)通过螺钉连接的方式将高帧数相机(4‑1)固定安装在高帧数相机连接件(4‑2)上,通过螺栓连接的方式将高帧数相机连接件(4‑2)与高帧数相机连接件固定螺栓(4‑3‑1)实现固定安装,然后将高帧数相机及其固定组件移动至高帧数相机镜头移动通道(3‑1‑2);碳纤维弹簧(1‑1)与高帧数相机(4‑1)镜头的中心位于同高度;

(4)飞行昆虫在无人为干扰状态下,降落至碳纤维弹簧(1‑1)或从碳纤维弹簧(1‑1)起飞时,会使碳纤维弹簧(1‑1)产生偏转角,此时高帧数相机(4‑1)对整个过程进行高清视频记录,对所记录的视频转换成图片,并导入仿生原型微形貌结构偏转角求解系统中;

(5)然后分析获取碳纤维弹簧(1‑1)的偏转角数据θ;通过位置信息参考标尺(3‑2)分析获取碳纤维弹簧(1‑1)的位置数据x,碳纤维弹簧(1‑1)的实际工作长度为50.0毫米,每隔

2.0毫米进行取点,取点26个,总共拟合出26个点的偏转角‑力方程;依据飞行昆虫的降落点位置数据x选择降落邻近点的偏转角‑力方程,将偏转角数据θ与偏转角‑力方程联立,求解获取飞行昆虫无人为干扰状态下在碳纤维弹簧(1‑1)降落/起飞时产生的接触反力。