一种昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置

摘要

本发明公开了一种昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置，能够对昆虫的弹跳形态进行有效观测，并对昆虫跳跃过程中的水平位移、垂直高度的参数进行准确测量，且可直接准确计算出昆虫弹跳离地时初速度，该装置为研究昆虫弹跳机理及仿生弹跳机器人设计提供准确的能量转换参数，能有效激发各类具备弹跳功能昆虫的弹跳，并能观测昆虫弹跳过程的全部轨迹，且准确计算出昆虫弹跳离地瞬间的初速度及初动能，弹跳全过程的最大高度及水平位移，可以有探测所处的环境的温度、湿度，为仿生弹跳机器人设计提供准确的能量转换参数。

权利要求

1.一种昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置，其特征在于，包括顶玻璃、底板、正面观察玻璃、背面电子变色玻璃、左支撑玻璃、右支撑玻璃、处理器、灯光控制器、顶冷光LED面阵、左冷光LED面阵、右冷光LED面阵、变色控制器、昆虫弹跳激发器、微型称重传感器、温湿传感器、压电传感器、上位机、数据及信号收发器、高速图像采集器和光感应器；

顶玻璃、底板、正面观察玻璃、背面电子变色玻璃、左支撑玻璃、右支撑玻均为正方形，并配装成一个正立方体；

顶玻璃配装有处理器、灯光控制器、顶冷光LED面阵、温湿传感器和变色控制器；

背面电子变色玻璃与变色控制器相连接；

左支撑玻璃配装有左冷光LED面阵；

右支撑玻璃配装有右冷光LED面阵，在右支撑玻璃的底部中间位置配装有活动的小门；

昆虫弹跳激发器、压电传感器和微型称重传感器设置在底板上，昆虫弹跳激发器和微型称重传感器设置在底板中部靠近右支撑板活动小门处，昆虫弹跳激发器设置在微型称重传感器上；

处理器与灯光控制器、变色控制器、昆虫弹跳激发器连接；

灯光控制器与顶冷光LED面阵、左冷光LED面阵、右冷光LED面阵连接；

数据及信号收发器与微型称重传感器、温湿传感器、压电传感器、处理器、上位机相连接；

高速图像采集器与光感应器配装，高速图像采集器与上位机相连接。

2.根据权利要求1所述的昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置，其特征在于，所述正面观察玻璃由水晶玻璃制成。

3.根据权利要求2所述的昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置，其特征在于，所述的水晶玻璃的透光率为95%。

4.根据权利要求1所述的昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置，其特征在于，所述背面电子变色玻璃蚀刻有等分的刻度。

5.根据权利要求4所述的昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置，其特征在于，所述的刻度以5mm为单位。

说明书

一种昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置

技术领域

[0001] 本发明属于仿生研究领域,特别涉及一种昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置。

背景技术

[0002] 目前，对昆虫弹跳机理的研究是仿生弹跳机器人设计的重要研究部分。昆虫弹跳形态观测装置是研究昆虫弹跳机理的重要设备。

[0003] 中国专利公开号CN203618079U，公开了一种昆虫行为观测记录装置，它通过摄像机对昆虫行为进行录制、回放，进而观察，该装置是单一记录昆虫的行为轨迹。中国专利公开号CN103822665A为昆虫飞行形态观测及动力学特性测试装置，该装置研究的对象为飞行形态的昆虫。这两种装置，缺乏对昆虫弹跳形态轨迹的位置测量功能及昆虫跳跃离地初速度参数确定功能。

发明内容

[0004] 针对上述现有技术的不足，本发明提供一种昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置，该装置能够对昆虫的弹跳形态进行有效观测，并对昆虫跳跃过程中的水平位移、垂直高度的参数进行准确测量，且可直接准确计算出昆虫弹跳离地时初速度，该装置为研究昆虫弹跳机理及仿生弹跳机器人设计提供准确的能量转换参数。

[0005] 实现本发明目的的技术方案是：

[0006] 一种昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置，包括顶玻璃、底板、正面观察玻璃、背面电子变色玻璃、左支撑玻璃、右支撑玻璃、处理器、灯光控制器、顶冷光LED面阵、左冷光LED面阵、右冷光LED面阵、变色控制器、昆虫弹跳激发器、微型称重传感器、温湿传感器、压电传感器、上位机、数据及信号收发器、高速图像采集器和光感应器；

[0007] 顶玻璃、底板、正面观察玻璃、背面电子变色玻璃、左支撑玻璃、右支撑玻均为正方形，并配装成一个正立方体；

[0008] 顶玻璃配装有处理器、灯光控制器、顶冷光LED面阵、温湿传感器和变色控制器；

[0009] 背面电子变色玻璃与变色控制器相连接；

[0010] 左支撑玻璃配装有左冷光LED面阵；

[0011] 右支撑玻璃配装有右冷光LED面阵，在右支撑玻璃的底部中间位置配装有活动的小门；

[0012] 昆虫弹跳激发器、压电传感器和微型称重传感器设置在底板上，昆虫弹跳激发器和微型称重传感器设置在底板中部靠近右支撑板活动小门处，昆虫弹跳激发器设置在微型称重传感器上；

[0013] 处理器与灯光控制器、变色控制器、昆虫弹跳激发器连接；

[0014] 灯光控制器与顶冷光LED面阵、左冷光LED面阵、右冷光LED面阵连接；

[0015] 数据及信号收发器与微型称重传感器、温湿传感器、压电传感器、处理器、上位机相连接；

[0016] 高速图像采集器与光感应器配装，高速图像采集器与上位机相连接。

[0017] 所述正面观察玻璃由水晶玻璃制成。

[0018] 所述的水晶玻璃的透光率为95%。

[0019] 所述背面电子变色玻璃蚀刻有等分的刻度。

[0020] 所述的刻度以5mm为单位。

[0021] 有益效果：

[0022] 本发明提供了一种昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置，能够对昆虫的弹跳形态进行有效观测，并对昆虫跳跃过程中的水平位移、垂直高度的参数进行准确测量，且可直接准确计算出昆虫弹跳离地时初速度，该装置为研究昆虫弹跳机理及仿生弹跳机器人设计提供准确的能量转换参数，能有效激发各类具备弹跳功能昆虫的弹跳，并能观测昆虫弹跳过程的全部轨迹，且准确计算出昆虫弹跳离地瞬间的初速度及初动能，弹跳全过程的最大高度及水平位移，可以有探测所处的环境的温度、湿度。为仿生弹跳机器人设计提供准确的能量转换参数。

附图说明

[0023] 图1昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置整体分布图；

[0024] 图2昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置结构框图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步阐述，但不是对本发明的限定：

[0026] 如图1所示：

[0027] 一种昆虫弹跳形态观测及空间位移测量装置，包括顶玻璃7、底板15、正面观察玻璃17、背面电子变色玻璃12、左支撑玻璃10、右支撑玻璃16、处理器2、灯光控制器4、顶冷光LED面阵6、左冷光LED面阵9、右冷光LED面阵11、变色控制器5、昆虫弹跳激发器13、微型称重传感器14、温湿传感器8、压电传感器18、上位机1、数据及信号收发器3、高速图像采集器19和光感应器20；

[0028] 顶玻璃7、底板15、正面观察玻璃17、背面电子变色玻璃12、左支撑玻璃10、右支撑玻璃16均为正方形，并配装成一个正立方体；

[0029] 顶玻璃7配装有处理器2、灯光控制器4、顶冷光LED面阵7、温湿传感器8和变色控制器5；

[0030] 背面电子变色玻璃12与变色控制器5相连接；

[0031] 左支撑玻璃10配装有左冷光LED面阵9；

[0032] 右支撑玻璃16配装有右冷光LED面阵11，在右支撑玻璃16的底部中间位置配装有活动的小门；

[0033] 昆虫弹跳激发器13、压电传感器18和微型称重传感器14设置在底板上，昆虫弹跳激发器13和微型称重传感器14设置在底板中部靠近右支撑板活动小门处，昆虫弹跳激发器13设置在微型称重传感器14上；

[0034] 处理器2与灯光控制器4、变色控制器5、昆虫弹跳激发器13连接；

[0035] 灯光控制器4与顶冷光LED面阵6、左冷光LED面阵9、右冷光LED面阵16连接；

[0036] 数据及信号收发器3与微型称重传感器14、温湿传感器8、压电传感器18、处理器2、上位机1相连接；

[0037] 高速图像采集器19与光感应器20配装，高速图像采集器19与上位机1相连接。

[0038] 所述正面观察玻璃17由水晶玻璃制成。

[0039] 所述的水晶玻璃的透光率为95%。

[0040] 所述背面电子变色玻璃12蚀刻有等分的刻度。

[0041] 所述的刻度以5mm为单位。

[0042] 如图2所示：

[0043] 把目标昆虫放在弹跳激发装置13内部，微型称重传感器14对目标昆虫进行测量其体重并把数据传送到数据及信号收发器3保存在上位机1中，温湿传感器8测量数据传送到数据及信号收发器3保存在上位机1中，高速图像采集器19对准目标昆虫，由光感应器20发出信号给灯光控制器4，由灯光控制器4分别调节顶冷光LED面阵6、左冷光LED面阵9和右冷光LED面阵11的亮度，处理器2给信号变色控制器5对背面电子变色玻璃12进行相应变色，保证目标昆虫在高速图像采集器19中成像效果，此时处理器2给昆虫弹跳激发器13发送目标昆虫的起跳激发频率（该频率由实验所得），观察目标昆虫即将起跳时，高速图像采集器19开始记录目标昆虫弹跳轨迹，到目标昆虫接触到并静止在底板15上的压电传感器18为止，此时目标昆虫整个弹跳过程中的轨迹、弹跳最大水平位移、垂直最大高度、起跳瞬间初速度、起跳瞬间初动能、温度、湿度、激发频率这些参数保存在上位机1中。