[实用新型]一种四足动物运动观测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及四足动物运动观测和仿生机器人研究领域。特别涉及山羊维稳减振特性观测与研究。可用于四足机器人的运动测试。

技术背景

从1959年美国制造出世界第一台工业机器人至今，机器人的发展经历了多个阶段，目前正处于具有高级生命形态特征的仿生机器人研究阶段。仿生机器人是模仿自然界中生物的外部形态或某些机能的机器人系统，是将运动仿生、感知仿生、控制仿生、能量仿生、材料仿生等仿生技术完美综合与全面应用的产物。其中，运动观测是运动仿生技术的基础与前提。

应用运动仿生技术进行四足仿生机器人研究，首先应获取仿生原型的运动参数(步态、步速、步幅、关节角、四足驱动规律及受力分布情况等)，即对四足动物进行运动图像采集和受力分布测试。

为方便、快捷的获取四足动物运动参数，本实用新型设计了一种四足动物运动观测系统，在山羊维稳减振性能观测和德国牧羊犬运动特性观测方面效用上佳，能广泛应用于牛、羊、马、驴、鹿、犬等四足动物的运动观测，为四足机器人的研究提供运动参数，也可用于四足机器人的运动测试，为四足机器人的运动性能改进提供方便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种四足动物运动观测系统，本实用新型能实现四足动物运动观测系统化，提高观测集成度，缩短观测周期，为获取四足动物运动参数提供方便，为四足机器人研究奠定基础。

本实用新型包括有一个运动通道；一个位于运动通道包围空间中心位置的六自由度平台；六个红外线摄像头和六个摄像头支架；一个高速摄像机和一个摄像机移动架；四个均布于六自由度平台载物台上的重力传感器；一个接收红外线摄像头、高速摄像机和重力传感器的输出数据，并控制六自由度平台运动的计算机；

所述的运动通道包含有右转弯段、左转弯段、15°坡段和25°坡段，右转弯段与左转弯段之间、左转弯段与15°坡段之间、15°坡段与25°坡段之间均由水平面连接；

所述的六自由度平台是由载物台、上平台、铰链、电动缸、下平台和滚轮组成，六个电动缸通过铰链铰接在下平台与上平台之间，下平台的底面设置滚轮，上平台上方连接有载物台，四个重力传感器均布于载物台上，四个重力传感器的位置可调，由计算机控制六自由度平台运动，四足动物位于载物台上，随六自由度平台运动，四足动物的四肢踩踏在四个重力传感器上，其四足受力数据实时传入计算机中；

所述红外线摄像头设置在摄像头支架上，六个红外线摄像头布设在运动通道的周边或运动通道上，具体位置根据实际需要确定；所述的高速摄像机设置在摄像机移动架上，高速摄像机位于运动通道周边或运动通道上，具体位置根据实际需要确定。

本实用新型的工作过程和原理：

本实用新型包括运动模式和静止模式，四足动物运动模式在运动通道上实现，能够先后实现四足动物的直线运动、左转弯运动、右转弯运动、15°坡运动、25°坡运动的观测，五种运动方式可以单独进行也可以按序依次进行，坡上运动包括上坡、下坡两种情况；四足动物的静止模式在六自由度平台上实现，能够按需实现四足动物在平动(前后、左右、上下移动)、转动(左右转动)、倾斜(前后、左右倾斜)、随机振动时应激反应的观测，由计算机调节，六自由度平台在各种模式(平动、转动、倾斜、随机振动)下，参数变化具有连续性。例如，为测量四足动物维稳极限角，可连续变化六自由度平台的倾斜角，观察四足动物维持稳定的最大倾斜角。

本实用新型的有益效果：

本实用新型将运动通道与六自由度平台配合使用，重力传感器与六自由度平台相结合，能够实现牛、羊、马、驴、鹿、犬等较大型四足动物的运动观测，大大提高了观测效率，缩短了观测周期，实现了四足动物运动观测系统化，解决了较大型四足动物运动观测困难的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的六自由度平台立体示意图。

图3为本实用新型的运动通道立体示意图。

图4为本实用新型运动模式下四足动物右转弯运动示意图。

图5为本实用新型运动模式下四足动物15°坡运动示意图。

图6为本实用新型运动模式向静止模式切换示意图。

图7为本实用新型静止模式下四足动物前倾状态示意图。

图8为本实用新型静止模式下四足动物前移状态示意图。

图9为本实用新型静止模式下四足动物左转状态示意图。