一种模拟四足动物身体振动的装置的制作方法

本发明属于动物运动的动态模拟和振动能量回收领域，是一种模拟四足动物身体振动的装置。

背景技术：

目前，振动俘能器可以利用动物的运动所产生的振动发电，该电能可以给动物身上的传感器供电。但是，在振动俘能器研制阶段需要进行大量实验测试，目前没有相关模拟动物振动的装置，而采用动物进行实验，需要较高成本、实验环境差、工况复杂，测试不方便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服采用动物进行振动实验的成本高、环境差、工况复杂和测试不方便等问题，提出一种模拟四足动物身体振动的装置，用于模拟动物在不同运动状态下，其身体各部位的振动测试，能够模拟四足动物在行走、后退、侧蹬及跳跃过程中的身体振动。

本实用新型一种模拟四足动物身体振动的装置，包括底座、躯干以及动物小腿模拟机构和动物大腿模拟机构。

动物小腿模拟机构为四套结构相同，分别安装于底座上表面左侧与右侧的前后位置。动物小腿模拟机构包括步进电机、法兰盘、小腿杆、滑块与导轨。其中，导轨底端固定于底座上表面；小腿杆一端安装于法兰盘外缘位置，法兰盘上沿法兰盘径向设计有1个以上小腿杆安装位置。法兰盘由步进电机驱动转动；小腿杆另一端安装有滑块，滑块安装在导轨上；导轨上固定安装有位置传感器检测滑块的位置。

动物大腿模拟机构为四套，包括大腿杆与和球面轴承。四套动物大腿模拟机构中大腿杆一端分别固定于四套动物小腿模拟机构中的滑块上；大腿杆的另一端安装球面轴承，分别与躯干两侧的前后位置相连。

本实用新型的优点在于:

1、本实用新型模拟四足动物身体振动的装置，可以模拟动物行走、后退、侧蹬和跳跃时的运动及其振动；

2、本实用新型模拟四足动物身体振动的装置，可以模拟不同运动速度时的振动；

3、本实用新型模拟四足动物身体振动的装置，可以实现精确的运动位置和速度控制；

4、本实用新型模拟四足动物身体振动的装置，通过对控制器的程序选择，可以实现多种运动参数振动模拟。

附图说明：

图1为本发明模拟四足动物身体振动的装置整体结构示意图；

图2为本发明模拟四足动物身体振动的装置模拟动物的侧蹬运动示意图。

图中：

1-底座 2-躯干 3-动物小腿模拟机构

4-动物大腿模拟机构 201-突起部 301-电机座

302-步进电机 303-变速箱 304-法兰盘

305-小腿杆 306-位置传感器 307-滑块

308-导轨 401-大腿杆 402-球面轴承

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型模拟四足动物身体振动的装置，包括底座1、躯干2以及四套动物小腿模拟机构3和四套动物大腿模拟机构4。

所述底座1为平板结构，作为本发明装置的整体支撑，采用铝板进行铣削加工而成。

所述四套动物小腿模拟机构3结构相同，包括电机座301、步进电机302、变速箱303、法兰盘304、小腿杆305、位置传感器306、滑块307与导轨308。其中，步进电机302的输出轴与变速箱303相连，两者固定安装在电机座301上；且变速箱303的输出轴上同轴固定安装有法兰盘304。小腿杆305的一端通过销轴或轴承与法兰盘304相连；另一端通过轴销轴或轴承安装有滑块307，且滑块307安装在导轨308上，可沿导轨308滑动。导轨308上固定安装有位置传感器306，用来检测滑块307的位置；位置传感器7采用光电传感器或电涡流传感器。上述法兰盘304上沿法兰盘304径向采用钻削的工艺加工有n个安装孔用于连接小腿杆305，n>1，由此，将小腿杆305与不同的安装孔进行连接，调整小 腿杆305与法兰盘304的安装位置，进而实现对小腿杆305旋转半径的调整。

上述结构的动物小腿模拟机构3以相同的安装方式固定于底座1上表面左侧与右侧的前后位置，左右对称设置，且位于左侧与右侧的两套动物小腿模拟机构3中步进电机302的轴线平行。动物小腿模拟机构3通过电机座301固定于底座1上表面，且使导轨308垂直于底座1设置，底端固定于底座1上表面。

所述四套动物大腿模拟机构4分别安装于四套动物小腿模拟机构3上，安装方式相同。动物大腿模拟机构4包括大腿杆401与和球面轴承402组成。大腿杆401采用铝合金进行铣削加工，也可采用铸造成型。大腿杆401的一端为固定端，通过螺钉固定于动物小腿模拟机构3中的滑块307上，且使大腿杆401与小腿杆305的轴线在竖直平面内投影重合。大腿杆401的连接端安装有球面轴承402，用于与躯干2相连。

所述躯干2为矩形结构，前端具有朝上设计的圆弧过渡突起部201，用来模拟动物的脖颈和头部，用于测试头部和脖颈的振动。躯干2的前部和后部两侧分别与位于前部和后部的两个大腿杆401连接端的球面轴承402相连。

上述四足动物身体振动的装置通过控制器进行控制，控制器采用PLC控制器，其信号输出端口通过导线分别与四个电机驱动器相连，四个电机驱动器分别与四套动物小腿模拟机构3中的步进电机302相连。通过控制器控制四个步进电机302依次旋转，可以模拟动物的前进行走和后退运动；同时，通过控制器控制前部两套动物小腿模拟机构3中步进电机302同步转动，使小腿杆305转动一圈后，再控制后部两套动物小腿模拟机构3中步进电机302同步转动，如此交替运动，可模拟动物的跳跃运动状态。

本实用新型中通过向外侧调节四个步进电机302及其配套的导轨308在底座1上的安装位置，可实现可以模拟动物的侧蹬运动，如图2所示。