[发明专利]模拟微重力下柔性表面粘附运动的测试平台与测量方法

权利要求书

1.一种模拟微重力下柔性表面粘附运动的测试平台，对足式机器人或四足粘附动物进行试验，其特征在于：

该测试平台包括平台基座（26）、支撑标尺杆（10）和支撑顶板(16)；其中平台基座(26)水平放置，支撑标尺杆(10)垂直固定于平台基座(26)上，支撑顶板(16)水平放置并固定于支撑标尺杆(10)顶端；

该测试平台还包括支撑座(14)和柔性表面（11）；其中支撑座(14)一端与支撑顶板(16)固定，支撑座(14)另一端与柔性表面(11)上端通过铰链(12) 连接，且铰链(12)轴线与支撑顶板(16)平行，柔性表面(11)下端为自由端；上述铰链(12)同轴安装角度传感器(13)；上述柔性表面(11)的测试接触反面均匀贴有呈阵列分布的电阻应变片(9)，上述柔性表面(11)底端还安装有微惯性导航模块(8)；上述角度传感器(13)、电阻应变片(9)和微惯性导航模块(8)分别与传感数据采集系统(7)通过数据总线连接；传感数据采集系统(7)与计算机控制终端(6)通过数据总线通讯；

该测试平台还包括X向滑动块(18)、I号定滑轮(19)、II号定滑轮(20)、细绳(22)、配重物(21)和无线通讯模块(24)；其中X向滑动块(18)安装于支撑顶板(16)，X向滑动块(18)顶端与支撑顶板(16)之间具有沿X方向的移动副；I号定滑轮(19)和II号定滑轮(20)保持相同水平高度，它们固定于X向滑动块(18)底端；无线通讯模块(24)安装于足式机器人或四足粘附动物身上；计算机控制终端（6）与上位机无线通讯模块(5)相连，上位机无线通讯模块(5)与机器人无线通讯模块(24)保持无线通讯；细绳(22)一端连接足式机器人主体(23)或通过背带连接四足粘附动物(28)，另一端依次缠绕经过II号定滑轮(20)和I号定滑轮(19)，连接配重物(21)；

该测试平台还包括X向高速摄像机(1)、Y向高速摄像机(15)、Z向高速摄像机(3)；其中X向高速摄像机(1)沿X轴对准柔性表面(11)， Y向高速摄像机(15)沿Y轴对准柔性表面(11)竖直侧面，Z向高速摄像机(3)沿Y轴对准柔性表面(11)水平侧面；X向高速摄像机(1)、Y向高速摄像机(15)和Z向高速摄像机(3)分别与计算机控制终端(6)通过数据总线相连。

2.利用权利要求1所述模拟微重力下柔性表面粘附运动的测试平台的测试方法，其特征在于包括以下过程：

步骤1、将足式机器人主体(23)或安装背带（27）的四足粘附动物(28)悬挂在细绳(22)一端、细绳(22)另一端系在配重物(21), 配重物(21)和被测物体重量相等,构成模拟微重力环境条件；

步骤2、使X向高速摄像机(1)、Y向高速摄像机(15)、Z向高速摄像机(3)均对准被测物体及其观测区域，通过计算机控制终端(6)高速记录被测物体在X、Y和Z轴向运动视频图像信息；

步骤3、计算机控制终端(6)通过上位机无线通讯模块(5)发送信号到机器人无线通讯模块(24)，控制足式机器人主体(23)的四肢和尾巴(25)的运动形式；

步骤4、柔性表面(11)上均布相同的电阻应变片(9)，组成m×n阵列，柔性表面(11)的弯曲会导致电阻应变片(9)电阻变化，通过传感数据采集系统采集电阻应变片(9)电阻变化值间接测量柔性表面(11)弯曲曲率，结合材料柔性表面(11)弹性模量间接测到该处柔性表面(11)的弯矩和力，通过确定的电阻应变片(9)在柔性表面(11)平面分布位置，即可求得柔性表面的各处的弯矩和力值；

步骤5、由于粘附运动会引起柔性表面(11)摆动，在铰链（12）处安装角度传感器（13），通过传感数据采集系统（7）检测柔性表面（11）摆动角度值；同时柔性表面（11）底端的微惯性导航模块（8）获取摆动过程中的加速度值和末端姿态角度，通过传感数据采集系统（7）采集后，被计算机控制终端（6）读取；

步骤6、通过X向高速摄像机(1)、Y向高速摄像机(15)、Z向高速摄像机(3)、计算机控制终端（6）和传感数据采集系统（7），记录了足式机器人主体（23）或四足粘附动物（28）的多种运动步态和柔性表面（11）的弯矩和力、摆动加速度和摆动角度。