[发明专利]一种基于偏转角的飞行昆虫降落/起飞接触反力测试系统及测试方法

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及测试方法，其特征在于包括方形的有机玻璃罩（3-1）、碳纤维弹簧（1-3）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（1-3）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（1-3）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（1-3）处于同一水平高度。

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及测试方法，其特征在于所述的碳纤维弹簧（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。

3.根据权利要求1或2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及测试方法，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。

4.根据权利要求2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及测试方法，其特征在于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。

5.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及测试方法，其特征在于所述的高帧数相机（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。

6.一种基于偏转角的飞行昆虫降落/起飞接触反力测试方法，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（3-4）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。