CN110136560B - 斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置及实验方法。其中，斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，包括：控制部；斜截式模拟耳廓；耳廓圆锥体角调节部，其用于接收控制部下发的耳廓圆锥体角调节指令，实现斜截式模拟耳廓圆锥体角的调节；耳廓切面角度调节部，其用于接收控制部下发的耳廓切面角度调节指令，实现斜截式模拟耳廓切面角度的调节；模拟耳道，其一端与斜截式模拟耳廓相连，另一端与耳道位置调节部相连；所述耳道位置调节部用于接收控制部下发的耳道位置调节指令，实现耳道位置的调节。
Description
技术领域
本公开属于仿生模拟装置领域，尤其涉及一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置及实验方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
动物的耳廓不仅具有收集外来声音进入耳道的作用，而且还具有定位、区分前后声源以及频谱调制等作用并且蝙蝠外耳耳廓在动物的捕食行为和目标探测中具有重要的作用。蝙蝠的外耳一般由耳廓、耳屏(或对耳屏)、耳道等组成。从外形上看，蝙蝠的耳廓上通常有一些特别复杂的几何形状，如脊状物和沟槽结构。
发明人发现，现有的蝙蝠耳仿生装置不完善且结构固定，若相应分析不同蝙蝠耳廓外形参数对声场方向性分布的影响，需要制作多个不同蝙蝠耳仿生装置，这样使得操作过程需要重复多次，分析效率低。
发明内容
本公开的第一个方面提供一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，其可以通过相关器件的运动改变耳廓圆锥体角、耳廓切面角度以及耳道位置的外形参数，提高动物外耳仿生模拟以及研究耳廓外形参数与声场方向性的关系的分析效率及分析结果的准确性。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，包括：
控制部；
斜截式模拟耳廓；
耳廓圆锥体角调节部，其用于接收控制部下发的耳廓圆锥体角调节指令，实现斜截式模拟耳廓圆锥体角的调节；
耳廓切面角度调节部，其用于接收控制部下发的耳廓切面角度调节指令，实现斜截式模拟耳廓切面角度的调节；
模拟耳道，其一端与斜截式模拟耳廓相连，另一端与耳道位置调节部相连；所述耳道位置调节部用于接收控制部下发的耳道位置调节指令，实现耳道位置的调节。
本公开的第二个方面提供一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置的实验方法。
一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置的实验方法，包括：
通过耳廓圆锥体角的调节部记录锥体张角的变化对声场方向性分布的影响；
通过耳廓切面角度调节部记录不同切面角度对模拟声场的影响；
通过模拟耳道记录耳道位置对声场分布的影响。
本公开的有益效果是：
(1)本公开实现了耳廓外形参数的改变从而进行对不同耳廓外形参数对声场方向性分布影响的研究；实现了耳廓圆锥体角、耳廓切面角度和耳道位置的精确调节从而使后续实验更丰富；
(2)本公开结构紧凑、用途广泛、模拟真实，可满足多种实验要求，通过相关器件的运动改变耳廓圆锥体角、耳廓切面角度以及耳道位置的外形参数，提高动物外耳仿生模拟以及研究耳廓外形参数与声场方向性的关系的分析效率及分析结果的准确性。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例提供的一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置结构示意图。
图2是本公开实施例提供的一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置轴测图。
其中，1-底座、2-第二直线伺服电机、3-第二位移传感器、4-控制部、5-铰链盘、6-斜截式模拟耳廓、7-斜截面扩增平面盘、8-约束杆、9-模拟耳道、10-机械臂、11-机械臂固定平台。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
实际应用中，无论是否应用仿生原理，声呐***通常都不采用很复杂的天线形状。根据上述设计原理，参考蝙蝠的耳廓外形参数，用几何方法设计得到一种仅具有蝙蝠耳廓基本特征的斜截式蝙蝠耳喇叭模型，能够实现所参照蝙蝠耳朵的主要功能且性能有所提高。为了进一步研究蝙蝠耳廓外形参数的作用，因此急需相应的装置完成对不同蝙蝠耳廓外形参数的模拟，通过控制相关器件的运动实现斜截式蝙蝠喇叭模型圆锥体角、切面角度以及耳道位置的改变探究不同耳廓外形参数对声场方向性分布的影响和实现相应的模拟、分析和研究。
为了解决背景技术中的上述问题，本公开提供了一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置。
下面结合具体附图来详细说明本公开的技术方案：
如图1和图2所示，本实施例的一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，包括：控制部、斜截式模拟耳廓、耳廓圆锥体角调节部、耳廓切面角度调节部和模拟耳道。
在具体实施中，控制部可采用FPGA、PLC或其他可编程逻辑器件来实现，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择，此处不再详述。
斜截式模拟耳廓可采用具有韧性好、可收缩的塑性材料制成，其参数如表1所示。
表1斜截式模拟耳廓参数
模拟耳道可采用塑料或橡胶等材料制成。
可以理解的是，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择模拟耳道的材料。
如图1和图2所示，所述耳廓圆锥体角调节部、耳廓切面角度调节部和耳道位置调节部均安装在底座1上。
在具体实施中，耳廓圆锥体角调节部用于接收控制部下发的耳廓圆锥体角调节指令，实现斜截式模拟耳廓圆锥体角的调节。
具体地，所述耳廓圆锥体角调节部，包括：
第一直线伺服电机，所述第一直线伺服电机与控制部4相连，第一直线伺服电机的输出轴上设置有第一位移传感器，所述第一位移传感器用于检测第一直线伺服电机的输出轴的位移信号并传送至控制部4；所述第一直线伺服电机的输出轴与铰链盘5相连，所述铰链盘5通过至少两个约束杆8与斜截式模拟耳廓相连。
控制部4控制铰链盘5第一直线伺服电机的输出轴方向进行上下运动从而(像张开关闭雨伞一样)控制约束杆角度变化从而实现圆锥体角的调节。
在具体实施中，耳廓切面角度调节部用于接收控制部下发的耳廓切面角度调节指令，实现斜截式模拟耳廓切面角度的调节；
具体地，所述耳廓切面角度调节部，包括：
两组一样的部件，每组部件包括第二直线伺服电机2，第二直线伺服电机2输出轴上安装有第二位移传感器3，第二位移传感器3与斜截式耳廓的斜截面扩增平面盘7相连接并固定；第二位移传感器3用于检测第二直线伺服电机输出轴的位移信号并传送至控制部4；所述第二直线伺服电2机还与控制部4相连。
在具体实施中，模拟耳道9一端与斜截式模拟耳廓6相连，另一端与耳道位置调节部相连；所述耳道位置调节部用于接收控制部下发的耳道位置调节指令，实现耳道位置的调节。
具体地，所述耳道位置调节部，包括：
机械臂10，所述机械臂10固定在机械臂固定平台11上，所述机械臂固定平台11与控制部4相连，所述机械臂10与模拟耳道9相连。
其中，所述机械臂为气动绳控柔性机械臂。
所述机械臂为多自由度机械臂。
本实施例实现了耳廓外形参数的改变从而进行对不同耳廓外形参数对声场方向性分布影响的研究；实现了耳廓圆锥体角、耳廓切面角度和耳道位置的精确调节从而使后续实验更丰富；
本实施例的结构紧凑、用途广泛、模拟真实，可满足多种实验要求，通过相关器件的运动改变耳廓圆锥体角、耳廓切面角度以及耳道位置的外形参数，提高动物外耳仿生模拟以及研究耳廓外形参数与声场方向性的关系的分析效率及分析结果的准确性。
本实施例的一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置的实验方法，包括：
通过耳廓圆锥体角的调节部记录锥体张角的变化对声场方向性分布的影响；
通过耳廓切面角度调节部记录不同切面角度对模拟声场的影响；
通过模拟耳道记录耳道位置对声场分布的影响。
在探究耳廓外形参数和探究声场的关系中可以通过本实验装置完成。通过耳廓圆锥体角的调节部探究锥体张角的变化对声场方向性分布的影响，通过耳廓切面角度调节部探究不同切面角度对模拟声场的影响，通过模拟耳道探究耳道位置对声场分布的影响，也可以改变这三个变量中的两个或者三个从而增加实验数据便于以后的理论与实体研究。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，其特征在于，包括：
控制部；
斜截式模拟耳廓；
耳廓圆锥体角调节部，其用于接收控制部下发的耳廓圆锥体角调节指令，实现斜截式模拟耳廓圆锥体角的调节；
耳廓切面角度调节部，其用于接收控制部下发的耳廓切面角度调节指令，实现斜截式模拟耳廓切面角度的调节；
模拟耳道，其一端与斜截式模拟耳廓相连，另一端与耳道位置调节部相连；所述耳道位置调节部用于接收控制部下发的耳道位置调节指令，实现耳道位置的调节；
所述耳廓圆锥体角调节部，包括：
第一直线伺服电机，所述第一直线伺服电机与控制部相连，第一直线伺服电机的输出轴上设置有第一位移传感器，所述第一位移传感器用于检测第一直线伺服电机的输出轴的位移信号并传送至控制部；
所述耳廓切面角度调节部，包括：
两组一样的部件，每组部件包括第二直线伺服电机，第二直线伺服电机输出轴上安装有第二位移传感器，第二位移传感器与斜截式耳廓的斜截面扩增平面盘相连接并固定。
2.如权利要求1所述的一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，其特征在于，所述耳廓圆锥体角调节部、耳廓切面角度调节部和耳道位置调节部均安装在底座上。
3.如权利要求1所述的一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，其特征在于，所述耳廓圆锥体角调节部，还包括：
所述第一直线伺服电机的输出轴与铰链盘相连，所述铰链盘通过至少两个约束杆与斜截式模拟耳廓相连。
4.如权利要求1所述的一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，其特征在于，所述耳廓切面角度调节部，还包括：
第二位移传感器用于检测第二直线伺服电机输出轴的位移信号并传送至控制部；所述第二直线伺服电机还与控制部相连。
5.如权利要求1所述的一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，其特征在于，所述耳道位置调节部，包括：
机械臂，所述机械臂固定在机械臂固定平台上，所述机械臂固定平台与控制部相连，所述机械臂与模拟耳道相连。
6.如权利要求5所述的一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，其特征在于，所述机械臂为气动绳控柔性机械臂。
7.如权利要求5所述的一种斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置，其特征在于，所述机械臂为多自由度机械臂。
8.一种如权利要求1-7中任一所述的斜截式仿生蝙蝠耳喇叭模型功能装置的实验方法，其特征在于，包括：
通过耳廓圆锥体角的调节部记录锥体张角的变化对声场方向性分布的影响；
通过耳廓切面角度调节部记录不同切面角度对模拟声场的影响；
通过模拟耳道记录耳道位置对声场分布的影响。
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Legal Events
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Effective date of registration: 20210330 Address after: 250014 Room 401, building 1, Zhongrun Century Center, 12111 Jingshi Road, Lixia District, Jinan City, Shandong Province Patentee after: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Address before: 250357 No. 5001 Haitang Road, Science Park, Changqing University, Jinan City, Shandong Province Patentee before: Shandong Jiaotong University |
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Denomination of invention: Functional device and experimental method of oblique cut bionic bat ear horn model Effective date of registration: 20220124 Granted publication date: 20201229 Pledgee: Branches of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980000944 |
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Date of cancellation: 20230109 Granted publication date: 20201229 Pledgee: Branches of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980000944 |
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Denomination of invention: Functional device and experimental method of oblique bionic bat ear horn model Effective date of registration: 20230112 Granted publication date: 20201229 Pledgee: Branches of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980031157 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231226 Granted publication date: 20201229 Pledgee: Branches of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980031157 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Functional device and experimental method of oblique section biomimetic bat ear horn model Granted publication date: 20201229 Pledgee: Branches of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jinan bosai Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980075846 |