蝗蟲抓附及跳躍的運(yùn)動力學(xué)測試與建模分析.pdf

1、蝗蟲運(yùn)動反力與行為測試儀用于測試蝗蟲在抓附及彈跳過程中，腳掌與運(yùn)動表面接觸時產(chǎn)生的3維運(yùn)動反力，并實時記錄蝗蟲運(yùn)動的影像資料。該平臺包括3維力傳感器陣列、信號調(diào)理與數(shù)據(jù)采集設(shè)備、高速攝像系統(tǒng)以及測試軟件。
　　通過實驗獲得了蝗蟲在不同粗糙度斜面抓附的實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合影像資料，研究蝗蟲在斜面抓附時身體及跗節(jié)的抓附形態(tài)，對蝗蟲在不同斜面的抓附機(jī)制進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)腳爪的機(jī)械鎖合作用是維持身體穩(wěn)定抓附的主要原因，腳墊與表面的接觸有利于增強(qiáng)接觸

2、的穩(wěn)定性，側(cè)向抓附力對于維持身體的穩(wěn)定抓附具有重要作用。
　　為研究蝗蟲腳爪部分在抓附過程中的受力特性，通過幾何簡化建立了蝗蟲腳爪的力平衡方程和力矩平衡方程。建立了腳爪抓附力與其切向力和法向力的隱函數(shù)關(guān)系方程。設(shè)定了初始狀態(tài)及初始值，通過控制變量法對計算的結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)了接觸角、支撐角、摩擦系數(shù)等參數(shù)對腳爪系統(tǒng)抓附力的影響。
　　首次獲得了蝗蟲在跳躍過程中單個后腿的彈跳力。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)蝗蟲的跳躍方向是通過身體的快速滾轉(zhuǎn)和