1.一種用于足式行走對象的多路面運動力學(xué)觀測系統(tǒng),其特征在于:包括橫滾傳動機構(gòu)(4)、路面轉(zhuǎn)換機構(gòu)(3)、橫滾角度保持機構(gòu)(6)、俯仰機構(gòu)(7)以及由高速攝像機和紅外攝像機所組成的光學(xué)三維運動捕捉系統(tǒng);
所述的光學(xué)三維運動捕捉系統(tǒng)由兩臺高速攝像機(1),六臺均布的紅外攝像機(2)組成,高速攝像機(1)用于捕捉行走對象的運動細(xì)節(jié),紅外攝像機(2)負(fù)責(zé)試驗對象三維空間運動數(shù)據(jù)的采集;
所述的橫滾傳動機構(gòu)(4)包括第二機架(41)、第一齒輪(42)、第二齒輪(43)、第三機架(44)、第三螺釘(45)、第一減速自鎖電機(46);第二機架(41)由一對對稱分布的第三螺釘(45)固定在第三機架(44)上,第一減速自鎖電機(46)固連在第三機架(44)的中部,橫滾旋轉(zhuǎn)軸(311)、第一減速自鎖電機(46)的軸端部分透過第二機架(41)和第三機架(44)的對應(yīng)軸孔分別與第一齒輪(42)、第二齒輪(43)固連,第一減速自鎖電機(46)所產(chǎn)生的動力通過第一齒輪(42)與第二齒輪(43)的嚙合傳遞給橫滾旋轉(zhuǎn)軸(311)來完成測試路面?zhèn)认蚱D(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)以及不同測試路面的切換;
所述的路面轉(zhuǎn)換機構(gòu)(3)包括第一滑軌(31)、螺桿(32)、可升降路面(33)、仿形基板(34)、第一壓簧(36)、壓力板路面(38)、路面支撐架(39)、柔性材質(zhì)墊(310)、第一機架(312)、第二滑軌(313);第一機架(312)通過四個對稱分布的第二螺釘(314)固定在第二機架(41)上,橫滾旋轉(zhuǎn)軸(311)由第一機架(312)與第二機架(41)上相對應(yīng)的軸孔確定相對位置;三個均勻布置的三角形的路面支撐架(39)固連在橫滾旋轉(zhuǎn)軸(311)上,兩塊仿形基板(34)布置在三個路面支撐架(39)之間,與可升降路面(33)構(gòu)成凹凸測試路面的主體部分;可升降路面(33)上存在與仿形基板(34)上凸包對應(yīng)的圓孔,可升降路面(33)可以沿對稱分布的第一滑軌(31)上下滑動以調(diào)節(jié)仿形基板(34)上的凸包露出高度來形成不同凹凸測試路面;成對分布在可升降路面(33)兩側(cè)的第一螺釘(37)穿過路面支撐架(39)上的通孔以螺紋連接的方式固連在可升降路面(33)上,布置在可升降路面(33)與第一螺釘(37)之間的第一壓簧(36)起到保持升降路面(33)相對位置的作用,而對稱分布的四個螺桿(32)以螺紋連接的方式固連在兩側(cè)的路面支撐架(39)上,同時穿過可升降路面(33)的通孔,通過調(diào)節(jié)在四個螺桿(32)上的螺母(35)的位置即可調(diào)節(jié)可升降路面(33)的高度;另兩個測試路面分別為普通平路測試路面和松軟測試路面,普通平路測試路面由壓力板路面(38)固連在路面支撐架(39)的側(cè)邊,而松軟測試路面則是在此基礎(chǔ)上將柔性材質(zhì)墊(310)緊密貼合在另一個壓力板路面(38)上;在橫滾傳動機構(gòu)(4)的協(xié)動下,三種路面可以根據(jù)試驗要求快速自由切換,且每種路面的側(cè)向偏轉(zhuǎn)角度可自由調(diào)節(jié);
所述的橫滾角度保持機構(gòu)(6)包括第四螺釘(61)、第五機架(62)、第二壓簧(63)、第一銷軸(64)、限位支架(65)、第一絲杠(66)、第一絲杠螺母(67)、連桿(68)、支撐梁(69)、夾持元件(610);第五機架(62)由第四螺釘(61)與第一機架(312)確定裝配關(guān)系,支撐梁(69)穿過第五機架(62)并與第五機架(62)固定連接,兩個夾持元件(610)可在支撐梁(69)上自由滑動,且與兩個連桿(68)形成鉸鏈連接;同時,第一絲杠螺母(67)通過兩個第一銷軸(64)與兩個第二連桿(68)分別鉸接,通過旋轉(zhuǎn)第一絲杠(66),隨著第一絲杠螺母(67)的移動,夾持元件(610)會完成對橫滾旋轉(zhuǎn)軸(311)的夾持,以防止在第一減速自鎖電機(46)處于非工作狀態(tài)時,路面轉(zhuǎn)換機構(gòu)(3)的非主動旋轉(zhuǎn)運動,在調(diào)節(jié)側(cè)向偏轉(zhuǎn)角度或者切換路面之前應(yīng)反向旋轉(zhuǎn)第一絲杠(66),使夾持元件(610)處于非夾持狀態(tài);這里限位支架(65)的作用是限制第一絲杠(66)的軸向運動,第二壓簧(63)的作用是協(xié)助絲杠螺母機構(gòu)對橫滾旋轉(zhuǎn)軸(311)進(jìn)行夾持;
所述的俯仰機構(gòu)(7)包括第一支撐桿(71)、第三滑軌(73)、第二減速自鎖電機(75)、第一絲杠保持架(77)、第二絲杠螺母(78)、支架連桿(710)、滑塊(711)、支撐桿固定架(714)、水平保持架(715)、第二絲杠保持架(717)、第二絲杠(719)、第二支撐桿(720)、滑輪(721);俯仰機構(gòu)(7)的動力由第二減速自鎖電機(75)通過聯(lián)軸器(76)傳遞給第二絲杠(719),再通過第二絲杠螺母(78)與穿過第二絲杠螺母(78)的支架連桿(710)轉(zhuǎn)化為滑塊(711)沿第三滑軌(73)的水平滑動;這里兩個對稱分布的第三滑軌(73)通過六對第五螺釘(74)固連在第四支架(5)上,兩對支撐架的主體由第一支撐桿(71)、第二支撐桿(720)和滑輪(721)組成,第一支撐桿(71)、第二支撐桿(720)分別通過第二銷軸(72)、第三銷軸(713)與滑塊(711)和支撐桿固定架(714)形成鉸接,第一支撐桿(71)、第二支撐桿(720)則通過第四銷軸(722)形成鉸接,滑輪(721)與第四銷軸(722)形成轉(zhuǎn)動副;這里,支撐桿固定架(714)的相對位置是由第七螺釘(712)確定的,第二絲杠(719)的相對位置是由第一絲杠保持架(77)、第二絲杠保持架(717)確定的,而第一絲杠保持架(77)與第二絲杠保持架(717)分別由兩對第六螺釘(79)、第九螺釘(718)固定在第四支架(5)上,對稱分布的一對水平保持架(715),有兩對第八螺釘(716)固定在第四支架(5)上,起到防止俯仰運動出現(xiàn)負(fù)角度的作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于足式行走對象的多路面運動力學(xué)觀測系統(tǒng),其特征在于:所述柔性材質(zhì)墊(310)是海綿或柔性橡膠。