一种脊椎类动物仿生教具

技术特征：
1.一种脊椎类动物仿生教具，其特征在于：包括仿生头-脊椎-尾巴模块、仿生上肢模块和仿生下肢模块；所述仿生头-脊椎-尾巴模块包括从上至下依次相连的仿生头部模块、仿生脊椎模块和仿生尾部模块；所述仿生脊椎模块由多个脊椎单元依次相连组成，所述脊椎单元包括单元本体、球副壳体和卡套，所述单元本体顶部设有卡槽，底部设有球头，所述球副壳体由两个半壳组成，两个半壳通过卡套固定为一体然后安装在单元本体顶部的卡槽内，所述单元本体底部的球头安装在相邻单元本体顶部的球副壳体内，形成球面副，通过卡套对两个半壳施加挤压力，使得在外力作用下，球头在球副壳体内进行球副运动，失去外力作用下，能保持当前位置；所述仿生头部模块底部设有与最顶部脊椎单元相连的球头；所述仿生尾部模块的顶部设有用于与最底部脊椎单元相连的卡槽；所述仿生上肢模块通过连接件安装在仿生脊椎模块中上部的单元本体上，所述仿生下肢模块通过连接件安装在仿生脊椎模块中下部的单元本体上。2.根据权利要求1所述的脊椎类动物仿生教具，其特征在于：所述仿生尾部模块包括尾部机架、齿条、尾部长连杆、尾部齿轮、尾部短连杆和尾巴，所述尾部机架前端设有与最底部脊椎单元相连的卡槽，尾部机架中部设有上下贯穿的滑槽，所述齿条能自由上下滑动的安装在滑槽内，所述尾部齿轮通过齿轮座安装在尾部机架上，且与齿条相啮合；所述尾部机架后端设有向下延伸的尾部固定杆，所述齿条下端与尾部长连杆一端铰接相连，尾部长连杆另一端与尾巴铰接相连，尾部长连杆中部通过尾部短连杆与尾部固定杆下端铰接相连，所述尾部齿轮通过外力或者电机驱动转动，尾部齿轮转动通过齿条及连杆机构带动尾巴动作，仿生脊椎类动物尾部动作。3.根据权利要求2所述的脊椎类动物仿生教具，其特征在于：所述脊椎单元的单元本体中部左、右、前、后四个方向分别设有一个固定孔，每个脊椎单元相同一侧的固定孔依次通过绳索相连，尾部机架上设有四个对应的绕线盘，每个绳索下端均绕在相应的绕线盘上，四个绕线盘分别通过四个电机驱动，实现仿生脊椎模块的柔性动作。4.根据权利要求2所述的脊椎类动物仿生教具，其特征在于：所述仿生头部模块包括下头部支架和上头部支架，上、下头部支架中部通过销轴相连形成剪刀型开合结构，上、下头部支架前端设置为仿脊椎类动物嘴部形状，上、下头部支架后端支架之间设有使得前端嘴部保持开状态的复位弹簧，下头部支架后端底部设有与脊椎单元相连的球头，上头部支架后端长于下头部支架，形成便于手压的按压部。5.根据权利要求4所述的脊椎类动物仿生教具，其特征在于：所述下头部支架后端设有延伸到上头部支架上方防止上、下头部支架过度张开的限位框。6.根据权利要求2所述的脊椎类动物仿生教具，其特征在于：所述仿生上肢模块包括上肢机架、上肢齿轮、两个曲柄和两个仿生翅翼，所述上肢机架背面通过连接件安装在中上脊椎单元的单元本体上；所述上肢齿轮安装在上肢机架中部，并通过上肢电机驱动，两个曲柄对称的固定安装在上肢齿轮两侧，两个仿生翅翼分别安装在上肢机架两侧，每个仿生翅翼均通过上肢连杆机构与相应侧的曲柄相连，所述上肢齿轮通过两个对称的曲柄及上肢连杆机构驱动两个仿生翅翼交替扑动，进行脊椎类动物翅翼运动仿生。7.根据权利要求6所述的脊椎类动物仿生教具，其特征在于：所述上肢连杆机构包括滑杆、第一滑套、第二滑套、第一传动杆、第二传动杆、第二滑套和多自由度转动副，所述滑杆
固定安装在相应侧的上肢支架上，所述第一传动杆中部设有与其垂直的第一销轴，两个第一传动杆上下方向相对设置，相对靠近一端通过第二销轴铰接安装在曲柄上，相对远离一端分别通过一个第一滑套安装在滑杆的上下两端，两个第一滑套分别在滑杆上下两端自由上下滑动，两个第一传动杆分别与相应的第一滑套铰接相连；所述第二传动杆上部通过销轴铰接在位于上方的第一传动杆的第一销轴上，第二传动杆下部设有沿其轴向的滑动槽，所述滑动槽套设在位于下方的第一传动杆的第一销轴上；所述第二滑套能上下自由滑动的套设在第二传动杆中部，所述仿生翅翼顶部铰接在第二滑套上，仿生翅翼中部通过沿其轴向的滑动副安装在多自由度转动副上，所述多自由度转动副固定安装在滑杆外侧的上肢机架上。8.根据权利要求6所述的脊椎类动物仿生教具，其特征在于：所述多自由度转动副包括基座、转动轴和转动体，所述基座安装在上肢机架上，所述转动轴能自由转动的安装在基座上，所述转动体通过转动副安装在转动轴前端，所述转动体内设有供仿生翅翼中部滑过的滑孔，所述转动副的轴线与转动轴垂直，所述滑孔的轴线与转动副的轴线垂直。9.根据权利要求2所述的脊椎类动物仿生教具，其特征在于：所述仿生下肢模块包括下肢机架、下肢齿轮、两个下肢摆杆和两个足部，所述下肢机架背部通过连接件安装在中下脊椎单元的单元本体上；所述下肢齿轮安装在下肢机架顶部，并通过下肢电机驱动转动；两个下肢摆杆分别固定在下肢齿轮两侧的齿轮轴上，两个足部安装于下肢机架两侧，并且每个足部均通过下肢连杆机构与相应侧的下肢摆杆相连，通过选择连个下肢摆杆的相位，使得两个足部交替运动。10.根据权利要求9所述的脊椎类动物仿生教具，其特征在于：所述下肢连杆机构包括第一下肢短连杆、下肢长连杆和第二下肢短连杆，所述第一下肢短连杆一端铰接在下肢摆杆外端，另一端铰接在下肢长连杆顶部，下肢长连杆底部与足部铰接相连；所述第二下肢短连杆一端与下肢长连杆中部铰接相连，另一端铰接在下肢机架相应侧底部。

技术总结
本发明公开了一种脊椎类动物仿生教具，包括仿生头-脊椎-尾巴模块、仿生上肢模块和仿生下肢模块；仿生头-脊椎-尾巴模块包括从上至下依次相连的仿生头部模块、仿生脊椎模块和仿生尾部模块；仿生脊椎模块由多个脊椎单元依次相连组成，脊椎单元包括单元本体、球副壳体和卡套，单元本体顶部设有卡槽，底部设有球头，两个半壳通过卡套固定为一体然后安装在单元本体顶部的卡槽内，形成球副壳体；所述仿生上肢模块通过连接件安装在仿生脊椎模块中上部的单元本体上，所述仿生下肢模块通过连接件安装在仿生脊椎模块中下部的单元本体上。本发明能够对脊椎动物进行模拟仿真，便于教学学习脊椎动物动作行为方式，以便进行仿生研究。以便进行仿生研究。以便进行仿生研究。


技术研发人员：胡剑 井浩南 林睿辰 龚艺潇 安奕达 马健钢 罗陈勋
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/8/16