一种竹叶蛙跳跃研究平台及测量方法与流程
一种竹叶蛙跳跃研究平台及测量方法与流程
竹叶蛙是一种生活在山区溪流附近的两栖动物，其独特的跳跃行为一直是生物学家研究的热点。为了更准确地测量竹叶蛙在不同环境下的跳跃距离和方式，研究人员设计了一种专门的竹叶蛙跳跃研究平台。这个平台不仅能够模拟各种复杂的地形条件，还能通过运动摄像机和测量辅助件精确记录竹叶蛙的跳跃轨迹。
本发明涉及距离测量，特别是涉及一种竹叶蛙跳跃研究平台及测量方法。
背景技术
竹叶蛙是蛙科臭蛙属的两栖动物，体型不大，皮肤光滑。背面通常为浅褐色，有背侧褶，褶外为绿色。头部较长，吻尖圆，吻棱明显。四肢均细长，后肢股部有横纹。它们多生活于植被茂盛的山区溪流或瀑布附近，以及常蹲在水边苔藓上，竹叶蛙的长距离移动大多是靠着跳跃，因此，在竹叶蛙的跳跃机理以及跳跃的距离、方式的研究是比较有科学意义的。
对于现有的竹叶蛙跳跃研究来说，一般研究的是不同的竹叶蛙的跳跃高度以及跳跃距离，同一种竹叶蛙在不同高度、不同环境(沙地、土壤、淤泥)的跳跃距离或者跳跃弧度，但是实际上，同一类竹叶蛙在同一片区域内，遇到的往往不是实验室中模拟的平地，而是一个凹凸不平的地面，在面对这类实际地面时，竹叶蛙主动性的跳跃距离会明显受到其生物本身的干扰，并且测量的时候一般采用尺子等测量，并且竹叶蛙的起始跳跃位置例如地面或者荷叶、树杈等高度也是不一样的，为此我们提出一种竹叶蛙跳跃研究平台及测量方法来解决上述提出的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种竹叶蛙跳跃研究平台，该装置通过主驱动件同时驱动升降调节件、坡度模拟组件以及测量辅助件，实现对竹叶蛙在不同高度、不同落地位置或者不同落地环境等都可以实现更加精准的辅助性测量，并且调节方便快速，减少了操作人员手工尺量的误差性，提高了操作人员的工作效率。
一种竹叶蛙跳跃研究平台，包括研究操作平台，所述研究操作平台上转动连接有升降调节件，所述升降调节件上转动连接有提供竹叶蛙初始站立位置的竹叶蛙起跳平台，所述研究操作平台的底部设置有多组平行排列的坡度模拟组件，所述研究操作平台上设置有用于提供竹叶蛙落点位置的竹叶蛙落地模拟平台，且竹叶蛙落地模拟平台位于多个坡度模拟组件的上方；
其中，所述研究操作平台的前方安装有第四支撑板，所述第四支撑板上放置有运动摄像机，所述研究操作平台的后方设置辅助运动摄像机拍摄竹叶蛙运动轨迹的测量辅助件；
所述研究操作平台的底部还安装有驱动升降调节件以及多个坡度模拟组件转动的主驱动件，所述驱动升降调节件与测量辅助件还设置有中心传动杆。
主驱动件
所述主驱动件包括伺服电机，所述伺服电机的输出轴通过联轴器固定连接有第二螺纹杆，所述第二螺纹杆的底部啮合有主动齿轮，所述主动齿轮靠近坡度模拟组件的一侧设置有第二从动杆，所述主动齿轮的另一侧设置有第一从动杆，所述第一从动杆上安装有第一锥形齿轮，所述第二从动杆通过第一锥形齿轮与升降调节件相啮合；
其中，所述坡度模拟组件包括固定齿环、中心齿轮，所述中心齿轮设置于固定齿环的内圈，所述中心齿轮上啮合有四个呈圆周分布的从动齿轮，且四个从动齿轮均与固定齿环的内齿面啮合，每个所述从动齿轮上均安装有模拟凸块，所述固定齿环上安装有两个定位杆，所述固定齿环通过两个定位杆与研究操作平台的底部固定，所述第二从动杆依次贯穿多个中心齿轮并与多个中心齿轮的轴心固定。
所述第一从动杆靠近主动齿轮一端的表面及主动齿轮的内部均设置有相互啮合的棘轮齿环。
竹叶蛙落地模拟平台
所述竹叶蛙落地模拟平台的两端均与研究操作平台相连。
所述竹叶蛙落地模拟平台包括升降座，所述升降座的两侧安装有落地限位块，所述研究操作平台上安装有落地限位杆，且升降座通过落地限位块与落地限位杆升降滑动。
升降调节件
所述升降调节件包括第一螺纹杆，所述第一螺纹杆的表面螺纹连接有螺纹套筒，所述螺纹套筒的表面与研究操作平台转动连接，所述螺纹套筒上安装有锥形齿环，所述螺纹套筒通过锥形齿环与主驱动件啮合，所述第一螺纹杆的顶部安装有第二锥形齿轮，所述中心传动杆的两端均安装有第三锥形齿轮，所述第一螺纹杆通过第二锥形齿轮与相邻所述第三锥形齿轮啮合；
其中，所述螺纹套筒的底部设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过联轴器与螺第一螺纹杆的底部固定，所述驱动电机上安装有升降限位杆，所述研究操作平台的底部安装有第三支撑板，所述驱动电机通过升降限位杆与第三支撑板上下滑动连接；
所述螺纹套筒的表面安装有定位插块，所述定位插块的顶部插入有定位插杆，所述定位插杆的底部贯穿定位插块并插入研究操作平台的顶部。
测量辅助件
所述测量辅助件包括转动杆，所述转动杆上缠绕有网格幕布，且网格幕布的底端与研究操作平台的顶部相连，所述转动杆靠近中心传动杆的一端安装有第四锥形齿轮，所述转动杆通过第四锥形齿轮与相邻所述第三锥形齿轮相互啮合；
其中，所述转动杆上安装有两个定位环，两个定位环分别位于网格幕布的两侧。
所述研究操作平台的顶部安装有第一支撑板，所述转动杆远离中心传动杆的一端固定安装有第一限位滑块，所述第一限位滑块与第一支撑板滑动连接，所述转动杆上安装有第一支撑环，所述研究操作平台的顶部安装有支撑管，所述支撑管的顶部滑动连接有滑动杆，所述滑动杆的顶部与第一支撑环固定。
竹叶蛙起跳平台
所述研究操作平台的侧边安装有第二支撑板，所述竹叶蛙起跳平台上安装有竹叶蛙背部挡板，所述竹叶蛙起跳平台的顶部安装有竹叶蛙起跳垫，所述竹叶蛙起跳平台远离竹叶蛙落地模拟平台的一侧安装有第二限位滑块，所述竹叶蛙起跳平台通过第二限位滑块与第二支撑板滑动连接；
所述第二支撑板上还滑动连接有第二支撑环，所述第二支撑环与中心传动杆转动连接，所述第二支撑环还与第一支撑环固定。
测量方法
本发明还提供一种优选技术方案，一种竹叶蛙跳跃研究平台的测量方法，其特征在于：该方法包括以下几个步骤：
准备工作：调试驱动电机、伺服电机，确定其正常工作，并且根据需要调整伺服电机的正反转；
摄像面调整：将网格幕布表面擦拭保证没有灰尘，在对应第四支撑板上放入需要拍摄数量的运动摄像机，并且调试运动摄像机，将多个运动摄像机的快门按键设置为同时开启；
调整竹叶蛙初始跳跃位置：先将定位插杆贯穿定位插块后插入研究操作平台的表面，随后启动驱动电机，驱动电机带动第一螺纹杆转动，在竹叶蛙起跳平台上的第二限位滑块与第三支撑板的限位下，第一螺纹杆转动带动竹叶蛙起跳平台升降，调整第一次竹叶蛙的初始跳跃高度，并且在此过程中，第一螺纹杆通过中心传动杆带动转动杆转动，最终使得竹叶蛙起跳平台上升到对应位置处，与此同时，螺纹套筒不动时，第一螺纹杆会带动网格幕布上升，随着网格幕布的上升也可以展示出更多的格子辅助滑动杆记录数据；
调整竹叶蛙落地面：启动伺服电机带动主驱动件工作，并且此时让主动齿轮顺时针转动，当主动齿轮顺时针转动时，两个棘轮齿环顺齿转动，即此时主动齿轮的转动只会带动第二从动杆转动并不会带动第一从动杆转动，不会启动左侧的升降调节件运动，即主驱动件启动带动多个坡度模拟组件转动，此时多个坡度模拟组件转动的时候会将竹叶蛙落地模拟平台顶出不同的高度，最终让竹叶蛙落地模拟平台形成不同的坡面；
启动竹叶蛙跳跃实验：在竹叶蛙起跳垫上放入竹叶蛙，使其正面朝着第一支撑板，可以在第一支撑板上悬挂食物或者采用灯光照射驱使竹叶蛙朝着第一支撑板的正方向跳跃，在竹叶蛙起跳的同时，启动运动摄像机拍照；
多次记录实验：多次重复s、s的步骤，但是将竹叶蛙起跳平台调整到不同的高度，并且多个坡度模拟组件让竹叶蛙落地模拟平台形成不同的坡面后继续拍摄；
整理实验数据：将拍摄好后的照片冲洗完成后，以依次完整跳跃为一组整理该组照片，记录竹叶蛙在不同起始高度以及不同落地地面时跳跃的弧度、跳跃的最大高度以及跳跃的最大距离。
有益效果
可调节的起跳和落地点：本发明通过升降调节件和竹叶蛙起跳平台，可以精确地调整竹叶蛙的起跳位置。同样，竹叶蛙落地模拟平台可以模拟不同的落地点，以研究竹叶蛙在不同条件下的跳跃表现。
坡度模拟组件：本发明能够模拟不同的地形坡度，通过调整从动齿轮和模拟凸块的位置和高度，可以创建多种复杂的跳跃环境，从而更全面地了解竹叶蛙在不同地形上的跳跃行为。
运动摄像机和测量辅助件：本发明的运动摄像机和测量辅助件用于记录竹叶蛙的跳跃过程，并辅助研究人员进行精确的测量和分析。运动摄像机能够捕捉竹叶蛙的运动轨迹，而测量辅助件则提供了一个背景板，使得照片可以直观地呈现出整个图像，方便后续的数据处理和分析。
主驱动件：本发明的主驱动件是整个实验平台的核心部分，通过一个伺服电机来驱动所有的运动部件，这种设计使得研究人员可以方便地通过控制伺服电机来调整整个实验平台的运行状态，从而实现对不同实验条件的快速切换和设置。
通过使用这个实验平台，研究人员可以更加深入地通过距离测量，摄影测量来了解竹叶蛙的跳跃机制、影响因素以及适应不同环境的能力，尤其是凹凸不平的地面，在面对这类实际地面时，竹叶蛙主动性的跳跃距离会明显受到其生物本身干扰情况下的运动轨迹以及运动距离的情况下研究，从中得到对于竹叶蛙运动的启示，对于保护并研究竹叶蛙这一生态系统中的重要物种，以及理解其生态功能和行为特性都具有重要的意义。