用于螞蟻仿生學(xué)研究的 3D 微力測量平臺

發(fā)布時(shí)間：2023-08-08 點(diǎn)擊次數(shù)：385

用于螞蟻仿生學(xué)研究的 3D 微力測量平臺

螞蟻是生物界真正的大力士。在實(shí)驗(yàn)室測試中，formica polyctena, 一種紅色的木螞蟻，能夠攜帶 40倍自身重量的物體。但是測量螞蟻這類具有極輕重量生物產(chǎn)生的反作用力極具挑戰(zhàn)性，螞蟻在運(yùn)動中產(chǎn)生的力幾乎無法用現(xiàn)有方法進(jìn)行測量。洞察螞蟻的運(yùn)動能夠?yàn)樨?fù)載安全應(yīng)用提供寶貴的方法和途徑。因此來自德國 Jena 大學(xué) 的 Lars Reinhardt 和 Reinhard Blickhan 博士試圖找出解決方法。他們開發(fā)了強(qiáng)大的微力測量平臺，在微牛頓范圍進(jìn)行可靠地測量 - 在運(yùn)動的三個相關(guān)方向進(jìn)行。 HBM 為其提供了MGCplus 放大器系統(tǒng)和 catman Easy 測試和測量軟件。

昆蟲運(yùn)動研究為機(jī)械、感官生理學(xué)和運(yùn)動技能提供了重要的基礎(chǔ)。通過對真實(shí)生物的研究能夠帶來新發(fā)現(xiàn)，例如仿生學(xué)和機(jī)器人。這包括采用六條腿的穩(wěn)定承載和運(yùn)輸裝備結(jié)構(gòu)等。

由德國研究基金會 (DFG) 資助的微力測量平臺朝這個目標(biāo)前進(jìn)了一大步，能夠可靠地測量螞蟻極微小的動態(tài)運(yùn)動。

測力平臺，無法進(jìn)行三維和極小力測量

采用反作用力原理的微力測量平臺已經(jīng)有數(shù)十年歷史了。但是，其只能在二個維度上進(jìn)行測量，并且不夠結(jié)實(shí)，無法進(jìn)行足夠周期的測量以獲得用于研究的精確結(jié)果。另外，新的可以進(jìn)行三維測量的平臺, 由于材料和設(shè)計(jì)的問題，無法對微牛頓范圍內(nèi)的極微小的力進(jìn)行精確測量，無法獲取只有 23,2 mg 的螞蟻運(yùn)動的動態(tài)特性。

Jena 強(qiáng)大的微力測量平臺

由 Jena 大學(xué)科學(xué)家 Lars Reinhardt 和 Reinhard Blickhan 博士開發(fā)的測力平臺能夠?qū)ξ浵佭\(yùn)動產(chǎn)生的發(fā)作用力進(jìn)行精確測量，并且可以在三個維度上進(jìn)行測量。新的 3D 平臺非常結(jié)實(shí)，精度高達(dá) 4 mN 并且測量通道之間的串?dāng)_非常低，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。

Reinhardt 和 Blickhan 對新的平臺進(jìn)行了六個月的可靠和耐久性測試。新的 3D 微力測量平臺已經(jīng)承受高達(dá) 3,000 次負(fù)載，沒有顯示任何的材料缺陷和不確定的問題。另外的優(yōu)勢包括，費(fèi)用低廉，并且可以用于多種測量領(lǐng)域。

HBM 在標(biāo)定，測量和分析方面扮演了重要角色

Jena 大學(xué)的運(yùn)動科學(xué)家開發(fā)的測量平臺基于高精度立體光刻技術(shù)。材料的原型類似于聚碳酸酯 (PC)，非常輕，彈性好，并帶有客戶定制的半導(dǎo)體應(yīng)變片。 HBM 提供了 MGCplus 數(shù)字放大器系統(tǒng) 和 catman Easy 測試和測量軟件用于測量，數(shù)據(jù)采集，可視化和分析。

HBM 久經(jīng)考驗(yàn)的 MGCplus 放大器系統(tǒng)專門用于實(shí)驗(yàn)室和測試臺。由于其采用了模塊化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)幾乎能夠適合任何測量任務(wù)，包括力，重量，位移，壓力，溫度，扭矩，加速度，應(yīng)變，機(jī)械應(yīng)力或電壓，電流，頻率和電阻的靜態(tài)和動態(tài)測量，并且具有極高的精度，長期穩(wěn)定性和抗干擾性。

HBM catman Easy 測量軟件和測試設(shè)備能夠組成理想的測量工具，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集, 可視化和測量數(shù)據(jù)分析。

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