機器人光纖陣列皮膚感知機理及實驗研究.pdf

1、研究能夠?qū)⑼饨缧畔⒏兄⒎答伒娜斯てつw對于機器人領域人機協(xié)作安全問題中的碰撞問題有著極為重要的意義。光纖因其具有體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高、抗電磁干擾及復用技術強等優(yōu)點，相比于傳統(tǒng)的電類傳感器，更易實現(xiàn)微型化、集成化、分布式感知的人工皮膚。將光纖布拉格光柵(FBG)傳感器應用到機器人人工皮膚是當前機器人感知領域的研究熱點之一。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1)對當前的人工皮膚以及光纖人工皮膚的研究現(xiàn)狀進行了檢索和分析，發(fā)

2、現(xiàn)光纖人工皮膚現(xiàn)有研究的不足，結(jié)合光纖布拉格光柵的橫向應變傳感和軸向應變傳感原理，對陣列式光纖人工皮膚的感知結(jié)構和信息處理進行了研究。
　　2)首先設計結(jié)構簡單的3*3陣列式感知單元來驗證將光纖陣列傳感器封裝到聚二甲基硅氧烷(PDMS)可行性，以及采用波長解調(diào)方案對基于復用技術的陣列式感知單元解調(diào)的可行性，并給出了陣列式傳感器的靜態(tài)和動態(tài)測試方案。
　　3)針對簡單結(jié)構的3*3陣列式感知單元出現(xiàn)由于橫向感知受力導致的靈敏度不

3、高問題，對陣列式感知單元的單個節(jié)點微結(jié)構進行了重點研究，設計能夠?qū)⑼饨缡┘恿D(zhuǎn)化為光纖軸向拉伸變形的微結(jié)構，利用有限元分析軟件ANSYS模擬分析了5種微型結(jié)構后，通過靜力學分析優(yōu)選出2種結(jié)構進行了深化研制，并進行了實物制作、實驗平臺的搭建以及系統(tǒng)性能測試，進行微結(jié)構可行性論證。
　　4)針對3*3陣列式感知單元空間定位問題以及實際應用過程中陣列化信息解調(diào)問題，對傳感單元的陣列化排列方式及陣列化信息反演進行了研究，將感知單元陣列實物