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(lǐng)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(fù)用技術(shù)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(yīng)用到機器人人工皮膚是當(dāng)前機器人感知領(lǐng)域的研究熱點之一。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1)對當(dāng)前的人工皮膚以及光纖人工皮膚的研究現(xiàn)狀進(jìn)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(yīng)變傳感和軸向應(yīng)變傳感原理，對陣列式光纖人工皮膚的感知結(jié)構(gòu)和信息處理進(jìn)行了研究。
　　2)首先設(shè)計結(jié)構(gòu)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(fù)用技術(shù)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(gòu)的3*3陣列式感知單元出現(xiàn)由于橫向感知受力導(dǎo)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(gòu)進(jìn)行了重點研究，設(shè)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(gòu)，利用有限元分析軟件ANSYS模擬分析了5種微型結(jié)構(gòu)后，通過靜力學(xué)分析優(yōu)選出2種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深化研制，并進(jìn)行了實物制作、實驗平臺的搭建以及系統(tǒng)性能測試，進(jìn)行微結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jìn)行了研究，將感知單元陣列實物