穿戴式光纖光柵指套仿生觸壓感知性能研究

齊華，馮艷，潘睿智，徐毛毛，王昊祥，張洪溥，張華

（1 上海工程技術(shù)大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院， 上海 201620）

（2 上海市大型構(gòu)件智能制造機(jī)器人技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心， 上海 201620）

0 引言

隨著智能機(jī)器人的進(jìn)一步發(fā)展，靈巧機(jī)器手不僅可以進(jìn)行搬運(yùn)、夾取等常規(guī)動作，還能進(jìn)行翻轉(zhuǎn)、穿針、按摩等模擬人手的一系列精細(xì)動作［1］。靈巧機(jī)器手的仿生觸壓感知成為了研究熱點(diǎn)，其智能感知是關(guān)鍵因素之一。目前，基于壓阻、電容、壓電等傳感原理的電信號傳感器［2-4］在智能機(jī)器人中有廣泛應(yīng)用，但這些傳統(tǒng)的電信號類觸覺傳感器普遍存在體積偏大、測試線路復(fù)雜、電磁干擾等問題，難以集成到靈巧機(jī)器手的末端執(zhí)行器中。

近年來，隨著光纖制備和光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖傳感也被越來越多的人了解、研究和應(yīng)用［5］。其中，光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG）傳感屬于光纖傳感領(lǐng)域中一個新興的研究分支，這種傳感技術(shù)相比于電類傳感擁有較強(qiáng)的抗電磁干擾和耐腐蝕能力［6］。此外，與依據(jù)光強(qiáng)、相位、偏振態(tài)等參量變化原理的光纖傳感器不同，光纖布拉格光柵傳感器靠波長進(jìn)行編碼，因此它不會受光強(qiáng)和相位的影響，能夠提高傳感的穩(wěn)定性，且通過串聯(lián)和并聯(lián)FBG 能夠較好地實(shí)現(xiàn)分布式傳感，極大地打破了環(huán)境的限制［7-9］。研究人員將FBG 作為敏感元件制作成各種功能型光纖傳感器，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程、建筑、醫(yī)療等各個領(lǐng)域［10-12］。

通常將FBG 傳感器埋入不同材料中或與各種機(jī)械構(gòu)件組合成特定感知結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光纖光柵傳感器對各種物理變化如應(yīng)變、壓力、溫度等的監(jiān)測。……