觸覺感知是生物體感應(yīng)外界信息變化的重要功能。同樣的,機器人也需要觸覺傳感功能去精準(zhǔn)地檢測識別到接觸目標(biāo)的尺寸、應(yīng)力、溫度、材質(zhì)、形狀等信息。隨著智能機器人的飛速發(fā)展,所需的觸覺傳感器種類和數(shù)量逐漸增多,會帶來電磁干擾、集成復(fù)雜、信號噪聲等一系列的問題。光纖Bragg光柵觸覺傳感器憑借其具有的體積小、靈敏度高、成本低、生物兼容性好、不受靜電和電磁噪音影響等優(yōu)點,被廣泛運用于觸覺傳感領(lǐng)域。本文基于光纖Bragg光柵（FBG）的新型觸覺傳感器展開研究。首先,針對醫(yī)生在微創(chuàng)手術(shù)中缺乏手術(shù)器械與人體組織之間接觸力覺信息的問題,提出了一種FBG新型觸覺傳感器的結(jié)構(gòu),該新型結(jié)構(gòu)上的第一個創(chuàng)新是在穿刺針柱靠近針尖的部位固定了一個輪輻式十字梁結(jié)構(gòu),并對傳統(tǒng)彈性梁兩端作了雙圓弧切削處理;第二個結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新是在穿刺針柱表面上挖有凹槽結(jié)構(gòu);通過受力模擬對比分析,改進(jìn)后的新型結(jié)構(gòu)在受力強度上有所提高。將扭矩力傳感元件FBG1粘貼在新型彈性梁的上表面用來校準(zhǔn)扭矩力的應(yīng)變,軸向力傳感元件FBG3粘貼在凹槽內(nèi)用來校準(zhǔn)軸向力應(yīng)變。其次,針對力觸覺傳感實驗中溫度會對FBG的反射中心波長造成影響的問題,提出了采用參考光纖法... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 觸覺傳感器的研究背景
    1.2 觸覺傳感器的分類
        1.2.1 壓阻式觸覺傳感器
        1.2.2 壓電式觸覺傳感器
        1.2.3 電容式觸覺傳感器
        1.2.4 光學(xué)機器人觸覺傳感器
    1.3 FBG觸覺傳感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 FBG觸覺傳感器國外的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 FBG觸覺傳感器國內(nèi)的研究現(xiàn)狀
    1.4 FBG觸覺傳感器的運用
    1.5 FBG觸覺傳感器的研究意義
    1.6 主要研究內(nèi)容
第2章 FBG觸覺傳感器的傳感原理
    2.1 光纖光柵的定義及分類
    2.2 FBG傳感原理
    2.3 FBG的傳感特性
    2.4 FBG的交叉敏感特性
    2.5 本章小結(jié)
第3章 FBG新型觸覺傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.1 FBG新型觸覺傳感器設(shè)計思路
        3.1.1 觸覺傳感元件的選取
        3.1.2 FBG新型觸覺傳感器的運用背景
        3.1.3 FBG新型觸覺傳感器設(shè)計思路總結(jié)
    3.2 FBG新型觸覺傳感器整體構(gòu)型設(shè)計
    3.3 FBG新型觸覺傳感器的傳感原理
    3.4 FBG新型觸覺傳感器構(gòu)型分析
    3.5 FBG新型觸覺傳感器的受力模擬分析
    3.6 FBG的粘貼
    3.7 本章小結(jié)
第4章 FBG新型觸覺傳感器傳感實驗系統(tǒng)
    4.1 FBG傳感實驗測量系統(tǒng)介紹
    4.2 FBG新型觸覺傳感器的扭矩力傳感實驗系統(tǒng)
    4.3 FBG新型觸覺傳感器的軸向力傳感實驗系統(tǒng)
    4.4 FBG的溫度傳感實驗系統(tǒng)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 FBG新型觸覺傳感器的傳感性能研究
    5.1 傳感器的性能指標(biāo)分析
        5.1.1 線性度
        5.1.2 靈敏度
        5.1.3 遲滯性
        5.1.4 重復(fù)性
        5.1.5 分辨率
    5.2 FBG新型觸覺傳感器扭矩力傳感性能的分析
        5.2.1 扭矩力傳感的靈敏度
        5.2.2 扭矩力傳感的重復(fù)性
        5.2.3 扭矩力傳感的遲滯性
        5.2.4 扭矩力傳感的分辨率
    5.3 FBG新型觸覺傳感器軸向力傳感性能的分析
        5.3.1 軸向力傳感的靈敏度
        5.3.2 軸向力傳感的重復(fù)性
        5.3.3 軸向力傳感的遲滯性
        5.3.4 軸向力傳感的分辨率
    5.4 FBG新型觸覺傳感器性能與國外研究的對比
    5.5 本章小結(jié)
第6章 溫度補償實驗和反射光譜圖分析
    6.1 溫度補償實驗分析
    6.2 反射光譜圖分析
    6.3 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基片式光纖光柵傳感器應(yīng)變傳遞分析與試驗[J]. 陳昊,郭陽寬,閆光,祝連慶.  傳感器與微系統(tǒng). 2016(06)
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[3]光纖耦合器的理論、設(shè)計及進(jìn)展[J]. 林錦海,張偉剛.  物理學(xué)進(jìn)展. 2010(01)
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博士論文
[1]布拉格光纖光柵傳感器理論與實驗研究[D]. 惲斌峰.東南大學(xué) 2006

碩士論文
[1]多包層聚合物長周期光纖光柵電光調(diào)制器研究[D]. 慈龍祥.北京交通大學(xué) 2016
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[3]基于光纖光柵的電力電纜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D]. 燕雯.燕山大學(xué) 2013
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本文編號：3165705