發(fā)布時間：2024-03-04 21:19

　　滑覺感知是智能化機械手的重要組成部分,機械手的滑覺是描述機械手指與被抓取物體間接觸狀態(tài)的物理量,檢測這一參量的傳感器稱之為滑覺傳感器,針對滑覺傳感器的研究受到越來越多學者的重視。光纖布拉格光柵(FBG)傳感器具有易波分復用、空分復用、體積小、損耗小、抗電磁干擾、價格低廉等優(yōu)點,光纖布拉格光柵的諸多優(yōu)點使得研制新型滑覺傳感器有著重要的意義。本文基于光纖布拉格光柵原理,設計制作了兩種光纖滑覺傳感單元。以下是本文的主要內(nèi)容:1.敘述滑覺傳感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及傳感原理。2.闡述光纖布拉格光柵的傳感原理。分析得到光纖布拉格光柵受溫度、應變下的傳感原理,在光纖布拉格光柵受到應力作用時,只考慮沿著光纖軸向的應力作用,可忽略切向應力對其的影響。并對光纖光柵的交叉敏感問題以及解調(diào)方法進行了簡要敘述。3.針對物體滑動檢測的問題,設計并制作了基于懸臂梁結(jié)構(gòu)的滑覺傳感單元,對該滑覺傳感器的傳感原理進行理論分析,建立了滑動時傳感單元的數(shù)學模型。該傳感單元適用于物體發(fā)生位移的滑動感知,通過波長差值的方差分析,可感知物體滑動發(fā)生和結(jié)束的時刻、滑動方向、滑動速度以及接觸力的大小。實驗結(jié)果表明懸臂梁式傳感單元在0....

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究的目的和意義
    1.2 滑覺傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.3 光纖光柵滑覺傳感器的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 光纖觸覺傳感研究現(xiàn)狀
        1.3.2 光纖滑覺傳感研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要內(nèi)容
第2章 光纖布拉格光柵傳感原理
    2.1 光纖布拉格光柵感知原理
    2.2 光纖布拉格光柵應變傳感模型
        2.2.1 光纖布拉格光柵中的胡克定律形式
        2.2.2 光纖布拉格光柵軸向應變傳感模型
        2.2.3 光纖布拉格光柵橫向應變傳感模型
    2.3 光纖布拉格光柵溫度傳感模型
        2.3.1 光纖光柵溫度傳感模型
        2.3.2 光纖光柵溫度補償
    2.4 光纖布拉格光柵傳感解調(diào)原理
        2.4.1 復用技術
        2.4.2 波長解調(diào)方案
    2.5 本章小結(jié)
第3章 懸臂式滑覺傳感單元設計及傳感特性
    3.1 懸臂梁式滑覺傳感單元設計
        3.1.1 光纖的選擇
        3.1.2 傳感器主體結(jié)構(gòu)設計
        3.1.3 重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)
    3.2 滑動感知原理
        3.2.1 滑動感知原理
        3.2.2 滑動方向感知原理
        3.2.3 接觸力感知原理
        3.2.4 滑動速率感知原理
    3.3 有限元分析
        3.3.1 SolidWorks Simulation簡述
        3.3.2 滑動傳感仿真
    3.4 懸臂梁式滑覺傳感單元實物制作
    3.5 實驗平臺設計
    3.6 滑覺感知實驗研究
        3.6.1 滑動靈敏度測試
        3.6.2 滑動速率感知測試
        3.6.3 接觸力變化感知測試
        3.6.4 微小滑動感知測試
    3.7 滑動方向變化感知實驗研究
        3.7.1 懸臂式設計改進及感知原理
        3.7.2 滑動方向變化實驗
    3.8 本章小結(jié)
第4章 硅橡膠式滑覺傳感單元設計及其傳感特性
    4.1 傳感原理概述
    4.2 硅橡膠式滑覺傳感單元設計
    4.3 有限元分析
    4.4 硅橡膠式滑覺傳感單元實物制作
    4.5 二維滑動實驗平臺設計
    4.6 傳感單元實物測試
        4.6.1 滑動靈敏度測試
        4.6.2 滑動趨勢感知檢測
        4.6.3 二維滑動方向感知測試
        4.6.4 接觸力感知測試
    4.7 本章小結(jié)
第5章 光纖布拉格光柵滑覺解調(diào)系統(tǒng)
    5.1 光纖布拉格光柵解調(diào)概述
    5.2 解調(diào)系統(tǒng)硬件及其原理
    5.3 基于FBGA解調(diào)模塊的軟件設計
        5.3.1 數(shù)據(jù)采集
        5.3.2 數(shù)據(jù)處理與分析
        5.3.3 界面顯示
    5.4 基于解調(diào)系統(tǒng)的滑覺測試
        5.4.1 測試平臺的搭建
        5.4.2 實驗具體操作
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
    6.1 課題總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 工作展望
致謝
參考文獻
攻讀研究生期間的研究成果



本文編號：3919190