滑覺感知是智能化機(jī)械手的重要組成部分,機(jī)械手的滑覺是描述機(jī)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(duì)滑覺傳感器的研究受到越來越多學(xué)者的重視。光纖布拉格光柵(FBG)傳感器具有易波分復(fù)用、空分復(fù)用、體積小、損耗小、抗電磁干擾、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),光纖布拉格光柵的諸多優(yōu)點(diǎn)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(shè)計(jì)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(yīng)變下的傳感原理,在光纖布拉格光柵受到應(yīng)力作用時(shí),只考慮沿著光纖軸向的應(yīng)力作用,可忽略切向應(yīng)力對(duì)其的影響。并對(duì)光纖光柵的交叉敏感問題以及解調(diào)方法進(jìn)行了簡要敘述。3.針對(duì)物體滑動(dòng)檢測的問題,設(shè)計(jì)并制作了基于懸臂梁結(jié)構(gòu)的滑覺傳感單元,對(duì)該滑覺傳感器的傳感原理進(jìn)行理論分析,建立了滑動(dòng)時(shí)傳感單元的數(shù)學(xué)模型。該傳感單元適用于物體發(fā)生位移的滑動(dòng)感知,通過波長差值的方差分析,可感知物體滑動(dòng)發(fā)生和結(jié)束的時(shí)刻、滑動(dòng)方向、滑動(dòng)速度以及接觸力的大小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明懸臂梁式傳感單元在0....

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)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(yīng)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(yīng)變傳感模型
        2.2.3 光纖布拉格光柵橫向應(yīng)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(bǔ)償
    2.4 光纖布拉格光柵傳感解調(diào)原理
        2.4.1 復(fù)用技術(shù)
        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(shè)計(jì)及傳感特性
    3.1 懸臂梁式滑覺傳感單元設(shè)計(jì)
        3.1.1 光纖的選擇
        3.1.2 傳感器主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.1.3 重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)
    3.2 滑動(dòng)感知原理
        3.2.1 滑動(dòng)感知原理
        3.2.2 滑動(dòng)方向感知原理
        3.2.3 接觸力感知原理
        3.2.4 滑動(dòng)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(dòng)傳感仿真
    3.4 懸臂梁式滑覺傳感單元實(shí)物制作
    3.5 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)
    3.6 滑覺感知實(shí)驗(yàn)研究
        3.6.1 滑動(dòng)靈敏度測試
        3.6.2 滑動(dòng)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(dòng)感知測試
    3.7 滑動(dòng)方向變化感知實(shí)驗(yàn)研究
        3.7.1 懸臂式設(shè)計(jì)改進(jìn)及感知原理
        3.7.2 滑動(dòng)方向變化實(shí)驗(yàn)
    3.8 本章小結(jié)
第4章 硅橡膠式滑覺傳感單元設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)
    4.3 有限元分析
    4.4 硅橡膠式滑覺傳感單元實(shí)物制作
    4.5 二維滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)
    4.6 傳感單元實(shí)物測試
        4.6.1 滑動(dòng)靈敏度測試
        4.6.2 滑動(dòng)趨勢感知檢測
        4.6.3 二維滑動(dòng)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(shè)計(jì)
        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(tái)的搭建
        5.4.2 實(shí)驗(yàn)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(diǎn)
    6.3 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀研究生期間的研究成果



本文編號(hào)：3919190