近些年來隨著機器人技術(shù)的發(fā)展,它的用途已經(jīng)發(fā)展到各行各業(yè),如何使機器人具備類似人類的智能行為已成為一大研究熱點。目前,許多研究人員正試圖將觸覺傳感器應用于智能機器人系統(tǒng),這些觸覺傳感器能夠檢測物體的振動、紋理、溫度及與物體的接觸力。與此同時,對特種機器人的需求也引起了人們的注意,如消防救援機器人、地震救災機器人、醫(yī)用微創(chuàng)機器人等,這對機器人所配置的傳感器在特殊條件下的適用性、可靠性、容錯性提出了更新、更高的要求,因此將觸覺傳感技術(shù)應用于機器人領域?qū)τ谌藱C協(xié)作有著重要的意義。光纖傳感技術(shù)具有抗電磁干擾、耐腐蝕、質(zhì)量輕、體積小、靈敏度高等優(yōu)點,廣泛應用于航空航天、石油化工、電力電子、土木工程、生物醫(yī)藥等領域,在替代傳統(tǒng)電子傳感器方面具有巨大的潛力,因此近些年來關(guān)于光纖傳感的研究發(fā)展迅速,其中又以光纖光柵傳感技術(shù)最為受到廣大學者關(guān)注。本文旨在研究基于FBG方法的可用于機器人對物體形狀感知的準分布式形狀傳感技術(shù)。首先分析了國內(nèi)外光纖形狀傳感方法及研究現(xiàn)狀;研究了光纖光柵的傳感原理及常用的解調(diào)技術(shù);結(jié)合機器人對外界物體形狀感知的需求,提出了兩種不同結(jié)構(gòu)的準分布式FBG形狀感知方法:FBG植入傳感... 

【文章來源】：河南大學河南省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳感帶的3D成像

基于FBG的準分布式形狀傳感技術(shù)研究10變的條件下，把光纖光柵傳感網(wǎng)絡與內(nèi)窺鏡的手術(shù)鉗道相結(jié)合，通過FBG傳感器獲取內(nèi)窺鏡上多個離散點空間曲率變化，然后將離散曲率與形狀重建算法相結(jié)合計算出內(nèi)窺鏡的形狀。同時構(gòu)建了智能內(nèi)窺鏡實時形狀感知系統(tǒng)，給出了數(shù)據(jù)處理方法和動物試驗結(jié)果[26]，實驗結(jié)果如圖1-2所示。加利福尼亞大學的Derkevorkian等人研究了檢測物體形變的傳感技術(shù)，2013年提出了一種用于柔性航空航天結(jié)構(gòu)實時狀態(tài)監(jiān)測和控制的新方法，該方法實現(xiàn)了使用光纖傳感器從目標結(jié)構(gòu)獲得應變測量并估計相應的位移場；通過實驗性鋁翼掠過板模型結(jié)合所提出的算法針對三種不同的加載情況進行了實驗。證明了所使用的光纖應變傳感方法應用于監(jiān)視超輕型飛行機翼或下一代商用飛機的可行性[27]。2017年哈爾濱工業(yè)大學的傅程搭建了布里淵時域分析系統(tǒng)，使用波長為1550nm左右的光纖激光器設計并制作了一種二維光纖形狀傳感器，將光源發(fā)出的光經(jīng)光纖耦合器分為兩路，一路作為泵浦光，一路作為探測光與上路的泵浦光相互作用。根據(jù)受激布里淵放大機制對制作的形狀傳感器進行了實驗分析，驗證了布里淵頻移變化量與曲率正比例關(guān)系，得到了不同彎曲方向的應變系數(shù)，證明了二維形狀傳感器的溫度不靈敏特性，完成了二維形狀傳感的數(shù)據(jù)采集、形狀還原[28]。其設計的光路如圖1-3（a）所示，實驗結(jié)果如圖1-3(b)所示：圖1-2在腸道標本中的內(nèi)窺鏡形狀感知結(jié)果

第1章緒論11圖1-3（a）布里淵時域分析系統(tǒng)裝置圖[31]圖1-3(b)二維形狀還原與實際形狀對比[31]近些年來，學者們對多芯光纖中布里淵散射頻移的研究進展為光纖形狀傳感引入了

【參考文獻】：
期刊論文
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[5]光纖光柵傳感信號解調(diào)技術(shù)研究進展[J]. 吳晶,吳晗平,黃俊斌,顧宏燦.  中國光學. 2014(04)
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博士論文
[1]空分復用分布式光纖傳感技術(shù)研究[D]. 趙志勇.華中科技大學 2017
[2]基于光纖光柵傳感的智能內(nèi)窺鏡形狀感知系統(tǒng)[D]. 張倫偉.上海大學 2005

碩士論文
[1]分布式光纖傳感器軟件系統(tǒng)設計[D]. 薛傳宗.北京郵電大學 2018
[2]基于光纖光柵的結(jié)構(gòu)形狀傳感技術(shù)研究[D]. 張新華.南京航空航天大學 2018
[3]基于分布式光纖傳感技術(shù)的堤防滲漏監(jiān)測[D]. 崔盈.哈爾濱工程大學 2017
[4]基于分布式布里淵光時域分析技術(shù)的形狀傳感研究[D]. 傅程.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[5]光纖光柵交叉敏感性及組網(wǎng)技術(shù)研究[D]. 劉超明.北京交通大學 2015
[6]光纖光柵傳感器干涉解調(diào)方法的研究[D]. 夏磊.北京郵電大學 2015
[7]一種新型聚合物石英壓電傳感器的設計及其力學行為研究[D]. 李少雄.北京交通大學 2013



本文編號：3563224