基于光纖微彎曲效應的滑覺傳感器研制.pdf

1、隨著機器人技術的發(fā)展，機械手被廣泛應用于物體拾放。利用滑覺能準確檢測抓取物體所需的力或力矩，提高機械手抓取的可靠性。現有的滑覺傳感器主要采用加速度、視覺識別、電壓檢測等原理。但由于受到技術水平和制造成本的限制，滑覺傳感器的研究總體仍處于探索階段。論文提出了一種基于光纖微彎效應的滑覺傳感器，用來檢測抓取物體時的相對滑動。
　　傳感器基于光纖微彎損耗原理，通過“力信號——位移信號——光通量——電壓信號”的轉化從而測量物體與機械手之間的

2、摩擦力。設計了一種懸臂彈力齒板結構實現力信號——位移信號的轉化，優(yōu)點在于形變量較小且有較好的重復精度。進一步分析位移信號——光通量損耗之間的關系，確定了懸臂彈力齒板的重要參數，包括:齒距、齒廓半徑、彈性懸臂組的胡克系數等。通過光電轉換電路把光通量轉換成電壓信號。以上系統(tǒng)組成一個測量單元。傳感器由兩個相互正交的測量單元組成，分別用來測量X/Y方向的兩個摩擦力。
　　為精確地獲得傳感器的力信號和電壓信號之間的關系，需要進行標定試驗。首

3、先分別對X/Y方向的兩個單元單獨進行標定，結果得到力信號和電壓呈現明顯的線性相關，相關系數分別為0.99963與0.99869。系數不同的原因是兩傳感器單元彈性懸臂組的胡克系數不同。接著對組合的傳感器在各個方向上進行標定，發(fā)現由于摩擦力的存在，實驗結果存在誤差。進一步地對摩擦力進行補償后，實驗表明，負載與X軸夾角在30°～60°范圍內時，總體誤差在±2％以內，能滿足傳感器檢測需要，表明該傳感器設計方案是有效的。
　　搭建試驗平臺模