双层正交的光纤布拉格光栅柔性形状传感技术

摘要

软体机器人运行中的形状信息反馈对机器人精准操控非常重要,由于其柔性的躯体特性,对搭载的形状测量传感器的柔顺性同样要求很高,为此面向软件机器人的光纤光栅柔性传感,提出了一种基于双层正交光纤布拉格光栅的可实现三维形状测量的柔性传感器,阐述了传感器的结构组成和测量原理,制备了由两层4×4光纤布拉格光栅阵列组成的传感器原型.对该传感器进行横向和纵向的曲率标定,得到了波长漂移量与曲率之间的线性递增关系;随后开展了三维形状测量研究,通过测量空间传感点的曲率建立三维坐标系,将曲率信息转化为空间坐标信息,再通过对空间离散坐标点的插值拟合来重建被测物体表面的三维形状.该柔性形状传感器可实现对复杂曲面的三维形状感知,曲率测量误差为2.8％～4.5％.本文提供的光纤光栅柔性传感器可为软体机器人的形状测量提供技术支持.