本發(fa)明涉及光(guang)纖光(guang)柵傳感(gan)，尤其(qi)涉及一(yi)種增敏式光(guang)纖光(guang)柵傳感(gan)器及仿生(sheng)機械手。

背景技術：

1、觸(chu)滑熱覺(jue)(jue)多(duo)信息傳感(gan)器(qi)(qi)伴隨著(zhu)人(ren)工(gong)智能(neng)(neng)和(he)(he)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)領域的(de)(de)發展而產(chan)生(sheng)，是(shi)仿生(sheng)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)實現(xian)智能(neng)(neng)化作(zuo)業(ye)的(de)(de)重要傳感(gan)器(qi)(qi)之一，憑借其力(li)觸(chu)覺(jue)(jue)感(gan)知(zhi)(zhi)和(he)(he)熱覺(jue)(jue)感(gan)知(zhi)(zhi)功能(neng)(neng)，可實現(xian)機(ji)(ji)(ji)械手(shou)精細(xi)化作(zuo)業(ye)，滑動覺(jue)(jue)感(gan)知(zhi)(zhi)可保障(zhang)機(ji)(ji)(ji)械手(shou)作(zuo)業(ye)的(de)(de)安全性。由于觸(chu)覺(jue)(jue)、熱覺(jue)(jue)和(he)(he)滑動覺(jue)(jue)三種感(gan)知(zhi)(zhi)信號融為一體(ti)，處理觸(chu)覺(jue)(jue)和(he)(he)熱覺(jue)(jue)交叉敏(min)感(gan)的(de)(de)傳統參考光柵(zha)法、雙波長(chang)法和(he)(he)差動法難以(yi)適用于仿生(sheng)機(ji)(ji)(ji)械手(shou)抓取的(de)(de)接觸(chu)式測量，導致測量精度較低，進而影(ying)響(xiang)機(ji)(ji)(ji)械手(shou)抓取作(zuo)業(ye)的(de)(de)精確性和(he)(he)穩定性。

2、目(mu)前(qian)較(jiao)具(ju)優勢(shi)的是一種柔性(xing)封(feng)裝(zhuang)下的雙層十(shi)字(zi)型fbg(光纖(xian)布拉格光柵)復合感(gan)(gan)知(zhi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)，傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)分(fen)為(wei)(wei)(wei)三層，包含柔性(xing)聚合物(wu)(wu)封(feng)裝(zhuang)層、粘膠劑(ji)層和fbg層，fbg在聚合物(wu)(wu)封(feng)裝(zhuang)體中呈十(shi)字(zi)型分(fen)布，通過聚合物(wu)(wu)應變傳(chuan)(chuan)遞效應和特殊的非對稱梁式封(feng)裝(zhuang)結(jie)構，結(jie)合不同(tong)fbg的傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)特性(xing)，初步解(jie)決觸(chu)覺和熱覺的交叉敏(min)感(gan)(gan)問題(ti)，實現力(li)觸(chu)覺和熱覺融合感(gan)(gan)知(zhi)信號的數據解(jie)耦；但(dan)該傳(chuan)(chuan)統十(shi)字(zi)型封(feng)裝(zhuang)結(jie)構的力(li)觸(chu)覺和熱覺解(jie)耦誤(wu)差較(jiao)大，且傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)單元體局限性(xing)較(jiao)強(qiang)，只適用于末端執行(xing)器(qi)特殊的仿生機械手。作為(wei)(wei)(wei)示例，公告(gao)號為(wei)(wei)(wei)cn210464756u的專(zhuan)利即(ji)公開了一種帶有溫度補償的光纖(xian)光柵觸(chu)滑覺傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)。

3、常見(jian)封裝在(zai)柔性體中(zhong)的(de)(de)摻鍺光纖(xian)光柵的(de)(de)應(ying)變(bian)靈(ling)敏系(xi)數(shu)為7nm/mpa左(zuo)右(you)，溫度(du)(du)靈(ling)敏系(xi)數(shu)在(zai)12pm/℃左(zuo)右(you)，在(zai)溫度(du)(du)波動范圍較大的(de)(de)情況下，溫度(du)(du)變(bian)化(hua)所(suo)造成的(de)(de)fbg中(zhong)心(xin)波長(chang)漂移量可(ke)能會比應(ying)變(bian)所(suo)造成的(de)(de)中(zhong)心(xin)波長(chang)漂移量多1～2個數(shu)量級(ji)，在(zai)進行數(shu)據解耦(ou)時可(ke)能會產生應(ying)變(bian)結算(suan)失真(zhen)現象(xiang)，導致解耦(ou)誤差(cha)過大，感知精(jing)度(du)(du)下降。

4、因此，為(wei)解(jie)決上述問題，就(jiu)需(xu)要一種增(zeng)敏(min)式光(guang)纖光(guang)柵(zha)傳(chuan)感器(qi)，以增(zeng)強(qiang)傳(chuan)感器(qi)的靈敏(min)度，減(jian)少(shao)解(jie)耦(ou)誤差。

技術實現思路

1、有(you)鑒于(yu)(yu)此，本發明的目(mu)的在于(yu)(yu)提供一種增敏(min)(min)式光纖(xian)光柵傳(chuan)感(gan)器(qi)及仿生(sheng)機械(xie)手，有(you)效提高(gao)傳(chuan)感(gan)器(qi)應變(bian)靈(ling)(ling)敏(min)(min)系數，增強傳(chuan)感(gan)器(qi)的靈(ling)(ling)敏(min)(min)度，減少解(jie)耦誤差，從而提高(gao)仿生(sheng)機械(xie)手抓取的精確度。

2、為實(shi)現上述目(mu)的，第(di)一(yi)方面，本(ben)發明提供了(le)一(yi)種增敏式光(guang)(guang)纖(xian)光(guang)(guang)柵傳感器(qi)，包括柔(rou)性封(feng)裝體及設于柔(rou)性封(feng)裝體內水(shui)平埋置的第(di)一(yi)光(guang)(guang)纖(xian)光(guang)(guang)柵；

3、該傳感器還包括若干(gan)增壓體(ti)，所(suo)述增壓體(ti)設于柔性(xing)封裝體(ti)內并(bing)位(wei)于第一光纖光柵的正上方。

4、作(zuo)為對上述(shu)技(ji)術方案的進(jin)一步改(gai)進(jin)，所述(shu)增壓體為剛(gang)性球(qiu)體結(jie)構。

5、作為對上述技術方案的進一步改進，所述增(zeng)壓體采用不銹(xiu)鋼制(zhi)成。

6、作為對上述技術方案的進(jin)一步(bu)改進(jin)，所述增壓(ya)體的直(zhi)徑為第一光纖(xian)光柵直(zhi)徑的3-6倍。

7、作為(wei)對上述技術(shu)方案的進一步改(gai)進，各(ge)所述增壓(ya)體位(wei)于同(tong)一平面并沿第一光纖光柵的柵區(qu)長度方向依次排列定(ding)位(wei)。

8、作為對上述技術方案的(de)進一步改(gai)進，所(suo)述柔(rou)性(xing)封裝體內還水平埋置有(you)位于第(di)(di)一光(guang)纖光(guang)柵(zha)下方的(de)第(di)(di)二(er)光(guang)纖光(guang)柵(zha)，所(suo)述第(di)(di)二(er)光(guang)纖光(guang)柵(zha)的(de)柵(zha)區外固定套設有(you)剛性(xing)管。

9、作為(wei)對上(shang)述技(ji)術方案的進(jin)一(yi)步改進(jin)，所述第一(yi)光(guang)纖(xian)光(guang)柵與第二光(guang)纖(xian)光(guang)柵相垂直。

10、作為對上述技(ji)術方案的進一(yi)步改進，所述剛(gang)性管采用不銹鋼制成。

11、作為對上述技(ji)術方案的進一步改進，所述柔性(xing)封裝(zhuang)體為硅(gui)膠結構。

12、為實現上(shang)(shang)述目的，第二方面，本(ben)發(fa)明還提供(gong)了一種仿生機械手(shou)，其應用了若干上(shang)(shang)述的增敏式(shi)光纖光柵(zha)傳感器。

13、與現有(you)技術(shu)相(xiang)比，本(ben)發明具(ju)有(you)以下有(you)益技術(shu)效果：

14、本發明提供的(de)一(yi)(yi)種增(zeng)敏(min)式光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)傳感器，柔(rou)性封裝體(ti)的(de)上表面為受力(li)(li)(li)(li)面，當受力(li)(li)(li)(li)面受到(dao)外(wai)部壓(ya)力(li)(li)(li)(li)時，通過(guo)(guo)增(zeng)壓(ya)體(ti)可(ke)以(yi)將壓(ya)力(li)(li)(li)(li)更有(you)效地傳遞到(dao)第(di)一(yi)(yi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)上，從而可(ke)以(yi)放大(da)外(wai)部壓(ya)力(li)(li)(li)(li)，使得第(di)一(yi)(yi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)對(dui)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)變(bian)化的(de)響應更加敏(min)感；此(ci)外(wai)，增(zeng)壓(ya)體(ti)有(you)助于將作用力(li)(li)(li)(li)集中到(dao)第(di)一(yi)(yi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)的(de)特定(ding)區域，從而提高第(di)一(yi)(yi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)對(dui)應力(li)(li)(li)(li)的(de)感知能力(li)(li)(li)(li)，通過(guo)(guo)集中應力(li)(li)(li)(li)，可(ke)以(yi)減少對(dui)其(qi)他(ta)無關區域的(de)影響，提高傳感器的(de)定(ding)向檢測(ce)能力(li)(li)(li)(li)。

15、本發明提(ti)供的一種仿生機(ji)械手，由于其(qi)應用上述(shu)增(zeng)敏式光(guang)纖光(guang)柵傳(chuan)感器，因此也當然具備上述(shu)有益技(ji)術效(xiao)果(guo)。

16、本發(fa)明附(fu)加方面的(de)優點將(jiang)在(zai)下面的(de)描(miao)述(shu)中部分給(gei)出，部分將(jiang)從下面的(de)描(miao)述(shu)中變得(de)明顯，或(huo)通過本發(fa)明的(de)實踐了解到。

技術特征：

1.一(yi)種增敏式(shi)光(guang)纖光(guang)柵傳感器(qi)，包(bao)括柔(rou)性封裝(zhuang)體(ti)及設(she)于柔(rou)性封裝(zhuang)體(ti)內水平埋置(zhi)的第一(yi)光(guang)纖光(guang)柵；其(qi)特征在于：

2.根據權利要(yao)求1所述的一種增敏(min)式光(guang)纖光(guang)柵傳感器，其特征(zheng)在(zai)于(yu)：

3.根據(ju)權利要求2所述的一(yi)種增(zeng)敏式光(guang)纖光(guang)柵傳感器，其特(te)征(zheng)在于：

4.根據(ju)權(quan)利要求(qiu)2所述(shu)的一種增敏式光纖光柵傳感器(qi)，其特征在于：

5.根據權利(li)要求(qiu)1所述的一(yi)種(zhong)增敏式(shi)光(guang)纖光(guang)柵傳(chuan)感(gan)器，其特征在于：

6.根據權利要求1至5任一項(xiang)所(suo)述的一種增敏式光纖光柵傳感器(qi)，其(qi)特征(zheng)在于：

7.根據權利要6所述的一種增敏(min)式光纖光柵傳感(gan)器，其特征在于(yu)：

8.根據權利(li)要6所述的一種增敏式光纖光柵傳感器，其(qi)特征在于：

9.根據權利要1所述的一種增敏式光纖光柵傳(chuan)感器(qi)，其特征在于(yu)：

10.一種仿生(sheng)機械手，其特征在于：

技術總結
本發明涉及光纖光柵傳感技術領域，具體公開了一種增敏式光纖光柵傳感器及仿生機械手。增敏式光纖光柵傳感器包括柔性封裝體及設于柔性封裝體內水平埋置的第一光纖光柵，該傳感器還包括若干增壓體，所述增壓體設于柔性封裝體內并位于第一光纖光柵的正上方。仿生機械手包括增敏式光纖光柵傳感器。本發明有效提高了傳感器應變靈敏系數，增強傳感器的靈敏度，減少解耦誤差，從而提高仿生機械手抓取的精確度。

技術研發人員：劉藝楨,孫世政,張銘軒,王莫涵,李金蔚
受保護的技術使用者：重慶交通大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19