光纤布拉格光栅滑觉传感特性研究
发布时间：2024-03-04 21:19
滑觉感知是智能化机械手的重要组成部分,机械手的滑觉是描述机械手指与被抓取物体间接触状态的物理量,检测这一参量的传感器称之为滑觉传感器,针对滑觉传感器的研究受到越来越多学者的重视。光纤布拉格光栅(FBG)传感器具有易波分复用、空分复用、体积小、损耗小、抗电磁干扰、价格低廉等优点,光纤布拉格光栅的诸多优点使得研制新型滑觉传感器有着重要的意义。本文基于光纤布拉格光栅原理,设计制作了两种光纤滑觉传感单元。以下是本文的主要内容:1.叙述滑觉传感器的国内外研究现状以及传感原理。2.阐述光纤布拉格光栅的传感原理。分析得到光纤布拉格光栅受温度、应变下的传感原理,在光纤布拉格光栅受到应力作用时,只考虑沿着光纤轴向的应力作用,可忽略切向应力对其的影响。并对光纤光栅的交叉敏感问题以及解调方法进行了简要叙述。3.针对物体滑动检测的问题,设计并制作了基于悬臂梁结构的滑觉传感单元,对该滑觉传感器的传感原理进行理论分析,建立了滑动时传感单元的数学模型。该传感单元适用于物体发生位移的滑动感知,通过波长差值的方差分析,可感知物体滑动发生和结束的时刻、滑动方向、滑动速度以及接触力的大小。实验结果表明悬臂梁式传感单元在0....
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 滑觉传感器的研究现状
1.3 光纤光栅滑觉传感器的研究现状
1.3.1 光纤触觉传感研究现状
1.3.2 光纤滑觉传感研究现状
1.4 论文的主要内容
第2章 光纤布拉格光栅传感原理
2.1 光纤布拉格光栅感知原理
2.2 光纤布拉格光栅应变传感模型
2.2.1 光纤布拉格光栅中的胡克定律形式
2.2.2 光纤布拉格光栅轴向应变传感模型
2.2.3 光纤布拉格光栅横向应变传感模型
2.3 光纤布拉格光栅温度传感模型
2.3.1 光纤光栅温度传感模型
2.3.2 光纤光栅温度补偿
2.4 光纤布拉格光栅传感解调原理
2.4.1 复用技术
2.4.2 波长解调方案
2.5 本章小结
第3章 悬臂式滑觉传感单元设计及传感特性
3.1 悬臂梁式滑觉传感单元设计
3.1.1 光纤的选择
3.1.2 传感器主体结构设计
3.1.3 重要的结构参数
3.2 滑动感知原理
3.2.1 滑动感知原理
3.2.2 滑动方向感知原理
3.2.3 接触力感知原理
3.2.4 滑动速率感知原理
3.3 有限元分析
3.3.1 SolidWorks Simulation简述
3.3.2 滑动传感仿真
3.4 悬臂梁式滑觉传感单元实物制作
3.5 实验平台设计
3.6 滑觉感知实验研究
3.6.1 滑动灵敏度测试
3.6.2 滑动速率感知测试
3.6.3 接触力变化感知测试
3.6.4 微小滑动感知测试
3.7 滑动方向变化感知实验研究
3.7.1 悬臂式设计改进及感知原理
3.7.2 滑动方向变化实验
3.8 本章小结
第4章 硅橡胶式滑觉传感单元设计及其传感特性
4.1 传感原理概述
4.2 硅橡胶式滑觉传感单元设计
4.3 有限元分析
4.4 硅橡胶式滑觉传感单元实物制作
4.5 二维滑动实验平台设计
4.6 传感单元实物测试
4.6.1 滑动灵敏度测试
4.6.2 滑动趋势感知检测
4.6.3 二维滑动方向感知测试
4.6.4 接触力感知测试
4.7 本章小结
第5章 光纤布拉格光栅滑觉解调系统
5.1 光纤布拉格光栅解调概述
5.2 解调系统硬件及其原理
5.3 基于FBGA解调模块的软件设计
5.3.1 数据采集
5.3.2 数据处理与分析
5.3.3 界面显示
5.4 基于解调系统的滑觉测试
5.4.1 测试平台的搭建
5.4.2 实验具体操作
5.5 本章小结
第6章 总结和展望
6.1 课题总结
6.2 创新点
6.3 工作展望
致谢
参考文献
攻读研究生期间的研究成果
本文编号：3919190
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 滑觉传感器的研究现状
1.3 光纤光栅滑觉传感器的研究现状
1.3.1 光纤触觉传感研究现状
1.3.2 光纤滑觉传感研究现状
1.4 论文的主要内容
第2章 光纤布拉格光栅传感原理
2.1 光纤布拉格光栅感知原理
2.2 光纤布拉格光栅应变传感模型
2.2.1 光纤布拉格光栅中的胡克定律形式
2.2.2 光纤布拉格光栅轴向应变传感模型
2.2.3 光纤布拉格光栅横向应变传感模型
2.3 光纤布拉格光栅温度传感模型
2.3.1 光纤光栅温度传感模型
2.3.2 光纤光栅温度补偿
2.4 光纤布拉格光栅传感解调原理
2.4.1 复用技术
2.4.2 波长解调方案
2.5 本章小结
第3章 悬臂式滑觉传感单元设计及传感特性
3.1 悬臂梁式滑觉传感单元设计
3.1.1 光纤的选择
3.1.2 传感器主体结构设计
3.1.3 重要的结构参数
3.2 滑动感知原理
3.2.1 滑动感知原理
3.2.2 滑动方向感知原理
3.2.3 接触力感知原理
3.2.4 滑动速率感知原理
3.3 有限元分析
3.3.1 SolidWorks Simulation简述
3.3.2 滑动传感仿真
3.4 悬臂梁式滑觉传感单元实物制作
3.5 实验平台设计
3.6 滑觉感知实验研究
3.6.1 滑动灵敏度测试
3.6.2 滑动速率感知测试
3.6.3 接触力变化感知测试
3.6.4 微小滑动感知测试
3.7 滑动方向变化感知实验研究
3.7.1 悬臂式设计改进及感知原理
3.7.2 滑动方向变化实验
3.8 本章小结
第4章 硅橡胶式滑觉传感单元设计及其传感特性
4.1 传感原理概述
4.2 硅橡胶式滑觉传感单元设计
4.3 有限元分析
4.4 硅橡胶式滑觉传感单元实物制作
4.5 二维滑动实验平台设计
4.6 传感单元实物测试
4.6.1 滑动灵敏度测试
4.6.2 滑动趋势感知检测
4.6.3 二维滑动方向感知测试
4.6.4 接触力感知测试
4.7 本章小结
第5章 光纤布拉格光栅滑觉解调系统
5.1 光纤布拉格光栅解调概述
5.2 解调系统硬件及其原理
5.3 基于FBGA解调模块的软件设计
5.3.1 数据采集
5.3.2 数据处理与分析
5.3.3 界面显示
5.4 基于解调系统的滑觉测试
5.4.1 测试平台的搭建
5.4.2 实验具体操作
5.5 本章小结
第6章 总结和展望
6.1 课题总结
6.2 创新点
6.3 工作展望
致谢
参考文献
攻读研究生期间的研究成果
本文编号：3919190
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3919190.html