[发明专利]一种基于光纤光栅的机械手触滑觉传感器

说明书

本发明涉及光纤光栅传感技术领域，具体公开了一种基于光纤光栅的机械手触滑觉传感器，包括传感层，传感层内设有第一级联光栅串和第二级联光栅串，传感层外设有温度补偿光栅；第一级联光栅串包括N个位于同一直线且依次串联的第一光纤光栅传感元，第二级联光栅串包括N个平行设置且依次串联的第二光纤光栅传感元，各第一光纤光栅传感元所在的第一平面与各第二光纤光栅传感元所在的第二平面相平行；温度补偿光栅与第一级联光栅串相连。本发明表贴或埋置于机械手指内部，可以检测出正向压力、剪切力、滑动等触滑觉信息，并可补偿环境温度对测量信息带来的干扰。

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感技术领域，尤其涉及一种基于光纤光栅的机械手触滑觉传感器。

背景技术

传统的触滑觉传感器按原理主要可分为压阻式、压电式、电容式、光学式等等。但柔性不足的问题一直制约着触滑觉传感器的发展，大多数的传感器由于自身尺寸过大，或者抗电磁干扰能力弱等问题，无法满足机械手工作实时高精度的触滑觉信息监测要求。

光纤光栅传感器是一种波长调制型传感器，接收外界物理量后对波长信息进行调制来获取传感信息。近年来，光纤光栅传感器凭借其体积微小，灵敏度高，抗电磁干扰能力强等诸多优点，已被应用于机器人触滑觉传感方面。但现有的光纤光栅触滑觉传感器大多是针对触觉或者滑觉信息的单一测量，鲜有对机械手触滑觉信息的复合传感研究，而且对环境温度带来的传感误差考虑较少，因此无法实现对机械手触滑觉信息的全面感知，导致无法实现对机械手工作情况的全面掌控。

因此，为解决上述问题，就需要一种基于光纤光栅的机械手触滑觉传感器，实现对机械手触滑觉信息的实时全面感知，并可以消除由于环境温度变化带来的温度误差影响，提高传感器的测量精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于光纤光栅的机械手触滑觉传感器，实现对机械手触滑觉信息的实时全面感知，并可以消除由于环境温度变化带来的温度误差影响，提高传感器的测量精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于光纤光栅的机械手触滑觉传感器，包括传感层，所述传感层内设有第一级联光栅串和第二级联光栅串，所述传感层外设有温度补偿光栅；

所述第一级联光栅串包括N个位于同一直线且依次串联的第一光纤光栅传感元，所述第二级联光栅串包括N个平行设置且依次串联的第二光纤光栅传感元，各所述第一光纤光栅传感元所在的第一平面与各所述第二光纤光栅传感元所在的第二平面相平行，各所述第二光纤光栅传感元与第一光纤光栅传感元一一对应且非平行设置并位于对应第一光纤光栅传感元的正下方；

所述温度补偿光栅与第一级联光栅串相连。

作为一种优选的技术方案，各所述第二光纤光栅传感元垂直于对应的第一光纤光栅传感元，形成双层正十字型1×N式光纤光栅传感阵列。

作为一种优选的技术方案，所述N≥2。

作为一种优选的技术方案，第一光纤及第二光纤穿过传感层；各所述第一光纤光栅传感元级联在第一光纤中，各所述第二光纤光栅传感元级联在第二光纤中。

作为一种优选的技术方案，所述温度补偿光栅级联在第一光纤中。

作为一种优选的技术方案，所述第一光纤光栅传感元、第二光纤光栅传感元和温度补偿光栅均为光纤布拉格光栅。

作为一种优选的技术方案，所述第一光纤光栅传感元与第二光纤光栅传感元具有相同的结构；所述N个第一光纤光栅传感元和所述N个第二光纤光栅传感元中的相邻传感元之间的距离小于光纤光栅传感元的长度的三倍且大于或等于光纤光栅传感元的长度的一半。

作为一种优选的技术方案，所述第一光纤光栅传感元与第二光纤光栅传感元的外表面均匀均涂覆有粘胶剂层，所述粘胶剂层的涂覆厚度小于光纤光栅传感元的直径的三倍且大于或等于光纤光栅传感元的直径。