仿生柔性触角形状感知光纤传感方法研究

赵利明,董明利,李 红,孙广开,祝连庆

(北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心,北京 100016)

1 引 言

智能机器人技术已成为当今应用广泛、发展最令人瞩目的高新技术,其发展越来越受到世界各国的高度关注。被测物体的信息识别是智能机器人的重要感知能力。机器人只有在感知物体存在并能够确定其形状的情况下才能实现智能抓取、跟踪等任务。不断提高形状检测的精确性、对复杂环境的适应性以及对目标各种变化的鲁棒性非常必要。通过仿生触角系统可感知对象物体的材质和形状[1-3]；准确探测、识别地形变化,使机器人具备在能见度低且复杂的环境中进行安全导航的能力,并能确保自身结构和功能的完整性。

机器人感知物体形状采用的传感器主要包括：激光传感器、压阻式触觉传感器、电容式触觉传感器等,但这些传感器在应用中存在若干问题。激光传感器可以实现无接触远距离测量,但在烟雾等恶劣环境下无法应用。现有的压阻式、电容式[4]方法与柔性材料的相容性差,难以进行准确探测。因此,为了适应复杂恶劣的环境并与柔性材料兼容,需要研究有效的柔性传感方法。

光纤传感器具有柔韧可变形、重量轻、体积小、结构简单等、灵敏度高、响应速度快的优点,且在恶劣环境下具有诸如敏感和抗干扰能力强等特性,光纤式触觉传感器在机器人上具有应用前景,但光纤光栅在仿生柔性触角上的研究较少。……