基于光纤光栅的机器人腕部多维力传感器

作者：侯猛; 张书文; 孙宏建; 张锦龙^*

来源：半导体光电, 2021, 42(02): 219-224.

DOI：10.16818/j.issn1001-5868.2021.02.012

• 光纤光栅
• 多维力传感
• 有限元分析
• 温度补偿
• 机器人

为实现机器人腕部等关节受力情况的测量,设计了一种十字型光纤光栅多维力传感器,该传感器由两个圆环及两环间呈90°分布的四个相同的等截面悬臂梁及粘贴于其上的光纤光栅组成。分析了传感器的传感原理并使用ANSYS对传感器进行力学仿真分析;研究了传感器不同部位受力时悬臂梁的应变情况;搭建了实验平台,进行了传感器的标定实验和温度补偿研究;通过对仿真数据和试验结果进行数学分析,得出了光纤光栅中心波长漂移量与传感器的受力关系。实验结果显示,该传感器能准确地测量腕部所受力的大小和位置,误差在1.6%以内,且抗干扰能力强,具有较好的稳定性,能在复杂环境中使用。

• 单位
  物理与电子学院; 河南大学