基于FBG的准分布式形状传感技术研究
发布时间：2022-01-02 01:44
近些年来随着机器人技术的发展,它的用途已经发展到各行各业,如何使机器人具备类似人类的智能行为已成为一大研究热点。目前,许多研究人员正试图将触觉传感器应用于智能机器人系统,这些触觉传感器能够检测物体的振动、纹理、温度及与物体的接触力。与此同时,对特种机器人的需求也引起了人们的注意,如消防救援机器人、地震救灾机器人、医用微创机器人等,这对机器人所配置的传感器在特殊条件下的适用性、可靠性、容错性提出了更新、更高的要求,因此将触觉传感技术应用于机器人领域对于人机协作有着重要的意义。光纤传感技术具有抗电磁干扰、耐腐蚀、质量轻、体积小、灵敏度高等优点,广泛应用于航空航天、石油化工、电力电子、土木工程、生物医药等领域,在替代传统电子传感器方面具有巨大的潜力,因此近些年来关于光纤传感的研究发展迅速,其中又以光纤光栅传感技术最为受到广大学者关注。本文旨在研究基于FBG方法的可用于机器人对物体形状感知的准分布式形状传感技术。首先分析了国内外光纤形状传感方法及研究现状;研究了光纤光栅的传感原理及常用的解调技术;结合机器人对外界物体形状感知的需求,提出了两种不同结构的准分布式FBG形状感知方法:FBG植入传感...
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传感带的3D成像
基于FBG的准分布式形状传感技术研究10变的条件下，把光纤光栅传感网络与内窥镜的手术钳道相结合，通过FBG传感器获取内窥镜上多个离散点空间曲率变化，然后将离散曲率与形状重建算法相结合计算出内窥镜的形状。同时构建了智能内窥镜实时形状感知系统，给出了数据处理方法和动物试验结果[26]，实验结果如图1-2所示。加利福尼亚大学的Derkevorkian等人研究了检测物体形变的传感技术，2013年提出了一种用于柔性航空航天结构实时状态监测和控制的新方法，该方法实现了使用光纤传感器从目标结构获得应变测量并估计相应的位移场；通过实验性铝翼掠过板模型结合所提出的算法针对三种不同的加载情况进行了实验。证明了所使用的光纤应变传感方法应用于监视超轻型飞行机翼或下一代商用飞机的可行性[27]。2017年哈尔滨工业大学的傅程搭建了布里渊时域分析系统，使用波长为1550nm左右的光纤激光器设计并制作了一种二维光纤形状传感器，将光源发出的光经光纤耦合器分为两路，一路作为泵浦光，一路作为探测光与上路的泵浦光相互作用。根据受激布里渊放大机制对制作的形状传感器进行了实验分析，验证了布里渊频移变化量与曲率正比例关系，得到了不同弯曲方向的应变系数，证明了二维形状传感器的温度不灵敏特性，完成了二维形状传感的数据采集、形状还原[28]。其设计的光路如图1-3（a）所示，实验结果如图1-3(b)所示：图1-2在肠道标本中的内窥镜形状感知结果
第1章绪论11图1-3（a）布里渊时域分析系统装置图[31]图1-3(b)二维形状还原与实际形状对比[31]近些年来，学者们对多芯光纤中布里渊散射频移的研究进展为光纤形状传感引入了
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FBG的机器人柔性触觉传感器[J]. 许会超,苗新刚,汪苏. 机器人. 2018(05)
[2]仿生柔性触角形状感知光纤传感方法研究[J]. 赵利明,董明利,李红,孙广开,祝连庆. 激光与红外. 2018(04)
[3]中国光纤传感40年[J]. 廖延彪,苑立波,田芊. 光学学报. 2018(03)
[4]新型光纤光栅温度自补偿方法理论分析（英文）[J]. 李剑芝,孙宝臣. 强激光与粒子束. 2015(02)
[5]光纤光栅传感信号解调技术研究进展[J]. 吴晶,吴晗平,黄俊斌,顾宏灿. 中国光学. 2014(04)
[6]机器人技术研究进展[J]. 谭民,王硕. 自动化学报. 2013(07)
[7]光纤布拉格光栅传感复用模式发展方向[J]. 祁耀斌,吴敢锋,王汉熙. 中南大学学报(自然科学版). 2012(08)
[8]温度应变双参量同时测量的光纤传感技术研究[J]. 倪晓红,桂菲菲,王玉田,吴春辉. 激光与红外. 2011(07)
[9]光纤光栅传感器的波长解调技术研究进展[J]. 姚远,易本顺,肖进胜. 光通信技术. 2007(11)
[10]光纤光栅传感器交叉敏感问题研究[J]. 张博,严高师,邓义君. 应用光学. 2007(05)
博士论文
[1]空分复用分布式光纤传感技术研究[D]. 赵志勇.华中科技大学 2017
[2]基于光纤光栅传感的智能内窥镜形状感知系统[D]. 张伦伟.上海大学 2005
硕士论文
[1]分布式光纤传感器软件系统设计[D]. 薛传宗.北京邮电大学 2018
[2]基于光纤光栅的结构形状传感技术研究[D]. 张新华.南京航空航天大学 2018
[3]基于分布式光纤传感技术的堤防渗漏监测[D]. 崔盈.哈尔滨工程大学 2017
[4]基于分布式布里渊光时域分析技术的形状传感研究[D]. 傅程.哈尔滨工业大学 2017
[5]光纤光栅交叉敏感性及组网技术研究[D]. 刘超明.北京交通大学 2015
[6]光纤光栅传感器干涉解调方法的研究[D]. 夏磊.北京邮电大学 2015
[7]一种新型聚合物石英压电传感器的设计及其力学行为研究[D]. 李少雄.北京交通大学 2013
本文编号：3563224
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传感带的3D成像
基于FBG的准分布式形状传感技术研究10变的条件下，把光纤光栅传感网络与内窥镜的手术钳道相结合，通过FBG传感器获取内窥镜上多个离散点空间曲率变化，然后将离散曲率与形状重建算法相结合计算出内窥镜的形状。同时构建了智能内窥镜实时形状感知系统，给出了数据处理方法和动物试验结果[26]，实验结果如图1-2所示。加利福尼亚大学的Derkevorkian等人研究了检测物体形变的传感技术，2013年提出了一种用于柔性航空航天结构实时状态监测和控制的新方法，该方法实现了使用光纤传感器从目标结构获得应变测量并估计相应的位移场；通过实验性铝翼掠过板模型结合所提出的算法针对三种不同的加载情况进行了实验。证明了所使用的光纤应变传感方法应用于监视超轻型飞行机翼或下一代商用飞机的可行性[27]。2017年哈尔滨工业大学的傅程搭建了布里渊时域分析系统，使用波长为1550nm左右的光纤激光器设计并制作了一种二维光纤形状传感器，将光源发出的光经光纤耦合器分为两路，一路作为泵浦光，一路作为探测光与上路的泵浦光相互作用。根据受激布里渊放大机制对制作的形状传感器进行了实验分析，验证了布里渊频移变化量与曲率正比例关系，得到了不同弯曲方向的应变系数，证明了二维形状传感器的温度不灵敏特性，完成了二维形状传感的数据采集、形状还原[28]。其设计的光路如图1-3（a）所示，实验结果如图1-3(b)所示：图1-2在肠道标本中的内窥镜形状感知结果
第1章绪论11图1-3（a）布里渊时域分析系统装置图[31]图1-3(b)二维形状还原与实际形状对比[31]近些年来，学者们对多芯光纤中布里渊散射频移的研究进展为光纤形状传感引入了
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FBG的机器人柔性触觉传感器[J]. 许会超,苗新刚,汪苏. 机器人. 2018(05)
[2]仿生柔性触角形状感知光纤传感方法研究[J]. 赵利明,董明利,李红,孙广开,祝连庆. 激光与红外. 2018(04)
[3]中国光纤传感40年[J]. 廖延彪,苑立波,田芊. 光学学报. 2018(03)
[4]新型光纤光栅温度自补偿方法理论分析（英文）[J]. 李剑芝,孙宝臣. 强激光与粒子束. 2015(02)
[5]光纤光栅传感信号解调技术研究进展[J]. 吴晶,吴晗平,黄俊斌,顾宏灿. 中国光学. 2014(04)
[6]机器人技术研究进展[J]. 谭民,王硕. 自动化学报. 2013(07)
[7]光纤布拉格光栅传感复用模式发展方向[J]. 祁耀斌,吴敢锋,王汉熙. 中南大学学报(自然科学版). 2012(08)
[8]温度应变双参量同时测量的光纤传感技术研究[J]. 倪晓红,桂菲菲,王玉田,吴春辉. 激光与红外. 2011(07)
[9]光纤光栅传感器的波长解调技术研究进展[J]. 姚远,易本顺,肖进胜. 光通信技术. 2007(11)
[10]光纤光栅传感器交叉敏感问题研究[J]. 张博,严高师,邓义君. 应用光学. 2007(05)
博士论文
[1]空分复用分布式光纤传感技术研究[D]. 赵志勇.华中科技大学 2017
[2]基于光纤光栅传感的智能内窥镜形状感知系统[D]. 张伦伟.上海大学 2005
硕士论文
[1]分布式光纤传感器软件系统设计[D]. 薛传宗.北京邮电大学 2018
[2]基于光纤光栅的结构形状传感技术研究[D]. 张新华.南京航空航天大学 2018
[3]基于分布式光纤传感技术的堤防渗漏监测[D]. 崔盈.哈尔滨工程大学 2017
[4]基于分布式布里渊光时域分析技术的形状传感研究[D]. 傅程.哈尔滨工业大学 2017
[5]光纤光栅交叉敏感性及组网技术研究[D]. 刘超明.北京交通大学 2015
[6]光纤光栅传感器干涉解调方法的研究[D]. 夏磊.北京邮电大学 2015
[7]一种新型聚合物石英压电传感器的设计及其力学行为研究[D]. 李少雄.北京交通大学 2013
本文编号：3563224
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