光纤光栅柔性触觉传感器的材质识别功能研究

作     者：钱牧云 张姣姣 魏新园 Qian Muyun;Zhang Jiaojiao;Wei Xinyuan

作者机构：安徽工业大学电气与信息工程学院马鞍山243032 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2022年第43卷第4期

页      面：206-212页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：安徽省自然科学基金(1908085QF294)项目资助 

主　　题：光纤光栅 材质识别 柔性 触觉 导热系数 

摘      要：针对目前应用于电子皮肤的触觉传感器不能兼具柔韧性和多模态信息感知等问题,对封装于同一柔性聚合物传感单元中的两根光纤光栅触觉传感器的材质识别功能进行了有限元仿真和实验研究。首先,推导了光纤光栅触觉传感原理和基于热传递的接触物体材质识别机理;然后,对封装材料和接触物体进行了热力学仿真分析;最后,搭建了实验系统平台,对光纤光栅柔性触觉传感器进行了材质识别实验研究。仿真和实验结果表明,当接触物体为70℃的铝、铁、塑料等材质时,由于热传递引起的光纤光栅温度传感器中心波长漂移最大值分别为:Δλ_(B1)=0.5889 nm、Δλ_(B2)=0.2773 nm和Δλ_(B3)=0.1692 nm,且在接触的前10 s内中心波长漂移随时间变化率分别为k_(1)=31 pm/s、k_(2)=19 pm/s和k_(3)=6 pm/s。扩展光纤光栅触滑觉传感器的接触物体材质识别功能,可实现电子皮肤更多模态信息的感知,具有一定的应用价值。