基于 FBG 柔性传感器的形状重构
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TN253 TH741

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安徽省科技重大专项(201903a05020029)资助


Shape reconstruction based on the FBG flexible sensor
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    摘要:

    基于 PDMS 材料封装的光纤光栅(FBG)柔性传感器检测物体形状,研究了传感器个数与布局对不同形状物体重构精度 的影响。 使用 COMSOL 仿真软件验证了算法的准确性,制备了 4 个 FBG 柔性传感器并对其进行曲率标定,将传感器分布在铝 合金板上,均等分布 3 和 4 个 FBG 柔性传感器重构的最小相对误差分别为-6. 12% 和 0. 48% ,实验结果表明,使用 4 个传感器的 重构效果较好。 因此,在 7 组不同布局选择 4 个传感器,铝合金板一端分别施加 4 种不同重量的砝码,间隔为 260、100、90 mm 和 150、150、150 mm 的布局方式相对误差小重构效果好,且在第 7 组的相对误差都是最小,分别为 6. 22% 、-1. 01% 、-2. 52% 和 -3. 22% 。 本文制备的 FBG 柔性传感器为软机器人形状重构领域提供了应用基础。

    Abstract:

    This article detects the shape of objects based on the flexible fibre optic grating ( FBG) sensors encapsulated in PDMS material. The influence of the number and layout of sensors on the reconstruction accuracy of objects of different shapes is discussed. The accuracy of the algorithm is evaluated by using COMSOL simulation software. Four FBG flexible sensors are designed and calibrated for curvature. The sensors are distributed on the aluminium plate. The minimum relative errors for the equally distributed 3 and 4 FBG flexible sensor reconfiguration are -6. 12% and 0. 48% , respectively. Experimental results show that the reconstruction is better when 4 sensors are utilized. Therefore, by selecting 4 sensors in 7 different sets of dispositions, the layout has small relative error under the condition of 4 different weights. The specific is that the interval values of one end of the aluminium alloy plate are 260, 100 and 90 mm, respectively. For the other end, the interval values are 150, 150 and 150 mm, respectively. The effect of reconstruction is well and all have the smallest relative errors in the seventh group of 6. 22% , -1. 01% , -2. 52% , and -3. 22% , respectively. The designed FBG flexible sensor provides the basis for applications in the field of soft robot shape reconstruction.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

王 彦,金 萍,赵 慧,葛子阳,蒋 超.基于 FBG 柔性传感器的形状重构[J].仪器仪表学报,2021,(12):83-91

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  • 在线发布日期: 2023-06-28
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