基于四叶草式光纤结阵列的三维力解耦测量装置和方法
摘要文本
本发明公开了一种基于四叶草式光纤结阵列的三维力解耦测量装置和方法。包括五个由硅胶立方块包裹聚合物光纤结制成的光纤结传感器；按照四叶草式布局，五个光纤结传感器被封装在金属壳体中，分别测量指向不同方向的分力以消除维间耦合；光纤结传感器的两端分别接发光二极管和光电二极管，电路板向发光二极管提供恒定电流，同时收集光电二极管产生的电流并转换为电压输出；标定拟合每个光纤结传感器对各自所测量分力的响应关系，获得受力大小与输出电压大小的函数关系，即获得三维力传感器的“电压‑力”转换关系。本发明无需借助解耦算法进行测量，具有无维间耦合、与机械手集成度高、制备简易、鲁棒性好、可同时测量压力和摩擦力的特点。
申请人信息
- 申请人:之江实验室
- 申请人地址:311121 浙江省杭州市余杭区中泰街道科创大道之江实验室
- 发明人: 之江实验室
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 基于四叶草式光纤结阵列的三维力解耦测量装置和方法 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202311295611.9 |
| 申请日 | 2023/10/9 |
| 公告号 | CN117053976B |
| 公开日 | 2024/2/9 |
| IPC主分类号 | G01L5/166 |
| 权利人 | 之江实验室 |
| 发明人 | 余龙腾; 高帅康; 潘婧; 王琪; 张磊 |
| 地址 | 浙江省杭州市余杭区文一西路1818号人工智能小镇10号楼 |
专利主权项内容
1.一种基于四叶草式光纤结阵列的三维力解耦测量装置，其特征在于：包括用于组成三维力测量核心元件(300)的五个光纤结传感器(101、102、103、104、105)，其中四个光纤结传感器(101、102、103、104)等距地分布在一个圆周上，且在圆周的圆心处设置第五个光纤结传感器(105)；所述的五个光纤结传感器(101、102、103、104、105)被封装在金属壳体中并通过滑块(302)隔离，其中四个光纤结传感器(101、102、103、104)和滑块(302)之间均通过各自不同的压柱(201、202、203、204)进行连接，第五个光纤结传感器(105)放置于滑块(302)内部，外力通过不同的压柱(201、202、203、204、414)传导到不同的光纤结传感器上，实现三维力解耦测量；所述的金属壳体包括用于容纳光纤结传感器的第一容器(301)、滑块(302)、盖子(303)和底盘(310)，滑块(302)布置在第一容器(301)的中心且能够沿垂直于第五个光纤结传感器(105)所检测力的方向滑动，第一容器(301)内在滑块(302)周围四面处布置四个光纤结传感器，滑块(302)内部设置有中心通道，中心通道内布置有第五个光纤结传感器，滑块(302)底部和底盘(310)滚动连接，第一容器(301)上端封盖设有用于封盖住滑块(302)周围四边处的四个光纤结传感器的盖子(303)；所述的三维力测量核心元件(300)安装在机械手指板件(401)中，且在机械手指板件(401)上端布置受力组件(410)，受力组件(410)伸入到三维力测量核心元件(300)中和第五个光纤结传感器(105)连接；同时机械手指板件(401)侧部固定于机械手上，机械手指板件(401)下端套装在第二容器(402)中；每个光纤结传感器(101、102、103、104、105)包括一个光纤结(111)和一个硅胶立方块(112)，光纤结(111)被封装在硅胶立方块(112)中形成光纤结块，且位于硅胶立方块(112)的中心面上，且光纤结(111)与硅胶立方块(112)的顶面、底面、左右两侧面均相切；每个光纤结传感器中，光纤结(111)的两端尾纤从硅胶立方块(112)穿出后和检测组件电连接，所述的检测组件包括发光二极管(113)和光电二极管(114)，光纤结(111)的两端分别和发光二极管(113)和光电二极管(114)电连接，且发光二极管(113)和光电二极管(114)均布置在遮光夹具(115)中。。 （更多数据，详见马克数据网）