双层交叉FBG触觉传感单元

应变敏化高灵敏

通过刚性球多点敏化结构和双层交叉FBG布局，显著提升触觉力灵敏度的光纤光栅传感单元。

孙世政 · 75534859 · Hongyu, Qin · 徐向阳 · Renxiang, Chen

Guangxue Jingmi Gongcheng/Optics and Precision Engineering 2024

参数信息

力触觉灵敏度（FBG1）

18.069 nm/MPa

力触觉灵敏度（FBG2）

1.065 nm/MPa

温度灵敏度（FBG1）

11.256 pm/°C

温度灵敏度（FBG2）

11.153 pm/°C

技术优势

灵敏度高 17 倍

通过刚性球多点敏化结构，使 FBG1 的力灵敏度达到 FBG2 的约 17 倍，大幅提升微弱力的感知能力。

力温解耦感知

双层交叉布局使两个 FBG 同时感知接触力与温度，且灵敏度分别约 18 nm/MPa 和 11 pm/°C，有利于协同测量。

线性重复性好

仿真与实验均表明该触觉传感单元具有良好线性度和重复性，有利于实际应用中的稳定测量。

应用场景

• 电子皮肤：高灵敏度触觉感知单元用于电子皮肤，模拟人类触觉。
• 医疗机器人：精确力感知辅助手术机器人实现精细操作。
• 先进机器人：提升机器人指尖触觉灵敏度，增强交互与操控能力。
• 人形机器人：为人形机器人手指提供接近人类的触觉感知性能。
• 外骨骼：感知接触力和温度，用于外骨骼的力反馈与交互。