用于机器人应用的低成本角度传感器,使用基于光损失机制的塑料光纤
Hyun-Woo Lee1, Dae-Hyun Kim2, Sangwoo Shin3
1Mechanical Engineering, Seoul National University of Science & Technology, 232 Gongneung-ro, Nowon-gu, Seoul 01811, Republic of Korea.
Biomimetics (Basel, Switzerland)
|December 22, 2023
概括
这项研究介绍了一种用于机器人的新型塑料光纤 (POF) 角度传感器. 这种耐用,具有成本效益的传感器在具有挑战性的水下和电磁环境中提供可靠的角度测量.
科学领域:
- 机器人和传感器技术
- 生物仿真工程 生物仿真工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 机器人和人类的关节结构需要精确的角度测量.
- 当前角度传感器 (编码器,张力计) 在恶劣的环境中面临限制,如水下或带有电磁干扰 (EMI) 的区域.
- 现有的传感器往往没有成本效益或耐用性足以满足苛刻的应用.
研究的目的:
- 开发和评估基于步进指数型塑料光纤 (SI-POF) 的新型角度传感器.
- 在极端环境中克服传统角度测量传感器的局限性.
- 为了证明SI-POF角度传感器在机器人应用中的可靠性和实用性.
主要方法:
- 实验测量SI-POF传感器中由于机器人手臂的角度和间隙变化而导致的光损失.
- 模拟组合光损失效应的模拟.
- 评估SI-POF传感器的性能,包括灵敏度和分辨率.
- 在极端条件下 (水下,EMI) 与传统编码器进行比较分析.
主要成果:
- 在SI-POF传感器中的量化光损耗与角度和间隙变化相关.
- 证明了传感器性能指标 (灵敏度,分辨率).
- 通过对挑战性环境中的编码器进行比较验证,证实SI-POF传感器的可靠性和实用性.
结论:
- SI-POF角度传感器为精确的角度测量提供了具有成本效益和耐用性的解决方案.
- 开发的传感器在极端环境中可靠,包括水下和高EMI条件.
- 基于POF的角度传感器对推进机器人技术具有重大潜力,特别是在传统传感器失败的专业应用中.
