基于多FBG组合传感的机械臂外部干扰应力监测系统

来源：激光与红外杂志2024年第9期北京时间：

作者：王春霞

单位：1.焦作大学 机电工程学院,河南 焦作 454000；2.焦作大学 人工智能学院,河南 焦作 454000；

摘要：为了解决机械臂工作过程中外部应力干扰导致装配位置偏差的问题,设计了一种基于多光纤光栅传感器组合传感的监测系统。根据机械臂运动角度范围,仿真分析了在两个特征位置上不同方向外加应力后外机械臂与内机械臂的应力场分布特征。依据应力场分布特性,设计了多FBG的传感阵列,并计算了不同FBG响应与外部干扰应力的对应关系。实验采用16个FBG对FS MP1C型小型机械的抓取过程进行在线监测,随机外部干扰应力设置为2～20 N。16个FBG的响应线性度均在099以上,正向和负向波长响应最大值分别为1354 pm和-984 pm。在100次分层干扰测试中,X与Y轴向干扰应力检出率优于800,Z轴向干扰应力检出率优于975。系统平均误检率低于40。可见,本设计可以在线完成外部干扰应力的实时监测,具有一定的实用价值。

关键词：光纤光栅;干扰监测;组合传感;机械臂控制

基金资助：河南省科技计划项目(No.232400411191)资助。