摘要:由于远程操控的机械手具有灵活性大和环境适应性高的特点,在越来越多的特殊场合下,人类开始借助机械手完成任 务。 本文针对危险环境中机械手高精度远程操作的需求,提出了一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套。 建立了手 套中光纤光栅传感器的弯曲测量模型,发现光纤光栅的中心波长变化量与弯曲角度之间成正比关系。 结合机械手舵机的控制, 提出了利用光纤光栅传感器进行机械手远程操控方法,编写了上位机软件,实现了从光纤光栅中心波长到手指弯曲角度最后到 机械手舵机控制编码的过程。 完成了光纤光栅传感器的设计和封装,手套的四路探测光纤中共有 12 个栅区长度为 10 mm 的光 纤光栅传感器,其中 11 个传感器被封装在人手关节的上方进行弯曲感知,1 个光纤光栅温度传感器用于温度补偿,利用 704 硅 橡胶对光纤光栅传感器进行封装。 搭建了基于光纤光栅传感器的机械手远程操控系统,并对光纤光栅传感器进行了标定,实验 结果表明在人手关节弯曲 0° ~ 90°的范围内,平均弯曲角度测量误差为 1. 147°,所有拟合直线的决定系数均大于 0. 993,最后设 计了人机交互演示模块展示人手的运动。 本文提出的基于光纤光栅传感器的手套具有小型化、高精度、抗电磁干扰的特点,在 航天器在轨维修、远程医疗手术和高危排雷作业等方面具有潜在的应用前景。