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光纤传感器在机器人集群结构健康监测与形态感知中的应用.docx
资料介绍
光纤传感器在机器人集群结构健康监测与形态感知中的应用
引言
光纤传感器是机器人集群中一类新兴的高精度传感技术，通过光纤中光信号的传输特性变化来感知应变、温度、压力和位移等物理量。与传统电学传感器相比，光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、可分布式测量的独特优势，特别适合在机器人的结构健康监测、关节形态感知和柔性体变形测量中应用。2026年，随着光纤布拉格光栅（FBG）传感器和分布式光纤传感技术的成熟，光纤传感器已在大型工业机器人、人形机器人和软体机器人中实现了工程化应用，为机器人集群的结构安全监测和形态感知提供了全新的技术路径。
光纤传感器技术原理
光纤布拉格光栅传感器
光纤布拉格光栅（FBG）传感器通过在光纤纤芯中写入周期性折射率调制结构，当宽带光经过FBG时，特定波长的光被反射，反射波长随应变和温度变化而漂移。2026年，FBG传感器的应变灵敏度达到1.2pm/με，温度灵敏度达到10pm/°C，可在单根光纤上串联数十个FBG，实现分布式应变和温度测量。FBG传感器直径仅125微米，重量极轻，可嵌入机器人结构内部或贴附于表面，在不影响机器人运动性能的前提下实现结构健康监测。
分布式光纤传感
分布式光纤传感技术利用光纤中的拉曼散射、布里渊散射或瑞利散射效应，沿整根光纤连续测量应变和温度分布。2026年，基于布里渊光时域分析（BOTDA）的分布式光纤传感系统，空间分辨率达到1米，温度精度优于0.1°C，应变精度优于2με，测量距离可达数十公里。在大型工业机器人或机器人集群中，单根光纤可覆盖整个机器人臂的结构监测，消除了点式传感器的监测盲区。
结构健康监测
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| 1545-光纤传感器在机器人集群结构健康监测与形态感知中的应用.docx | 38K |
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