[發明專利]基于光纖觸覺感知的智能仿生傳感系統

在審

• 申請號: 202210545665.5
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114923599A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 翁俊杰;梁建橋;張書茂;王冬迎;阮臣霞;林琮凱;朱其彬
• 申請（專利權）人: 湖南萬維智感科技有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01B11/30;G01N3/06;G01N3/42;G01H9/00;G01D5/353
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 袁蕾

1.基于光纖觸覺感知的智能仿生傳感系統，其特征在于，包括，光纖仿生傳感器、光路子系統和觸覺信號智能處理子系統；

所述光纖仿生傳感器用于獲取被測物體的觸覺信號，并將所述觸覺信號進行轉換；

所述光路子系統用于根據轉換后的所述觸覺信號獲得觸覺光信號，根據所述觸覺光信號獲得所述被測物體的表面溫度，并將所述觸覺光信號傳遞至所述觸覺信號智能處理子系統；

所述觸覺信號智能處理子系統用于根據所述觸覺光信號識別所述被測物體的軟硬度和表面粗糙度。

2.根據權利要求1所述的基于光纖觸覺感知的智能仿生傳感系統，其特征在于，

所述光纖仿生傳感器包括類指紋式接觸層與柔性傳感層；

所述類指紋式接觸層用于獲取所述觸覺信號，并將所述觸覺信號傳遞至所述柔性傳感層；

所述柔性傳感層用于將所述溫度信號、壓力信號與振動信號進行轉換。

3.根據權利要求2所述的基于光纖觸覺感知的智能仿生傳感系統，其特征在于，

所述柔性傳感層包括PDMS封裝層與微納光纖耦合器；

所述PDMS封裝層用于將所述觸覺信號傳遞至所述微納光纖耦合器；

所述微納光纖耦合器包括微納光纖耦合器端口Ⅰ、微納光纖耦合器端口Ⅱ、微納光纖耦合器端口Ⅲ、微納光纖耦合器端口Ⅳ；

所述微納光纖耦合器用于將所述所述觸覺信號進行轉換。

4.根據權利要求3所述的基于光纖觸覺感知的智能仿生傳感系統，其特征在于，

所述觸覺信號包括溫度信號、壓力信號與振動信號；

所述微納光纖耦合器將所述溫度信號轉化為所述微納光纖耦合器中光的特征波長漂移；

所述微納光纖耦合器將所述壓力信號與振動信號轉換為所述微納光纖耦合器的彎曲應變。

5.根據權利要求4所述的基于光纖觸覺感知的智能仿生傳感系統，其特征在于，

所述光路子系統包括ASE寬譜光源、50/50光纖耦合器、光譜分析儀、窄帶帶通濾波器、第一光電探測器、第二光電探測器和數字采集卡；

所述ASE寬譜光源通過所述微納光纖耦合器端口Ⅰ與所述光纖仿生傳感器連接，用于輸出寬帶光束至所述光纖仿生傳感器；

所述50/50光纖耦合器通過所述微納光纖耦合器端口Ⅲ與所述光纖仿生傳感器連接；

所述50/50光纖耦合器包括50/50光纖耦合器輸出端口Ⅰ與50/50光纖耦合器輸出端口Ⅱ；

所述光譜分析儀通過所述50/50光纖耦合器輸出端口Ⅰ與所述50/50光纖耦合器連接，所述光譜分析儀用于基于所述光的特征波長漂移檢測所述被測物體的表面溫度；

所述窄帶帶通濾波器通過所述50/50光纖耦合器輸出端口Ⅱ與所述50/50光纖耦合器連接，所述窄帶帶通濾波器還通過所述微納光纖耦合器端口Ⅳ與所述光纖仿生傳感器連接；

所述窄帶帶通濾波器與所述數字采集卡之間分別通過所述第一光電探測器與所述第二光電探測器連接，所述數字采集卡用于采集所述第一光電探測器輸出的第二觸覺光信號與所述第二光電探測器輸出的第一觸覺光信號，并傳遞至所述觸覺信號智能處理子系統。

6.根據權利要求5所述的基于光纖觸覺感知的智能仿生傳感系統，其特征在于，

所述光路子系統中的光信號路徑為：

所述寬譜光源輸出寬帶光束，經過所述微納光纖耦合器端口Ⅰ輸入至所述光纖仿生傳感器，在所述光纖仿生傳感器中所述寬帶光束被分束為第一光束與第二光束，所述第一光束從所述微納光纖耦合器端口Ⅲ輸出至所述50/50光纖耦合器又被分束為第三光束與第四光束，所述第三光束通過所述50/50光纖耦合器輸出端口Ⅰ輸出進入所述光譜分析儀OSA，用于通過監測所述特征波長漂移，來檢測所述被測物體的表面溫度；所述第四光束通過所述50/50光纖耦合器輸出端口Ⅱ輸出進入所述窄帶帶通濾波器后進入所述第二光電探測器，獲取所述第一觸覺光信號；所述第二光束通過所述微納光纖耦合器端口Ⅳ輸出進入所述窄帶帶通濾波器后進入所述第一光電探測器，獲取所述第二觸覺光信號，所述第一觸覺光信號與所述第二觸覺光信號均被所述數字采集卡采集。