随着机器人技术的发展,机械手被广泛应用于物体拾放。利用滑觉能准确检测抓取物体所需的力或力矩,提高机械手抓取的可靠性。现有的滑觉传感器主要采用加速度、视觉识别、电压检测等原理。但由于受到技术水平和制造成本的限制,滑觉传感器的研究总体仍处于探索阶段。论文提出了一种基于光纤微弯效应的滑觉传感器,用来检测抓取物体时的相对滑动。传感器基于光纤微弯损耗原理,通过“力信号——位移信号——光通量——电压信号”的转化从而测量物体与机械手之间的摩擦力。设计了一种悬臂弹力齿板结构实现力信号——位移信号的转化,优点在于形变量较小且有较好的重复精度。进一步分析位移信号——光通量损耗之间的关系,确定了悬臂弹力齿板的重要参数,包括:齿距、齿廓半径、弹性悬臂组的胡克系数等。通过光电转换电路把光通量转换成电压信号。以上系统组成一个测量单元。传感器由两个相互正交的测量单元组成,分别用来测量X/Y方向的两个摩擦力。为精确地获得传感器的力信号和电压信号之间的关系,需要进行标定试验。首先分别对X/Y方向的两个单元单独进行标定,结果得到力信号和电压呈现明显的线性相关,相关系数分别为0.99963与0.99869。系数不同的原因是两传感器单元弹性悬臂组的胡克系数不同。接着对组合的传感器在各个方向上进行标定,发现由于摩擦力的存在,实验结果存在误差。进一步地对摩擦力进行补偿后,实验表明,负载与X轴夹角在30°~60°范围内时,总体误差在±2%以内,能满足传感器检测需要,表明该传感器设计方案是有效的。搭建试验平台模拟机械手抓取试验装置,测量传感器与物体间的摩擦力,包括:静摩擦力和滑动摩擦力。试验结果显示当传感器与物体间从静摩擦力转变为滑动摩擦力时,电压信号存在一个明显的下降沿。当加载载荷为16N时,下降沿的电压降约为1V。因此可以很容易地被检测出物体和传感器之间发生滑动的时刻。