Статья

Название статьи ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ФАЛАНГ ПАЛЬЦЕВ РУКИ АНТРОПОМОРФНОГО РОБОТА
Автор С.А. Матюнин
Рубрика РАЗДЕЛ IV. ПРИВОДНАЯ ТЕХНИКА И МЕДИЦИНСКАЯ РОБОТОТЕХНИКА
Месяц, год 01, 2016
Индекс УДК 681.2.084, 681.518.3
DOI
Аннотация Волоконно-оптическая система основана на использовании изгибных волоконно-оптических датчиков угловых перемещений. Рассматриваются теоретические положения используемых эффектов, экспериментальные характеристики чувствительных элементов, а также принцип компенсации взаимного влияния соседних каналов измерения. Выявлена связь между периодом поляризационных биений в оптическом волокне и величиной его деформации. Приводится алгоритм линеаризации позиционной характеристики чувствительного элемента. Использование алгоритмов компенсации взаимного влияния и линеаризации позиционной характеристики чувствительного элемента позволило снизить нелинейность позиционной характеристики до 1% и уменьшить взаимное влияние каналов измерений до минус 20 дб, что подтверждается экспериментальными исследованиями опытных образцов. Проведена оценка быстродействия системы с учетом вычислительных возможностей электронного трансивера. Результаты экспериментальных исследований показали, что даже без применения специальных методов температурной коррекции, используемые чувствительные элементы обладают достаточно высокой стабильностью. Их приведенный температурный коэффициент не превышает 0,08 %/°С. Приводятся технические характеристики опытных образцов чувствительных элементов и электронного трансивера волоконно-оптической системы.

Скачать в PDF

Ключевые слова Волоконно-оптическая система измерения угловых перемещений фаланг пальцев антропоморфного робота; компенсация взаимного влияния чувствительных элементов разных каналов измерений; алгоритм линеаризации позиционной характеристики; температурная стабильность; связь между периодом поляризационных биений в оптическом волокне и величиной его деформации; быстродействие; структура электронного трансивера.
Библиографический список 1. Kirsanov K. The Architecture of Robotics Control Software for Heterogeneous Mobile Robots Network // 24th DAAAM International Symposium on Intelligent Manufacturing and Automation, DAAM 2013. Procedia Engineering. – 2014. – Vol. 69. – P. 216-221.
2. Laird J. E., Wray R. E. III, Marinier R. P. III, & Langley P. (2009). Claims and Challenges in Evaluating Human-Level Intelligent Systems // Proceedings of the Second Conference on Artificial General Intelligence.
3. Gerkey B., Vaughan R., and Howard A. The Player/Stage Project: Tools for Multi-Robot and Distributed Sensor Systems // Proceedings of the International Conference on Advanced Robotics. – 2003. – P. 317-323.
4. Yin Shizhuo, Paul B. Ruffin, T.S.Yu. Francis. Fiber Optic Sensors. – Boca Raton, London, New York: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2008. – 477 p.
5. Nielsen M.D., Mortensen N.A., Albertsen M. Predicting macrobending loss for large-mode area photonic crystal fibers // Optics Express. – 2004. – No. 7. – P. 1775-1779.
6. Матюнин С.А., Илюхин В.Н. Бесконтактные волоконно-оптические датчики физических величин для систем управления антропоморфными роботами и роботизированными платформами // Труды Х Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления», п. Дамбай, 6-10 апреля 2015 г. – Т. II. – С. 21-32.
7. Кульчин Ю.Н. Распределенные волоконно-оптические датчики и измерительные сети. – Владивосток: Дальнаука, 1999. – 283 с.
8. Маргелов А. Оптические датчики положения компании Honeywell // Электронные компоненты. – 2004. – № 10. – С. 105-110.
9. Лысенко О. Фотоэлектрические датчики компании SICKAG // Электронные компоненты. – 2005. – № 5. – С. 93-95.
10. Орлова И.А., Герштанский С.А. Оптоэлектронные датчики для промышленных процессов фирмы SICK AG // Приборы и системы управления. – 1998. – № 10. – С. 68-70.
11. Гармаш В.Б., Егоров Ф.А. и др. Возможности, задачи и перспективы волоконно-измерительных систем в современном приборостроении // Спецвыпуск «ФОТОН-ЭКСПРЕСС». – 2005. – № 6. – С. 128-140.
12. Буймистрюк Г.Я. Информационно-измерительная техника и технология на основе волоконно-оптических датчиков и систем. – СПб.: ИВА, ГРОЦ Минатома, 2005. – 191 с.
13. Буймистрюк Г.Я. Принципы построения интеллектуальных волоконно-оптических датчиков // Фотон-экспресс. – 2011. – № 6 (94). – С. 33-34.
14. Волоконно-оптические датчики. Вводный курс для инженеров и научных работников / под ред. Э. Удда: пер. с англ. – М.: Техносфера, 2008. – 520 с.
15. Окоси Т. и др. Волоконно-оптические датчики: Пер. с яп. – Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 312 с.
16. Matyunin S. Fiber-optical sensors based on mono-crystal films of garnet ferrites for mechatronic systems // Procedia Engineering. – 2015. – Vol. 106. – P. 202-209.
17. Борисов В.И., Шилова И.В. Многоканальный микроизгибный волоконно-оптический датчик механического усилия // Вестник Могилевского государственного технического университета. – 2004. – № 1. – С. 19-21.
18. Matyunin S. Conntactkess FiberOptic Vibration Sensors for explosive Manufacturings // Book of abstracts "The 22 International Congress on Sound and Vibration, 12-16 July 2015, Florence (Italy)", The International Institute of Acoustics and Vibration (IIAV) and the Acoustical Society of Italy (AIA), 2015 г. – P. 150-151.
19. Хлыбов А.В. Волоконно-оптические поляриметрические датчики физических величин: дисс. …канд. физ.-мат. наук. – СПб., 2004. – 215 с.
20. Шилова И.В., Бельская О.А., Сотский А.Б. Электродинамическая модель изгибного волоконно-оптического датчика давления // Проблемы физики, математики и техники. – 2013. – № 1 (14). – С. 43-47.

Comments are closed.