【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器，特别是涉及一种大应变柔性连续体执行器及测量点处应变信息获取方法。
技术介绍
1、与传统的电阻应变传感器相比，光纤光栅(fbg)应变传感器具有体积小，损耗低，抗电磁干扰、耐腐蚀、弯曲性能好和可串联复用等优点。同时，fbg对于微小的应变变化非常敏感，且不会对柔性连续体执行器(例如机械臂)的灵活性和运动特性产生显著影响，这些特性使得fbg传感器非常适合作为敏感元件粘结或嵌入各种柔性连续体执行器结构的表面或内部，可对柔性连续体执行器的整体和末端进行精确控制，在医疗、航空、工业等领域的微创手术、复杂狭小空间操作、管道检测和维修等方面具有广泛应用前景。
2、fbg应变传感器主要是通过测量光栅反射光中心波长的波动从而检测相应位置的机械应变变化。一根光纤上可以布置多个fbg应变传感器实现多点同时解调测量，再结合相应的形状重构和力感知等理论算法，实现柔性连续体执行器整体和末端的姿态和力感知控制。然而，常用的fbg应变传感器的光纤纤芯主要由脆性的石英材料制造而成，使整个光纤的最大承受应变极限约为3％～5％，如果超过这个极限则会产生破坏失效。目前，已有的应用于柔性连续体执行器的fbg应变传感器，通常与柔性连续体执行器完全固定在一起以保持相同的形变，因此这种传统的应变传感方法无法实现超过5％的大应变检测。针对现有fbg应变传感方法的不足，急需一种新型的方案来解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种大应变柔性连续体执行器及测量点处应变信息获取方法，以解决
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种用于检测大应变柔性连续体执行器应变的方法，包括：将光纤光栅应变传感器的第一端和柔性连续体执行器固定连接，其余部分沿着所述柔性连续体执行器长度方向能够滑动地设置于所述柔性连续体执行器上。
4、本专利技术还提供了一种大应变柔性连续体执行器，包括：柔性连续体执行器躯干以及光纤光栅应变传感器，所述光纤光栅应变传感器的第一端和所述柔性连续体执行器躯干固定连接，其余部分沿着所述柔性连续体执行器躯干长度方向能够滑动地设置于所述柔性连续体执行器躯干上。
5、优选的，所述光纤光栅应变传感器的光纤为多纤芯光纤，每根所述纤芯上均能够布置多个光纤光栅。
6、优选的，所述柔性连续体执行器躯干的直径大于所述光纤光栅应变传感器直径的2倍。
7、优选的，还包括固定件和多个卡环，所述固定件固定于所述柔性连续体执行器躯干上并与所述光纤光栅应变传感器的第一端固定连接，所述卡环固定套设在所述柔性连续体执行器躯干外，所有的所述卡环上同一位置处均设置有滑移孔，所述光纤光栅应变传感器穿设于所述滑移孔内并能够在所述滑移孔中穿行。
8、优选的，所述光纤光栅应变传感器外设有封装结构，所述封装结构截面为方形，所述滑移孔为与所述封装结构相配合的方形孔。
9、本专利技术还提供了一种大应变柔性连续体执行器测量点处应变信息获取方法，包括：
10、获取滑移后各光纤光栅处应变信息；
11、根据滑移后的光纤光栅处应变信息，通过柔性连续体执行器躯干以及光纤光栅应变传感器缩放比率关系获得执行器测量点处应变信息。
12、本专利技术还提供了一种大应变柔性连续体执行器形态重构方法，包括：
13、利用如上所述的连续体执行器测量点处应变信息获取方法获取各测量点处应变信息；
14、根据各测量点处应变信息推算测量点处曲率信息，进行三维曲线重构。
15、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
16、本专利技术通过将光纤光栅应变传感器一端固定，其余部分沿着柔性连续体执行器长度方向能够滑动地设置于柔性连续体执行器上，使得柔性连续体执行器在弯曲时，光纤光栅应变传感器的一端能够随之在柔性连续体执行器上进行滑移，这就能够减小弯曲过程中光纤光栅应变传感器的应变，用以解决柔性连续体执行器在大变形弯曲时产生的应变过大超过光纤光栅应变传感器承受极限而导致损坏的问题。
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1.一种用于检测大应变柔性连续体执行器应变的方法，其特征在于：包括：将光纤光栅应变传感器的第一端和柔性连续体执行器固定连接，其余部分沿着所述柔性连续体执行器长度方向能够滑动地设置于所述柔性连续体执行器上。
2.一种大应变柔性连续体执行器，其特征在于：包括：柔性连续体执行器躯干以及光纤光栅应变传感器，所述光纤光栅应变传感器的第一端和所述柔性连续体执行器躯干固定连接，其余部分沿着所述柔性连续体执行器躯干长度方向能够滑动地设置于所述柔性连续体执行器躯干上。
3.根据权利要求2所述的大应变柔性连续体执行器，其特征在于：所述光纤光栅应变传感器的光纤为多纤芯光纤，每根所述纤芯上均能够布置多个光纤光栅。
4.根据权利要求2所述的大应变柔性连续体执行器，其特征在于：所述柔性连续体执行器躯干的直径大于所述光纤光栅应变传感器直径的2倍。
5.根据权利要求2所述的大应变柔性连续体执行器，其特征在于：还包括固定件和多个卡环，所述固定件固定于所述柔性连续体执行器躯干上并与所述光纤光栅应变传感器的第一端固定连接，所述卡环固定套设在所述柔性连续体执行器躯干外，所
6.根据权利要求5所述的大应变柔性连续体执行器，其特征在于：所述光纤光栅应变传感器外设有封装结构，所述封装结构截面为方形，所述滑移孔为与所述封装结构相配合的方形孔。
7.一种大应变柔性连续体执行器测量点处应变信息获取方法，其特征在于：包括：
8.一种大应变柔性连续体执行器形态重构方法，其特征在于：包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于检测大应变柔性连续体执行器应变的方法，其特征在于：包括：将光纤光栅应变传感器的第一端和柔性连续体执行器固定连接，其余部分沿着所述柔性连续体执行器长度方向能够滑动地设置于所述柔性连续体执行器上。
2.一种大应变柔性连续体执行器，其特征在于：包括：柔性连续体执行器躯干以及光纤光栅应变传感器，所述光纤光栅应变传感器的第一端和所述柔性连续体执行器躯干固定连接，其余部分沿着所述柔性连续体执行器躯干长度方向能够滑动地设置于所述柔性连续体执行器躯干上。
3.根据权利要求2所述的大应变柔性连续体执行器，其特征在于：所述光纤光栅应变传感器的光纤为多纤芯光纤，每根所述纤芯上均能够布置多个光纤光栅。
4.根据权利要求2所述的大应变柔性连续体执行器，其特征在于：所述柔性连续体执行器躯干的直...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵全亮，王超，张萌颖，何广平，张恩慧，袁俊杰，赵磊，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：
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