柔性执行末端特别是柔性手的出现,以其柔软的材料,解决了当面对狭窄缝隙或者目标物体易损时等不能方便使用传统刚性机械手的情况。柔性手以人类手掌为借鉴,使用硅胶等柔性材料制成的柔性执行末端,柔软的材料为机器人执行末端带来了多自由度,但也增加了数据处理工作的难度,同时给机器人执行末端传感检测以及下一步的建模控制带来了困难。本文设计了一种基于光纤光栅传感器的触觉感知系统,可以实现对软体手指弯曲曲率及压力的检测,同时可以进一步识别物体的表面纹理及软硬度,完成了基于软体手指的触觉传感系统的设计及制作,并完成了其功能的检测,最终达到触觉识别的目标。1.基于超弹性材料的Yeoh本构模型对气动软体手指结构进行了数学建模,分析出影响软体手指弯曲性能的结构参数为截面形状、气囊个数、壁厚、腔顶厚度及气囊间隔。接着在Abaqus软件中进行有限元仿真优化分析,得到实现最优弯曲性能的软体手指的结构参数组合。根据优化后的结构参数,设计并打印模具,将硅胶灌注到软体手指模具中,静置凝固后,完成软体手指的制作。2.设计了基于光纤光栅传感器的触觉传感系统,对压力和曲率进行标定实验。记录压力标定实验时的数据,利用Origin软件进行数据的处理。根据谐振波长、光功率损耗与压力、弯曲曲率实验得到的线性拟合标定灵敏度,选择谐振波长标定软体手指的力、功率损耗标定软体手指的弯曲曲率。3.利用充气软体手指对平面、椭球面以及带沟壑平面进行横向扫描,记录实验过程中的光功率损耗数据,结合曲率标定关系式,可以实现对纹理的检测,同时完成二维形状的表面形状重构。同时利用充气软体手指对鸡蛋、纸巾、泡泡纸硬度不同的物体按压实验,记录按压过程中不同充气状态软体手指的光功率损耗及谐振波长,结合标定关系式和硬度定义式,可以确定纸巾和泡泡纸的硬度,完成了区分物体的任务。综上,本文实现了软体手指设计及制作,并基于光纤光栅传感器实现了触觉系统物体识别功能,完成了软体手指触觉传感系统的设计。