滑觉感知是智能化机械手的重要组成部分,机械手的滑觉是描述机械手指与被抓取物体间接触状态的物理量,检测这一参量的传感器称之为滑觉传感器,针对滑觉传感器的研究受到越来越多学者的重视。光纤布拉格光栅(FBG)传感器具有易波分复用、空分复用、体积小、损耗小、抗电磁干扰、价格低廉等优点,光纤布拉格光栅的诸多优点使得研制新型滑觉传感器有着重要的意义。本文基于光纤布拉格光栅原理,设计制作了两种光纤滑觉传感单元。以下是本文的主要内容:1.叙述滑觉传感器的国内外研究现状以及传感原理。2.阐述光纤布拉格光栅的传感原理。分析得到光纤布拉格光栅受温度、应变下的传感原理,在光纤布拉格光栅受到应力作用时,只考虑沿着光纤轴向的应力作用,可忽略切向应力对其的影响。并对光纤光栅的交叉敏感问题以及解调方法进行了简要叙述。3.针对物体滑动检测的问题,设计并制作了基于悬臂梁结构的滑觉传感单元,对该滑觉传感器的传感原理进行理论分析,建立了滑动时传感单元的数学模型。该传感单元适用于物体发生位移的滑动感知,通过波长差值的方差分析,可感知物体滑动发生和结束的时刻、滑动方向、滑动速度以及接触力的大小。实验结果表明悬臂梁式传感单元在0.2N～1N的接触力下,对于微小滑动有着良好的检测效果,滑动灵敏度实验值与理论值的平均相对误差为6%,速率比例系数实验值与理论值的平均相对误差为14%,接触力实验值与理论值的平均相对误差为6.6%。4.针对悬臂梁式滑觉传感器无法识别物体滑动趋势的问题,提出通过硅橡胶式滑觉传感单元实现滑动趋势的检测。通过SolidWorks Simulation对其进行仿真分析。实验结果表明该传感器X轴向的灵敏度为70pm/N,实验值与仿真值的平均相对误差为13%;Y轴向的灵敏度为74pm/N,实验值与仿真值的平均相对误差为5.4%。通过一阶导数算法识别摩擦力的突变以实现对滑动趋势的检测。该滑觉传感器可实现滑动角度的判断,实验的平均误差为2.4°。5.设计光纤光栅的滑觉感知解调系统。通过LabVIEW软件开发FBG解调软件,实现数据的采集、显示、存储等功能,并调用MATLAB软件进行数据处理。最后总结了课题的研究情况以及当前的不足,提出了改进的方法和思路,并对未来的工作进行了展望。