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基于光纤布拉格光栅的精细化多维力触觉传感器结构设计与仿真研究

2021-12-13曾佳欣熊鹏文龚思瑾

中国测试 2021年11期

曾佳欣,熊鹏文,,张 强,龚思瑾,黄 鑫

(1.南昌大学信息工程学院,江西 南昌 330031; 2.东南大学仪器科学与工程学院,江苏 南京 210096)

0 引 言

微创手术是指将手术器具通过一个极小的切口运送到人体内切除病理组织的现代手术,例如胸腔穿刺引流手术便是在人体胸腔内积液过多时通过专业的穿刺引流针将积液抽取出来的精细化微创手术[1]。在实际操作时,微创手术尚有一些缺点使其在医院里难以实施,如手术中使用的细长器械会降低医生对接触力的感知能力,并且实操中手术器械所受的力来自不同的方向,若不能准确感知手术中各方向的接触力信息,就难以实现手术仪器的精准操作,此时我们需要用到多维力触觉传感器;多维力触觉传感器指一种能同时测量两个方向以上力分量的传感器,相对单维力传感器可测得更加丰富的接触力信息,通过多维力触觉传感器医生能得到更精准的接触力信息,更好判断自身所施加力是否合适,手术的安全性也大大提升。

近年来,多维力触觉传感器和电子皮肤触觉传感器以其广泛的用途和巨大的市场取得了极大的发展,有了很多的成果。宋爱国[2]概述了近50年来机器人触觉传感技术的发展情况,并对现有触觉传感技术进行了总结;邱澜[3]等总结了机器人可延展柔性电子皮肤的研究进展;张津源[4]提出了基于三维多孔微结构复合导电材料的新型触/压觉传感器;胡广宇[5]提出了极端环境下多维力触觉传感器基于线性方法的容错解耦方法及利用非线性BP神经网络进行信号补偿的容错解耦算法;……

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