侯 猛，张书文，刘泽华，张锦龙

(河南大学物理与电子学院，河南开封 475001)

0 引言

力传感器是机器人控制系统中最重要的组成部分之一，尤其是机器人关节处，安装于机器人脚腕部时可实现机器人重心倾向感知和平衡状态监测等功能，对机器人受力分析和保持稳定起着不可替代的作用。传统的力学传感器主要有电阻式传感器、电容式传感器等[1]，具有高精度、高灵敏度等特点，广泛应用于各种力学传感领域。但是，传统的电阻式传感器和电容式传感器易受电磁干扰，且易腐蚀、易受高温高压影响，无法在恶劣的环境中正常使用[2]。

随着光纤光栅传感技术的发展，光纤光栅被广泛地应用于应力、温度等传感领域。与电阻式或电容式传感器相比，光纤光栅体积小，且具有抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀等优点，能在复杂环境中使用[3]。采用波分复用和时分复用的方法能在同一根光纤上串连多个光栅，实现大规模阵列化传感，大幅减少了传感器的信号引线数量。由于其独特的性能，国内外学者对光纤光栅传感技术展开了一系列的研究。孙世政等将2根光纤光栅粘贴于十字梁上，设计了一款二维力传感器，实现了受力杆件在水平方向的受力检测，但是没有给出标定坐标系下传感器受力的角度[4]；GUO等提出了一种分离式弹性结构体，将6根FBG粘贴于梁内外表面，实现了多维力传感，但由于FBG粘贴部位变形过小，不易检测[5]；蒋奇等设计了一种Y型梁光纤光栅多维力传感器，但此传感器由于形变小、受浮动梁影响等原因，存在灵敏度低、维间耦合较大等问题[6]。……