[发明专利]一种基于光纤弯曲传感器的软体致动器

权利要求书

1.一种基于光纤弯曲传感器的软体致动器，其特征在于：

所述软体致动器(18)为表面具有波纹结构的类圆柱体，其包括硅胶壳体、两个腔体机构及光纤弯曲传感器(8)，所述腔体机构及所述光纤弯曲传感器(8)设置在所述硅胶壳体内，所述硅胶壳体用于固定所述腔体机构及所述光纤弯曲传感器(8)之间的相对位置；所述光纤弯曲传感器(8)位于两个所述腔体机构之间；

所述腔体机构呈半圆柱状，其包括硅胶腔室(4)，所述硅胶腔室(4)远离所述光纤弯曲传感器(8)的表面上形成有波纹褶皱，且波纹褶皱的最大处螺栓缠绕有凯夫拉纤维线(2)；所述光纤弯曲传感器(8)包括PMMA塑料光纤(15)，所述PMMA塑料光纤(15)的表面受到压力时，其产生的轴向变形大于径向变形，如此使得所述光纤弯曲传感器(8)在进行弯曲测量时不受压力的影响。

2.如权利要求1所述的基于光纤弯曲传感器的软体致动器，其特征在于：所述腔体机构还包括玻璃纤维布(1)，所述玻璃纤维布(1)贴在所述硅胶腔室(4)朝向所述光纤弯曲传感器(8)的表面上。

3.如权利要求1所述的基于光纤弯曲传感器的软体致动器，其特征在于：所述腔体机构包括进气管(3)，所述进气管(3)连接于所述硅胶腔室(4)的一端，且所述进气管(3)与所述硅胶腔室(4)相连通。

4.如权利要求1所述的基于光纤弯曲传感器的软体致动器，其特征在于：所述硅胶腔室(4)是采用无毒的硅胶材料制成的。

5.如权利要求1-4任一项所述的基于光纤弯曲传感器的软体致动器，其特征在于：所述光纤弯曲传感器(8)包括遮光热缩管(13)、光电二极管(12)及LED发射管(10)，所述光电二极管(12)、所述LED发射管(10)及所述PMMA塑料光纤(15)均被包裹在所述遮光热缩管(13)内；所述PMMA塑料光纤(15)的两端分别连接所述LED发射管(10)及所述光电二极管(12)。

6.如权利要求5所述的基于光纤弯曲传感器的软体致动器，其特征在于：所述PMMA塑料光纤(15)的表面是经过打磨的，由此破坏所述PMMA塑料光纤(15)的外包层的光密介质，使得光在所述PMMA塑料光纤(15)中传播时不能进行完整的全反射。

7.如权利要求6所述的基于光纤弯曲传感器的软体致动器，其特征在于：所述光纤弯曲传感器(8)整体弯曲时，光自所述PMMA塑料光纤(15)中传播所需产生的反射次数增多，每次反射都会产生损耗，使得所述光电二极管(12)的输出电压减小，经过所述光纤弯曲传感器(8)的电压衰减量为：a＝10log₁₀(V₀/V)；

式中，V为当前所述光电二极管(12)输出的电压；V₀为所述光纤弯曲传感器(8)在自然状态时，该光电二极管(12)的输出电压。

8.如权利要求7所述的基于光纤弯曲传感器的软体致动器，其特征在于：所述软体致动器(18)的电压衰减量a和软体致动器(18)的弯曲角度θ的对应关系式为：a＝αθ+β；式中，α和β为常数。

9.如权利要求5所述的基于光纤弯曲传感器的软体致动器，其特征在于：所述光纤弯曲传感器(8)包括延长导线(17)，所述延长导线(17)连接于所述光电二极管(12)的引脚，以将所述光电二极管(12)的引脚延伸到所述光纤弯曲传感器(8)的另一端。

10.如权利要求1-4任一项所述的基于光纤弯曲传感器的软体致动器，其特征在于：所述软体致动器(18)包括传感器导线(19)，所述传感器导线(19)的一端连接于所述光纤弯曲传感器(8)，另一端位于所述硅胶壳体外部。