[发明专利]基于光纤触觉感知的智能仿生传感系统

权利要求书

1.基于光纤触觉感知的智能仿生传感系统，其特征在于，包括，光纤仿生传感器、光路子系统和触觉信号智能处理子系统；

所述光纤仿生传感器用于获取被测物体的触觉信号，并将所述触觉信号进行转换；

所述光路子系统用于根据转换后的所述触觉信号获得触觉光信号，根据所述触觉光信号获得所述被测物体的表面温度，并将所述触觉光信号传递至所述触觉信号智能处理子系统；

所述触觉信号智能处理子系统用于根据所述触觉光信号识别所述被测物体的软硬度和表面粗糙度。

2.根据权利要求1所述的基于光纤触觉感知的智能仿生传感系统，其特征在于，

所述光纤仿生传感器包括类指纹式接触层与柔性传感层；

所述类指纹式接触层用于获取所述触觉信号，并将所述触觉信号传递至所述柔性传感层；

所述柔性传感层用于将所述温度信号、压力信号与振动信号进行转换。

3.根据权利要求2所述的基于光纤触觉感知的智能仿生传感系统，其特征在于，

所述柔性传感层包括PDMS封装层与微纳光纤耦合器；

所述PDMS封装层用于将所述触觉信号传递至所述微纳光纤耦合器；

所述微纳光纤耦合器包括微纳光纤耦合器端口Ⅰ、微纳光纤耦合器端口Ⅱ、微纳光纤耦合器端口Ⅲ、微纳光纤耦合器端口Ⅳ；

所述微纳光纤耦合器用于将所述所述触觉信号进行转换。

4.根据权利要求3所述的基于光纤触觉感知的智能仿生传感系统，其特征在于，

所述触觉信号包括温度信号、压力信号与振动信号；

所述微纳光纤耦合器将所述温度信号转化为所述微纳光纤耦合器中光的特征波长漂移；

所述微纳光纤耦合器将所述压力信号与振动信号转换为所述微纳光纤耦合器的弯曲应变。

5.根据权利要求4所述的基于光纤触觉感知的智能仿生传感系统，其特征在于，

所述光路子系统包括ASE宽谱光源、50/50光纤耦合器、光谱分析仪、窄带带通滤波器、第一光电探测器、第二光电探测器和数字采集卡；

所述ASE宽谱光源通过所述微纳光纤耦合器端口Ⅰ与所述光纤仿生传感器连接，用于输出宽带光束至所述光纤仿生传感器；

所述50/50光纤耦合器通过所述微纳光纤耦合器端口Ⅲ与所述光纤仿生传感器连接；

所述50/50光纤耦合器包括50/50光纤耦合器输出端口Ⅰ与50/50光纤耦合器输出端口Ⅱ；

所述光谱分析仪通过所述50/50光纤耦合器输出端口Ⅰ与所述50/50光纤耦合器连接，所述光谱分析仪用于基于所述光的特征波长漂移检测所述被测物体的表面温度；

所述窄带带通滤波器通过所述50/50光纤耦合器输出端口Ⅱ与所述50/50光纤耦合器连接，所述窄带带通滤波器还通过所述微纳光纤耦合器端口Ⅳ与所述光纤仿生传感器连接；

所述窄带带通滤波器与所述数字采集卡之间分别通过所述第一光电探测器与所述第二光电探测器连接，所述数字采集卡用于采集所述第一光电探测器输出的第二触觉光信号与所述第二光电探测器输出的第一触觉光信号，并传递至所述触觉信号智能处理子系统。

6.根据权利要求5所述的基于光纤触觉感知的智能仿生传感系统，其特征在于，

所述光路子系统中的光信号路径为：

所述宽谱光源输出宽带光束，经过所述微纳光纤耦合器端口Ⅰ输入至所述光纤仿生传感器，在所述光纤仿生传感器中所述宽带光束被分束为第一光束与第二光束，所述第一光束从所述微纳光纤耦合器端口Ⅲ输出至所述50/50光纤耦合器又被分束为第三光束与第四光束，所述第三光束通过所述50/50光纤耦合器输出端口Ⅰ输出进入所述光谱分析仪OSA，用于通过监测所述特征波长漂移，来检测所述被测物体的表面温度；所述第四光束通过所述50/50光纤耦合器输出端口Ⅱ输出进入所述窄带带通滤波器后进入所述第二光电探测器，获取所述第一触觉光信号；所述第二光束通过所述微纳光纤耦合器端口Ⅳ输出进入所述窄带带通滤波器后进入所述第一光电探测器，获取所述第二触觉光信号，所述第一触觉光信号与所述第二触觉光信号均被所述数字采集卡采集。