机械工程学报

作者：孙广开, 张兴硕, 何彦霖, 周康鹏, 祝连庆

单位：1. 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室 北京 100192;2. 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室 北京 100016;3. 天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津 300072

关键词：连续体机器人,精密测量,多芯光纤传感器,三维形状测量,误差分析；

基金：国家自然科学基金(61903041)和北京市科技新星计划(Z191100001119052)资助项目。

针对复杂封闭空间精密操作中连续体机器人三维形状与位置高精度测量问题,提出基于多芯光纤形变传感方程与三维形状重构算法的误差分析及校正方法。基于多芯光纤传感结构特征和三维空间几何变换原理,推演建立了多芯光纤三维形状与位置测量的关键方程和算法。采用关键模型算法驱动方法,系统性地分析了传感光纤关键参数误差、信号解调误差、传感方程与重构算法误差、环境温度变化等对测量精度的影响,确定了主要误差源及其定量影响程度。通过误差溯源,建立了测量系统关键参数标定与误差校正方法。构建了七芯光纤测量实验装置,实验验证了方法有效性。研究结果表明,所提方法可实现系统测量误差溯源、定量分析与校正,有效提高多芯光纤三维形状与位置测量精度,在连续体机器人精密测量领域具有应用价值与前景。

来源：2024年第3期

《机械工程学报》期刊编辑部

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