基于柔性光波导的水下本体感知软体执行器

水下软体执行器在水下生物采样、文物打捞等作业任务中发挥着重要作用,但其本体感知能力不足。传统的水下感知模块存在易受环境温度影响、抗干扰能力弱、体积大和硬度大等缺点,不适用于软体执行器。为了解决这个问题,本文基于一种对温度和电磁干扰不敏感、响应速度较快、线性度较高的柔性光波导传感器来实现一种波纹管结构软体执行器的本体感知功能。首先,在实验室浅水环境中测试了软体执行器检测物体基本物理属性(表面纹理和硬度)的能力;其次,在实验室模拟静水高压环境中(0~30MPa)初步验证该软体执行器在水下3000m典型作业场景应用的可行性。实验结果证明:在浅水环境中,软体执行器可在驱动压力40kPa下感知幅值为1mm的锯齿波纹表面;当驱动压力大于30kPa时,软体执行器可以明显辨别出本体弯曲状态以及3种不同硬度的物体;在静水压0~30MPa下,柔性光波导传感器可以很好地表征软体执行器的不同弯曲状态;当水压增大时,传感器的迟滞性增大,灵敏度降低。以上实验结果表明基于柔性光波导的本体感知软体执行器具备水下原位感知的功能,且在等效水下3000m作业范围内仍具有较好的感知性能。