多维力传感器非线性标定方法研究开题报告

全文总字数：6181字

1. 研究目的与意义（文献综述）

背景和意义

随着工业4．0的推进及人工智能技术的迅速发展，智能机器人技术的研究越来越受到各国政府的重视，尤其我国在《中国制造2025))国家战略规划中，明确提出机器人的发展将作为政府优先扶持的领域，机器人产业的布局已提升为国家战略地位。通过人工控制或者根据预先设置的控制程序，机器人可以自主完成各项复杂的操作指令，其主要任务是帮助甚至取代人类执行枯燥或者危险的工作。对机器人来说，其感知能力的优劣制约着机器人技术的发展，如在太空等极端环境中，存在高低温、真空、高辐射、强磁场等现象，严重影响机器人传感器的鲁棒性及稳定性，因此如何从复杂多变的外界环境中获取有用的信息对机器人尤为重要。目前，机器人技术在航空航天、国防军事、资源勘探开发、医疗卫生、家庭娱乐、生产等领域有着重大的使用价值。一般来说，机器人技术到目前发展经历三个阶段，第一阶段为简单示教型机器人，即机器人按照操控者之前设定的步骤程序顺序执行从事工作，广泛应用于汽车制造工业和电子工业自动流水线。第二阶段进入20世纪80年代，伴随着传感技术的发展，出现了具有感知及自适应反馈能力的机器人，能够实时获取作业环境，并根据作业环境及作业对象的变化，引导机器人做出相应的改变。第三阶段是目前处于广泛研究中的智能机器人，其突出特点是拥有多种类型传感器，包括视觉和力触觉等传感器，通过将多传感器信息融合，能充分识别作业环境及作业对象，拥有更加完善的感知能力，以及具有很强的自适应及学习能力。而力触觉是生物体感知外界信息的重要手段之一，也是机器人获取环境和目标对象信息的一种重要知觉形式。广义上触觉包含接触觉、力觉、压觉和滑觉等多种形式，其中接触觉和力觉作为触觉中最基本的特征，能够直接感知环境和目标对象的多种物理性质，从而机器人根据这些获取的信息作出相应的反应。随着传感技术的发展，人们期望机器人感知能力能进一步提升，希望机器人能拥有像生物体皮肤一样的知觉感应反馈能力，并且拥有很强的鲁棒性，以便长时间在复杂的外界环境工作，随着外界环境的变化作出相应的决策。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，有很多触觉传感器的研制方案被提出，但是目前大部分都处于实验室阶段，未投入到实际生产中。而在这个多元化的时代，人工智能将是未来发展的主题，触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能，是满足人工智能发展需求的关键技术之一。

研究现状

2. 研究的基本内容与方案

结合科研项目，主要开展多维力传感器非线性标定方法研究。具体内容是：

（1）掌握力传感器设计原理与方法，以及光纤光栅原理；

（2）采用神经网络解决传感器非线性响应问题；

3. 研究计划与安排

第1-3周：完成文献查阅和英文文献翻译，完成开题报告；

第4-6周：完成传感原理和方法分析，以及传感器设计与制备；

第6-8周：搭建实验系统，完成标定方法分析，及传感器测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]吴朝霞, 吴飞. "光纤光栅传感原理及应用." 国防工业出版社, 北京 (2011): 1-17.

[2] 严普强, 黄长艺. 机械工程测试技术基础. ji xie gong ye chu ban she, 1985.

[3] j. gafford, f. doshi-velez, r. wood, and c. walsh, "machine learning approaches to environmental disturbance rejection in multi-axis optoelectronic force sensors," sensors and actuators a: physical, vol. 248, pp. 78-87, 2016.