吴英楠
北方工业大学 北京 100144
摘要：本文针对空间曲率传感器的研究价值进行了阐述，接着介绍了空间曲线重建方法和不同的传感器选择，然后总结了空间曲率传感器的应用现状以及存在的问题。最后从方法完善和传感器制作两个方面对空间曲率传感器的研究工作进行了展望
1.引言
与传统机器人相比，连续体机器人展现出了诸多优势，但是在控制连续体机器人的过程中无法对机器人的姿态进行实时的反馈。空间曲率传感器可以给出连续体机器人在运动过程中的每一个位姿的空间坐标，对于连续体机器人的工作有着良好的反馈作用。
2.空间曲线重建方法
根据纯弯梁理论，根据梁理论，梁在弯曲时，上下表面分为凸面和凹面，且两面分别处于张紧和压缩状态，可以通过测量上下表面的纵向应变来推导梁的曲率。图1为纯弯曲下应变传感器的示意图
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由此可以实现空间三维曲线的形状重建。
3.空间曲率传感器存在的问题
（1）目前应变传感部分采用的传感器多为光纤光栅传感器[4,5,6]或金属应变片，光纤光栅传感器的价格较高，需要解调器作为信号输入。而金属应变片则受贴片工艺等问题，无法准确保证计算精度。而MEMS技术作为一种包含了微加工和精密机械技术的超精密加工技术，如果应用于空间曲率传感器的制作，将极大的促进空间曲率传感器的微小化，并大大降低其成本。
（2）目前的曲线重建算法都是将两个测量点间的曲线视为微弧进行计算，即将一个变曲率的空间曲线分解成多段的常曲率空间曲线。当测量点的数量减少、测量点间距增大时，会导致测量点空间坐标的误差增大，反之，为了减小测量点空间坐标的误差时，必须要增加测量点的数量、减小测量点间距，这又导致了成本的增加，对于测量点的数量和测量点空间坐标的精度难以平衡。新的重建方法需要进一步的研究。
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作者简介：吴英楠（1996-），男，汉族，内蒙古赤峰市，硕士研究生，北方工业大学，研究方向：传感器应用于开发