电气工程与系统科学 > 信号处理
[提交于 2025年6月20日
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标题: 基于光波导的蜘蛛网实现稳健的冲击检测与定位
标题: Optical Waveguide-based Spider Web Enables Resilient Impact Detection and Localization
摘要: 蜘蛛使用它们的网作为多功能工具,能够捕捉和定位猎物,并通过振动进行更广泛的环境感知。 受其生物功能的启发,我们提出了一种仿蜘蛛网的光学波导系统,用于弹性脉冲检测和定位。 该结构由六个透明热塑性聚氨酯(TPU)波导组成,呈放射状排列并通过螺旋TPU线相互连接,模仿圆网蜘蛛的网。 通过耦合的LED和光电二极管测量由振动引起的光传输损耗,从而实现实时检测。 我们系统地表征了单个波导,分析了张力、脉冲位置和断裂角度等关键参数,以优化振动响应。 通过控制实验验证了整个系统,揭示了相邻半径之间振动传递的5毫秒传播延迟,增强了定位能力。 我们展示了一种利用时间延迟分析的鲁棒脉冲检测和定位算法,在传感器故障的情况下也能实现可靠的事件识别。 本研究突显了仿生光学波导结构在自适应传感中的潜力,适用于软体机器人、结构监测和环境传感等领域。
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