一种带透镜的 3D 打印软光学传感器（SOLen）用于机械感知中的光导

增材制造正在使软体机器人拥有日益复杂的几何形状，导致对能够与单材料、一步制造兼容的感测解决方案需求日益增长。软体光学传感器因能够单材料打印而具吸引力，但其性能常因控制不良的光传播（环境耦合、漏光、散射）而受到影响，而常见的缓解措施通常需要多材料界面。本文提出一种 3D 打印软体光学感测方法（SOLen），其中在 Y 形波导前方放置一个打印透镜。感测机制依赖于变形诱导的透镜旋转和焦点位移，将光功率在两个分支之间进行再分配，以生成用于编码运动方向和幅度的差分输出。修改了丙烯酸聚氨酯树脂，加入 Lauryl acrylate 以提高柔性和光透射率。采用单层光学表征用于推导波长相关的折射率和透射率，同时最小化 DLP 层相关制造缺陷。测量的折射率用于仿真设计目标焦距的透镜轮廓，然后以亚毫米精度进行打印。旋转测试表明，可在多个循环中实现可重复的分支选择性信号切换。这些结果为具有新功能的软体光学传感器以及下一代软体机器人建立了可迁移的材料至光学工作流程。