基于光波导的蜘蛛网实现韧性冲击检测与定位
信号处理
2025-07-01 v1 机器人学
摘要
蜘蛛利用其网状结构捕获和定位猎物，同时进行更一般的环境感知，通过振动实现。以此为灵感，本文提出一种蜘蛛网-inspired光波导系统，用于韧性冲击检测与定位。该结构由六根透明热塑性聚氨酯 (TPU) 波导呈辐射状排列，由螺旋 TPU 线互连，模拟 orb spider 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失，实现实时检测。我们系统地表征了单个波导，分析关键参数如张力、冲击位置和断裂角度，以优化振动响应。通过受控实验验证了整个系统，显示相邻两个辐射方向之间振动传递延迟为 5 ms，增强了定位能力。我们演示了一个利用时延分析的鲍森冲击检测与定位算法，能够即使在传感器故障情况下也实现可靠的事件识别。该研究突显了仿生光波导结构在自适应感知中的潜力，适用于柔性机器人、结构监测和环境感知等应用。
引用
@article{arxiv.2506.22472,
title = {Optical Waveguide-based Spider Web Enables Resilient Impact Detection and Localization},
author = {Dylan Wilson and Marco Pontin and Peter Walters and Perla Maiolino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.22472},
year = {2025}
}