本發明提出了一種基于光纖光柵的微創外科手術機器人四維力傳感器，主要由九條光纖布拉格光柵分別粘貼在空心玻璃纖維圓桿上經八條軸向切槽切割后形成的四條窄梁和四條寬梁上構成，并分別負責空心玻璃纖維圓桿2末端執行器所受徑向力Fx和Fy、軸向力Fz和扭矩Mz的測量。為增加力感知的靈敏度，對空心玻璃纖維桿進行了鏤空切割；為了減小各維力之間的耦合，對切割后剩余的四條窄梁的一端根部進行傾斜切削使四條窄梁形成懸臂梁，降低了多維力之間的耦合。此外，針對光纖光柵易受溫度影響的情況，在空心玻璃纖維圓桿外壁同時布置了溫度補償光柵。本發明精度高，不受電磁干擾影響，成本較低。

1.一種基于光纖光柵的微創外科手術機器人四維力傳感器，其特征在于：所述的四維力傳感器由九條光纖布拉格光柵粘貼在空心玻璃纖維圓桿(2)上經切割和切削后形成的窄梁或寬梁上構成，負責空心玻璃纖維圓桿(2)末端執行器所受徑向力、軸向力和力矩的測量，其中徑向力測量為X軸和Y軸兩個方向的力Fx和Fy的測量，軸向力測量為Z軸方向的力Fz的測量，力矩測量為Z方向的扭矩Mz的測量；所述空心玻璃纖維圓桿(2)靠近末端執行工具的位置由八條軸向切槽(61、62、63、64、65、66、67、68)切割出四條軸向的窄梁，順次稱為第一至第四窄梁(71、73、75、77)，四個窄梁間隔90度成正交分布，分別用來粘貼徑向力測量的光纖布拉格光柵，在相鄰兩個窄梁之間的空心玻璃纖維圓桿(2)的桿體部分稱為寬梁，同樣有四個，順次稱為第一至第四寬梁(72、74、76、78)，分別用來粘貼測量Z方向的力Fz和扭矩Mz的光纖布拉格光柵；九條光纖布拉格光柵分別粘貼于空心玻璃纖維圓桿(2)外周，具體的第一FBG(11)沿軸向布置在第一窄梁(71)上，第二FBG(12)沿軸向布置在相對一側的第三窄梁(75)上，第三FBG(21)沿軸向布置在第二窄梁(73)上，第四FBG(22)沿軸向布置在第四窄梁(77)上，第五FBG(31)和第六FBG(32)沿軸向分別布置在相對一側的兩個寬梁(72和76，或74和78)上，第七FBG(41)和第八FBG(42)沿與桿軸向成45°分別布置在另外兩個寬梁(74和78，或72和76)上，第九FBG(5)沿與桿軸向成90°布置在未經切割和切削處的空心玻璃纖維圓桿(2)的桿體上。2.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的微創外科手術機器人四維力傳感器，其特征在于：所述的第一FBG(11)用于測量力Fx正方向的部分；所述的第二FBG(12)用于測量力Fx負方向的部分；所述的第三FBG(21)用于測量力Fy正方向的部分；所述的第四FBG(22)用于測量力Fy負方向的部分；所述的第五FBG(31)和第六FBG(32)同時用于測量力Fz；所述的第七FBG(41)和第八FBG(42)用于測量扭矩Mz；所述的第九FBG(5)用于提供溫度補償。3.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的微創外科手術機器人四維力傳感器，其特征在于：所述四條窄梁(71、73、75和77)的一端根部分別按與軸向成45度夾角切削至貫穿空心玻璃纖維圓桿內外壁，使四條窄梁形成懸臂梁。4.使用權利要求1～3任一項所述的基于光纖光柵的微創外科手術機器人四維力傳感器構成的測量受力的系統，其特征在于包括寬帶光源、光纖環形器、權利要求1～3任一項所述的光纖布拉格光柵陣列構成的四維力傳感器、光纖動態解調儀和計算機：寬帶光源發出的光經過光纖環形器后射入光纖布拉格光柵陣列構成的四維力傳感器，經四維力傳感器采集到測量信號后的光再次返回光纖環形器并進入光纖動態解調儀，計算機通過與光纖動態解調儀通信來獲取檢測到的四維力傳感器中的光纖布拉格光柵的反射光中心波長的變化，以相應的算法來測量玻璃纖維圓桿(2)末端執行器所受實時力和力矩的大小和方向。