A Novel Shape Reconstruction Technique Using Flexible Differential Inductive Sensor Array

doi:10.1109/tim.2026.3742085

A Novel Shape Reconstruction Technique Using Flexible Differential Inductive Sensor Array

2026-10-19

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DOI：10.1109/tim.2026.3742085

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在机器人技术、生物医学工程和结构健康监测等领域，精确的形状感知对于机器人引导和基础设施评估等任务至关重要。然而，在感知复杂几何形状并进行数据采集时保持高精度仍面临挑战。本研究介绍了一种柔性差分电感传感器阵列，用于二维形状感知与重构。该系统采用两片基于FPCB的电感传感器条带，以固定间距分离，通过相对电感变化测量曲率。差分设计抑制了背景噪声并提高了信噪比。通过开发三维有限元模型（FEM）进行可行性及参数研究，实现了传感器阵列的优化。仿真结果表明，发射线圈与接收线圈间距越小，可测曲率的动态范围越大；而间距越大，则对大曲率的测量分辨率越高。为进行实验验证与演示，制作了一套原型系统，包括3D打印的柔性支架、微型电路系统及形状重构算法。结果显示，该系统可测量弧形，对于40 mm至100 mm曲率半径的平均最大位置误差为1.97%，对于40 mm至400 mm曲率半径的平均最大位置误差为2.45%。系统在两种不规则形状上测试，平均误差为1.25%。其能力还通过凹陷管道结构的3D几何重构进一步验证。这些结果突显了该系统的高精度、优越分辨率和良好的适应性，为优化形状感知提供了有价值的见解与进展。

Keyword:

Inductive sensing

flexible sensor array

shape reconstruction and sensing

curvature measurement

nondestructive evaluation

structure health monitoring

A Novel Shape Reconstruction Technique Using Flexible Differential Inductive Sensor Array

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