1.一种气动柔性关节抓持装置,其特征在于,包括:安装件和连接于所述安装件上的多个抓持机构;所述抓持机构包括与所述安装件连接的第一刚性臂、第一关节驱动器、通过所述第一关节驱动器与所述第一刚性臂连接的第二刚性臂、设置于所述第二刚性臂的软性抓手;所述第一关节驱动器包括第一连接轴、与所述第一刚性臂连接的圆弧状第一刚性壳体、与所述第二刚性臂连接的圆弧状第二刚性壳体、第一充气体,所述第一连接轴用于连接所述第一刚性臂和所述第二刚性臂,所述第一刚性壳体和所述第二刚性壳体相互套设且呈同轴设置,所述第一充气体套设于所述第一刚性壳体或所述第二刚性壳体内,所述第一充气体的一端与所述第一刚性臂或所述第二刚性臂固定连接且该端具有第一进气口,所述第一充气体的另一端能在充气状态下延伸至与所述第二刚性臂或所述第一刚性臂相抵,从而使得所述第二刚性臂相对于所述第一刚性臂运动;
所述第一关节驱动器还包括用于连接所述第一刚性臂和所述第二刚性臂的第一弹性连接件;
所述抓持机构还包括设置于所述第二刚性臂和所述软性抓手之间的第三刚性臂、用于连接所述第二刚性臂和所述第三刚性臂的第二关节驱动器,所述软性抓手设置于所述第三刚性臂远离所述第二关节驱动器的一端;
所述第二关节驱动器包括第二连接轴、与所述第二刚性臂连接的圆弧状的第三刚性壳体、与所述第三刚性臂连接的圆弧状的第四刚性壳体、第二充气体,所述第二连接轴用于连接所述第二刚性臂和所述第三刚性臂,所述第三刚性壳体和所述第四刚性壳体相互套设且同轴设置,所述第二充气体套设于所述第三刚性壳体或所述第四刚性壳体内,所述第二充气体的一端与所述第二刚性臂或所述第三刚性臂固定连接且该端具有第二进气口,所述第二充气体的另一端能在充气状态下延伸至与所述第三刚性臂或所述第二刚性臂相抵,以使得所述第三刚性臂相对于所述第二刚性臂运动。
2.根据权利要求1所述的气动柔性关节抓持装置,其特征在于,所述第一充气体具有所述第一进气口的一端与所述第一刚性臂连接,所述第一刚性臂设有用于与所述第一进气口连通的第一气道。
3.根据权利要求1所述的气动柔性关节抓持装置,其特征在于,所述第二关节驱动器还包括用于连接所述第二刚性臂和所述第三刚性臂的第二弹性连接件。
4.根据权利要求1所述的气动柔性关节抓持装置,其特征在于,所述第二充气体具有所述第二进气口的一端与所述第二刚性臂连接,所述第二刚性臂上设有与所述第二进气口连通的第二气道。
5.根据权利要求1所述的气动柔性关节抓持装置,其特征在于,所述软性抓手为硅胶气囊,所述硅胶气囊具有第三进气口,所述第三刚性臂具有与所述第三进气口连通的第三气道。
6.一种如权利要求1至5中任一项所述的气动柔性关节抓持装置的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
以一对抓持机构为模型,在抓持机构上取第一连接轴的轴心为点A、第二连接轴的轴心为点B、软性抓手抓取物体时力的作用点为点C、拉伸弹簧与第二刚性臂的连接处为点D,构建软性抓手的理论力学模型,所述理论力学模型如下:式中,F1为第一充气体对第二刚性臂的作用力;F2为第二充气体对第二刚性臂和第三刚性臂的作用力;α为第三刚性臂与第二刚性臂的夹角;β为第一刚性臂与第二刚性臂的夹角;
δ为被抓物体的被夹持面与第一刚性臂的夹角;γ为拉伸弹簧与第一刚性臂的夹角;L8为两个抓持机构固定位置间距;L9为被抓物体的尺寸;L7为第三刚性臂的臂长;L6为F2在第三刚性臂的作用点与点C之间的距离;L5为第二刚性臂的臂长;L4为力F2在第二刚性臂的作用点与点A的距离;L3为点A和点D之间的距离;L2为力F1在第二刚性臂的作用点与点A的距离;M3为扭簧的扭力;Fx4为软性抓手受到物体的正压力;Fy4为第三刚性臂受到被抓物体的摩擦力;Fs为拉伸弹簧的拉力;
采集被抓物体的尺寸、重量和摩擦系数并代入所述理论力学模型,以计算出F1、F2,其中,通过被抓物体的重量和摩擦系数可以获得理论力学模型中的Fx4,将F1、F2分别代入如下公式中,从而计算出第一充气体或第二充气体所需要输入的气压P:式中,F为F1或F2,L为第一充气体或第二充气体的受力中心到转矩的距离,θ为膨胀转角,K为厚度为1.5mm的硅胶单位面积拉伸产生的拉力;Li为内壁面距转动中心距离,Lo为外壁面距转动中心距离;H为第一充气体或第二充气体的环宽,Hb为第一充气体或第二充气体的壁厚;D为第一充气体或第二充气体的宽度。
7.根据权利要求6所述的气动柔性关节抓持装置的控制方法,其特征在于,所述理论力学模型中,
式中,L8为两个抓持机构固定位置间距,L9为被抓物体的尺寸,L7为第三刚性臂的臂长,L5为第二刚性臂的臂长,δ为被抓物体的被夹持面与第一刚性臂的夹角。