CN104476533A - 主从操控的柔性连续体机器人装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

主从操控的柔性连续体机器人装置及其控制方法，属于机器人技术领域。该装置包括操纵臂、机械臂和控制系统。机械臂是一种仿象鼻的柔性臂，采用螺旋传动的多个柔性杆实现弯曲，系统可以模仿操作者对操纵臂的操控动作来实现机械臂完成相同动作，从而达到对机械臂的简单直观操控。本发明装置利用操纵臂和机械臂结构相似的特点，结合传感器和控制器实现了比较直观的主从操控：通过缩小比例的操纵臂来对机械臂进行操控；有效减小操控难度，适合远程遥操作。本发明所述的主从操控的柔性连续体机器人装置能够向多个方向弯曲和伸缩，抓取、操作与避障功能独特，具有广泛的应用前景。

Description

主从操控的柔性连续体机器人装置及其控制方法

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种主从操控的柔性连续体机器人装置的结构与控制方法设计。

背景技术

象鼻、章鱼触手以及蛇是一类非常独特的生物体结构，能够向多个方向弯曲，具有很好的柔性，并且具有较强的抓取、操作和避障功能。美国、英国、德国等各国均在柔性连续体机器人领域有诸多研究成果，已经有一些柔性机械装置被研制出来，例如Clemson大学的OctArm机械臂、OC Robotics公司的蛇形机器人、Festo公司的气动象鼻手、Vanderbilt大学的多脊柱蛇形机器人等。

已有一种仿象鼻机械臂单元装置(中国发明专利，CN103895012A)包括基座、多个人工肌肉组件、多个中间件、多个弹簧、末端件和柔性罩；人工肌肉组件包括驱动器、传动机构和柔性螺杆组件。该装置具有多个自由度，能够向多个方向弯曲和伸缩，可以做出各种弯曲的空间形状。比较成熟的传统工业机器人控制方式一般采用操作面板或计算机离线编程，对于这种柔性连续体机器人的控制不够直观，尤其是当柔性连续体机器人驱动电机数量较多时，控制难度大，需要复杂的机器人运动学模型，且机器人运动学逆解不唯一。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种主从操控的柔性连续体机器人装置，具有多个自由度，能够向多个方向弯曲和伸缩，抓取、操作与避障功能独特，具有较好的柔性；同时实现比较直观、方便的主从操控，降低控制难度，适合远程遥操作，解决仿象鼻机械臂控制问题。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种主从操控的柔性连续体机器人装置，包括机械臂；

所述机械臂包括n个机械臂单元，n为自然数；

所述机械臂单元包括基座、3个人工肌肉组件、至少2个中间件和一个末端件；所述人工肌肉组件包括驱动器、传动机构和柔性螺杆组件；所述柔性螺杆组件包括主动柔性杆和螺杆；所述驱动器与基座固接，所述驱动器的输出轴与传动机构的输入轴相连，所述传动机构的输出轴与主动柔性杆的一端相连，所述主动柔性杆的另一端与螺杆的一端相连；所述螺杆与末端件形成螺纹传动关系；所述中间件设置在基座和末端件之间，多个中间件沿主动柔性杆方向依次布置，所述中间件上有3个圆周均布的通孔，所述每个主动柔性杆分别依次穿过各中间件的通孔，相邻中间件之间至少设置一个第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别连接两个相邻中间件；

各个所述机械臂单元的基座固接在一起，从基座向外依次称机械臂单元为第1级、第2级……第n级；第2级的主动柔性杆穿过第1级的所有中间件的中心孔，第3级的主动柔性杆依次穿过第1级的所有中间件的中心孔、第2级的所有中间件的中心孔……以此类推，第n级的主动柔性杆依次穿过第1级的所有中间件的中心孔、第2级的所有中间件的中心孔……第n-1级的所有中间件的中心孔；相邻两级机械臂单元的中间件沿其圆周方向偏转一个角度α；

其特征在于：

所述机械臂单元还包括3个第一挡块、3个第一位移传感器；在机械臂单元中，所述第一挡块活动套接在螺杆的另一端上，所述第一位移传感器安装在末端件和第一挡块之间，采集末端件与第一挡块之间的位移变化量；

主从操控的柔性连续体机器人装置还包括操纵臂和控制系统；

所述操纵臂包括n个操纵臂单元；

所述操纵臂单元包括底座、3个被动柔性杆、3个第二挡块、3个第二位移传感器、至少2个中间板、第二弹簧和一个末端板；所述被动柔性杆的一端固定连接在底座上，被动柔性杆的另一端固定连接第二挡块；所述中间件设置在底座和末端板之间，多个中间板沿被动柔性杆方向依次布置，所述中间板上有3个圆周均布的通孔，所述每个被动柔性杆分别依次穿过各中间板的通孔，相邻中间板之间至少设置一个第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别连接两个相邻中间板；所述被动柔性杆穿过末端板，所述第二位移传感器安装在末端板和第二挡块之间，采集末端板与第二挡块之间的位移变化量；

各个所述操纵臂单元串联布置，从底座向外依次称操纵臂单元为第1级、第2级……第n级，前一级的末端板与后一级的底座固接；相邻两级操纵臂单元的中间板沿其圆周方向偏转一个角度α，且α大于零、小于120度。

所述控制系统包括控制模块和多个电机驱动模块；控制模块包括多个第一位移输入端、多个第二位移输入端、多个驱动输出端和复位端；控制模块的复位端连接复位信号；不同的控制模块的驱动输出端与对应的电机驱动模块的输入端分别连接，不同的电机驱动模块的输出端与对应的电机的引线分别连接；不同的第一位移传感器的信号引出端与控制模块上对应的第一位移输入端分别连接；不同的第二位移传感器的信号引出端与控制模块上对应的第二位移输入端分别连接；所述的控制模块运行控制程序，利用来自多个第一位移传感器和多个第二位移传感器的各种信号，发出指令通过电机驱动模块驱动电机转动，实现机械臂模仿操纵臂的运动功能。

本发明所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述被动柔性杆采用易弯曲且不易伸缩的杆状、管状或丝状杆件；主动柔性杆采用易弯曲且不易伸缩的杆状、管状或丝状杆件。优选地，所述被动柔性杆采用易弯曲且不易伸缩的塑料或金属杆件，所述主动柔性杆采用易弯曲且不易伸缩的塑料或金属杆件。

本发明所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述驱动器采用电机、液压缸或气缸。

本发明所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述角度α为60度。

本发明所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述的控制模块采用计算机、PLD、CPLD、PLC、单片机、DSP和FPGA中一种或几种的组合，控制模块内含有A/D转换子模块。

本发明所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述的操纵臂单元还包括用于锁定被动柔性杆相对末端板位置的锁定机构。

本发明所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述锁定机构包括锁定板和第三弹簧，所述锁定板活动连接在末端板上，所述第三弹簧的两端分别连接锁定板和末端板，所述锁定板活动接触被动柔性杆。

本发明提供的一种采用主从操控的柔性连续体机器人装置的控制方法，其特征在于：令操纵臂的各级第二位移传感器的信号为x_ij，i为操纵臂单元的序号，j为被动柔性杆的序号，i、j为自然数；令机械臂的各级第一位移传感器的信号为y_ij，i也为对应机械臂单元的序号，j也为对应主动柔性杆的序号；令k为预设系数；y_ij0是机械臂在初始位置的各级第一位移传感器的信号；该方法采用如下步骤：

a)控制模块读取x_ij，y_ij；

b)计算z_ij＝kx_ij-y_ij；

c)如果z_ij＝0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机停转；如果z_ij>0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机正转，延迟一个预定的小时间段⊿t；如果z_ij<0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机反转，延迟一个预定的小时间段⊿t；

d)如果控制模块的复位端接收到复位信号，则进行步骤e)；否则进行步骤a)；

e)如果y_ij不等于预设的y_ij0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机转动，使得y_ij变化到y_ij0。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：

本发明提供的主从操控的柔性连续体机器人装置利用操纵臂和机械臂结构相似的特点，结合传感器和控制器实现了比较直观的主从操控，解决了复杂的仿象鼻机械臂控制难题，通过缩小比例的操纵臂来对较大尺寸的机械臂进行操控，可以有效减轻操作者的工作量，同时给远程遥操作奠定了基础。通过锁定与解锁操纵臂来实现各级位置和姿态的固定，方便操作。本发明所述的主从操控的柔性连续体机器人装置具有多个自由度，能够向多个方向弯曲和伸缩，抓取、操作与避障功能独特，具有较好的柔性，本发明装置具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明提供的主从操控的柔性连续体机器人装置的一种实施例的立体视图。

图2是图1所示实施例中操纵臂单元的立体视图。

图3是图1所示实施例中操纵臂单元弯曲时的立体视图。

图4是多级主从操控的柔性连续体机器人装置中操纵臂的一种实施例的立体视图。

图5是锁定机构的立体视图。

图6是锁定机构处于锁定状态的示意图。

图7是锁定机构处于解锁状态的示意图。

图8是图4所示实施例中多级操纵臂弯曲时的立体视图。

图9是多级主从操控的柔性连续体机器人装置中机械臂的一种实施例的侧视图。

图10是图9所示实施例的剖视图。

图11是图9所示实施例的立体视图。

图12是本发明提供的主从操控的柔性连续体机器人装置控制系统的程序流程图。

在图1至图12中：

1－基座，                     2－驱动器，                3－传动机构，

4－联轴器，                   51－主动柔性杆，           52－螺杆，

6－中间件，                   7－第一弹簧，              8－末端件，

81－第一挡块，                11－第一位移传感器，

12－底座，                    13－被动柔性杆，           14－中间板，

15－第二弹簧，                16－第二位移传感器，       17－第二挡块，

18－末端板，                  19－第三弹簧，             20－锁定板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步详细说明本发明的具体结构、工作原理及工作过程。

本发明的主从操控的柔性连续体机器人装置的一种实施例如图1所示，包括操纵臂、机械臂和控制系统；

所述操纵臂，如图2、图3、图4所示，包括n个操纵臂单元，n为自然数；本实施例中n取2；

所述操纵臂单元包括底座12、3个被动柔性杆13、3个第二挡块17、3个第二位移传感器16、至少2个中间板14、第二弹簧15和一个末端板18；所述被动柔性杆13的一端固定连接在底座12上，被动柔性杆13的另一端固定连接第二挡块17；所述中间件14设置在底座12和末端板18之间，多个中间板14沿被动柔性杆13方向依次布置，所述中间板14上有3个圆周均布的通孔，所述每个被动柔性杆13分别依次穿过各中间板14的通孔，相邻中间板14之间至少设置一个第二弹簧15，所述第二弹簧15的两端分别连接两个相邻中间板14；所述被动柔性杆13穿过末端板18，所述第二位移传感器16安装在末端板18和第二挡块17之间，采集末端板18与第二挡块17之间的位移变化量；

各个所述操纵臂单元串联布置，如图8所示，从底座向外依次称操纵臂单元为第1级、第2级……第n级，前一级的末端板与后一级的底座12固接；相邻两级操纵臂单元的中间板14沿其圆周方向偏转一个角度α，且α大于零、小于120度。

所述机械臂，如图9、图10、图11所示，包括n个机械臂单元；

所述机械臂单元包括基座1、3个人工肌肉组件、3个第一挡块81、3个第一位移传感器11、至少2个中间件6和一个末端件8；所述人工肌肉组件包括驱动器2、传动机构3和柔性螺杆组件；所述柔性螺杆组件包括主动柔性杆51和螺杆52；所述驱动器2与基座1固接，所述驱动器2的输出轴与传动机构3的输入轴相连，所述传动机构3的输出轴与主动柔性杆的一端相连，所述主动柔性杆51的另一端与螺杆52的一端相连；所述第一挡块81活动套接在螺杆的另一端上，所述螺杆与末端件形成螺纹传动关系；所述中间件设置在基座1和末端件8之间，多个中间件6沿主动柔性杆方向依次布置，所述中间件6上有3个圆周均布的通孔，所述每个主动柔性杆51分别依次穿过各中间件6的通孔，相邻中间件6之间至少设置一个第一弹簧7，所述第一弹簧7的两端分别连接两个相邻中间件6；所述第一位移传感器11安装在末端件和第一挡块81之间，采集末端件与第一挡块81之间的位移变化量；

各个所述机械臂单元的基座1固接在一起，从基座向外依次称机械臂单元为第1级、第2级；第2级的主动柔性杆穿过第1级的所有中间件6的中心孔，相邻两级机械臂单元的中间件6沿其圆周方向偏转一个角度α；本实施例中α取60度。

所述控制系统包括控制模块和多个电机驱动模块；控制模块包括多个第一位移输入端、多个第二位移输入端、多个驱动输出端和复位端；控制模块的复位端连接复位信号；不同的控制模块的驱动输出端与对应的电机驱动模块的输入端分别连接，不同的电机驱动模块的输出端与对应的电机的引线分别连接；不同的第一位移传感器11的信号引出端与控制模块上对应的第一位移输入端分别连接；不同的第二位移传感器16的信号引出端与控制模块上对应的第二位移输入端分别连接；所述的控制模块运行控制程序，利用来自多个第一位移传感器11和多个第二位移传感器16的各种信号，发出指令通过电机驱动模块驱动电机转动，实现机械臂模仿操纵臂的运动功能。

所述被动柔性杆采用易弯曲且不易伸缩的杆状、管状或丝状杆件；主动柔性杆采用易弯曲且不易伸缩的杆状、管状或丝状杆件；所述被动柔性杆优选采用易弯曲且不易伸缩的塑料或金属杆件，所述主动柔性杆优选采用易弯曲且不易伸缩的塑料或金属杆件。

本发明所述被动柔性杆采用塑料或金属，所述主动柔性杆采用塑料或金属。本实施例中，所述被动柔性杆和主动柔性杆均采用聚四氟乙烯。

本发明中，所述驱动器2采用电机、液压缸或气缸。本实施例中，所述驱动器2采用电机。

本发明中，所述的控制模块采用计算机、PLD、CPLD、PLC、单片机、DSP和FPGA中一种或几种的组合，控制模块内含有A/D转换子模块。本实施例中，所述的控制模块采用单片机，例如Arduino单片机，控制模块内含有A/D转换子模块。

本实施例中，所述的操纵臂单元还包括用于锁定被动柔性杆相对末端板位置的锁定机构，如图5、图6、图7所示。所述锁定机构包括锁定板20和第三弹簧19，所述锁定板20活动连接在末端板18上，所述第三弹簧19的两端分别连接锁定板20和末端板18，所述锁定板20活动接触被动柔性杆13。

本实施例中，采用所述的主从操控的柔性连续体机器人装置的控制方法，令操纵臂的各级第二位移传感器的信号为x_ij，i为操纵臂单元的序号，j为被动柔性杆的序号，i、j为自然数；令机械臂的各级第一位移传感器11的信号为y_ij，i也为对应机械臂单元的序号，j也为对应主动柔性杆的序号；令k为预设系数；y_ij0是机械臂在初始位置的各级第一位移传感器11的信号；该方法采用如下步骤(如图12所示)：

a)控制模块读取x_ij，y_ij；

b)计算z_ij＝kx_ij-y_ij；

c)如果z_ij＝0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机停转；如果z_ij>0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机正转，延迟一个预定的小时间段⊿t；如果z_ij<0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机反转，延迟一个预定的小时间段⊿t；

d)如果控制模块的复位端接收到复位信号，则进行步骤e)；否则进行步骤a)；

e)如果y_ij不等于预设的y_ij0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机转动，使得y_ij变化到y_ij0。

下面结合附图介绍主从操控的柔性连续体机器人装置实施例的工作原理。

操作者旋转操纵臂第一级锁定板20使锁定板20不再接触被动柔性杆13，从而实现柔性杆的解锁；然后抓住操纵臂的第一级末端板18，将其相对于第一级底座12变换位置和姿态，三根第一级被动柔性杆13会相应的伸长或缩短一段距离，每个被动柔性杆的第二位移传感器16采集到相应的位移变化量x_ij，反馈信号给控制模块，其中i为操纵臂单元的序号，j为被动柔性杆的序号，i＝1、2，j＝1、2、3。操作者放开锁定板20，第三弹簧19使其恢复接触被动柔性杆13，从而实现柔性杆的再次锁定。针对第二级，操作者重复针对第一级的操作，使第二级末端板18相对第二级底座12变换到希望的位置和姿态，第二级的各第二位移传感器16采集到相应的位移变化量并反馈给控制模块。

机械臂中的第一位移传感器11采集各级第一挡块81相对于末端件的相应初始位移变化量y_ij，反馈信号给控制系统，i也为对应机械臂单元的序号，j也为对应主动柔性杆的序号。令k为预设系数，本实施例中由于操纵臂和机械臂尺寸相同，故设k＝1。y_ij0是机械臂在初始位置的各级第一位移传感器11的信号，本实施例中以机械臂伸直且第一挡块81接触末端件作为初始状态，因此y_ij0＝0；控制模块计算z_ij＝kx_ij-y_ij；如果z_ij＝0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机停转；如果z_ij>0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机正转，延迟一个预定的小时间段⊿t；如果z_ij<0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机反转，延迟一个预定的小时间段⊿t，本实施例中设⊿t＝100ms。

如果控制模块的复位端没有接收到复位信号，则重复上述过程。

如果控制模块的复位端接收到复位信号，则进行复位：如果y_ij不等于预设的y_ij0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机转动，使得y_ij变化到y_ij0。

对机械臂的运动原理简述如下：

本实施例中的机械臂最初位于如图1所示的伸直状态中，第一人工肌肉组件中的电机转动，通过传动机构带动第一主动柔性杆转动，传递扭矩至相应的螺杆(称为第一螺杆)，通过螺纹传动实现末端件与基座之间沿该主动柔性杆中心线方向的距离变化(减小或变大)，从而实现第一人工肌肉的收缩或舒展，当第一人工肌肉收缩时，由于第二、第三人工肌肉并未收缩或舒展，导致机械臂单元装置向第一人工肌肉所在的一侧弯曲。

多个中间件和弹簧起到约束柔性杆，支撑机械臂的作用；

本发明提供的主从操控的柔性连续体机器人装置利用操纵臂和机械臂结构相似的特点，结合传感器和控制器实现了比较直观的主从操控，解决了复杂的仿象鼻机械臂控制难题，通过缩小比例的操纵臂来对较大尺寸的机械臂进行操控，可以有效减轻操作者的工作量，同时给远程遥操作奠定了基础。通过锁定与解锁操纵臂来实现各级位置和姿态的固定，方便操作。本发明所述的主从操控的柔性连续体机器人装置具有多个自由度，能够向多个方向弯曲和伸缩，抓取、操作与避障功能独特，具有较好的柔性，本发明装置具有广泛的应用前景。

Claims (9)

1.一种主从操控的柔性连续体机器人装置，包括机械臂；

所述机械臂包括n个机械臂单元，n为自然数；

每个机械臂单元包括基座(1)、3个人工肌肉组件、至少2个中间件(6)、至少一个第一弹簧(7)和一个末端件(8)；所述人工肌肉组件包括驱动器(2)、传动机构(3)和柔性螺杆组件；所述柔性螺杆组件包括主动柔性杆(51)和螺杆(52)；所述驱动器与基座固接，所述驱动器的输出轴与传动机构的输入轴相连，所述传动机构的输出轴与主动柔性杆的一端相连，所述主动柔性杆的另一端与螺杆的一端相连；所述螺杆与末端件形成螺纹传动关系；所述中间件设置在基座和末端件之间，多个中间件沿主动柔性杆方向依次布置，所述中间件上有3个圆周均布的通孔，所述每个主动柔性杆分别依次穿过各中间件的通孔，相邻中间件之间至少设置一个第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别连接两个相邻中间件；

各个所述机械臂单元的基座固接在一起，从基座向外依次称机械臂单元为第1级、第2级……第n级；第2级的主动柔性杆穿过第1级的所有中间件的中心孔，第3级的主动柔性杆依次穿过第1级的所有中间件的中心孔、第2级的所有中间件的中心孔……以此类推，第n级的主动柔性杆依次穿过第1级的所有中间件的中心孔、第2级的所有中间件的中心孔……第n-1级的所有中间件的中心孔；相邻两级机械臂单元的中间件沿其圆周方向偏转一个角度α；

其特征在于：

所述机械臂单元还包括3个第一挡块(81)和3个第一位移传感器(11)；在机械臂单元中，所述第一挡块活动套接在螺杆的另一端上，所述第一位移传感器安装在末端件和第一挡块之间，采集末端件与第一挡块之间的位移变化量；

主从操控的柔性连续体机器人装置还包括操纵臂和控制系统；

所述操纵臂包括n个操纵臂单元；

每个所述操纵臂单元包括底座(12)、3个被动柔性杆(13)、3个第二挡块(17)、3个第二位移传感器(16)、至少两个中间板(14)、至少一个第二弹簧(15)和一个末端板(18)；所述被动柔性杆的一端固定连接在底座上，被动柔性杆的另一端固定连接第二挡块；所述中间件设置在底座和末端板之间，多个中间板沿被动柔性杆方向依次布置，所述中间板上有三个个圆周均布的通孔，所述每个被动柔性杆分别依次穿过各中间板的通孔，相邻中间板之间至少设置一个第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别连接两个相邻中间板；所述被动柔性杆穿过末端板，所述第二位移传感器安装在末端板和第二挡块之间，采集末端板与第二挡块之间的位移变化量；

各个所述操纵臂单元串联布置，从底座向外依次称操纵臂单元为第1级、第2级……第n级，前一级的末端板与后一级的底座固接；相邻两级操纵臂单元的中间板沿其圆周方向偏转一个角度α，且α大于零、小于120度。

所述控制系统包括控制模块和多个电机驱动模块；控制模块包括多个第一位移输入端、多个第二位移输入端、多个驱动输出端和复位端；控制模块的复位端连接复位信号；不同的控制模块的驱动输出端与对应的电机驱动模块的输入端分别连接，不同的电机驱动模块的输出端与对应的电机的引线分别连接；不同的第一位移传感器的信号引出端与控制模块上对应的第一位移输入端分别连接；不同的第二位移传感器的信号引出端与控制模块上对应的第二位移输入端分别连接；所述的控制模块运行控制程序，利用来自多个第一位移传感器和多个第二位移传感器的各种信号，发出指令通过电机驱动模块驱动电机转动，实现机械臂模仿操纵臂的运动功能。

2.如权利要求1所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述被动柔性杆采用易弯曲且不易伸缩的杆状、管状或丝状杆件；主动柔性杆采用易弯曲且不易伸缩的杆状、管状或丝状杆件。

3.如权利要求2所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述被动柔性杆采用易弯曲且不易伸缩的塑料或金属杆件，所述主动柔性杆采用易弯曲且不易伸缩的塑料或金属杆件。

4.如权利要求1所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述驱动器(2)采用电机、液压缸或气缸。

5.如权利要求1所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述角度α为60度。

6.如权利要求1所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述的控制模块采用计算机、PLD、CPLD、PLC、单片机、DSP和FPGA中的一种或几种的组合，控制模块内含有A/D转换子模块。

7.如权利要求1所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述的操纵臂单元还包括用于锁定被动柔性杆相对末端板位置的锁定机构。

8.如权利要求7所述的主从操控的柔性连续体机器人装置，其特征在于：所述锁定机构包括锁定板(20)和第三弹簧(19)，所述锁定板活动连接在末端板上，所述第三弹簧的两端分别连接锁定板和末端板，所述锁定板活动接触被动柔性杆。

9.一种采用权利要求1所述的主从操控的柔性连续体机器人装置的控制方法，其特征在于：令操纵臂的各级第二位移传感器的信号为x_ij，i为操纵臂单元的序号，j为被动柔性杆的序号，i、j为自然数；令机械臂的各级第一位移传感器的信号为y_ij，i也为对应机械臂单元的序号，j也为对应主动柔性杆的序号；令k为预设系数；y_ij0是机械臂在初始位置的各级第一位移传感器的信号；该方法采用如下步骤：

a)控制模块读取x_ij，y_ij；

b)计算z_ij＝kx_ij-y_ij；

c)如果z_ij＝0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机停转；如果z_ij>0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机正转，延迟一个预定的小时间段⊿t；如果z_ij<0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机反转，延迟一个预定的小时间段⊿t；

d)如果控制模块的复位端接收到复位信号，则进行步骤e)；否则进行步骤a)；

e)如果y_ij不等于预设的y_ij0，则通过电机驱动模块使得第i级机械臂单元的第j个主动柔性杆的相应电机转动，使得y_ij变化到y_ij0。