CN109648550A - 一种可变刚度的软体机械臂模块及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变刚度的软体机械臂模块，包括设于两侧的两个连接板（1），所述两个连接板（1）之间连接有多个硅胶气囊（2），所述多个硅胶气囊（2）包括设于连接板（1）中部用于产生拮抗作用的变刚度硅胶气囊和均布于连接板（1）周部用于控制变形形状的若干个弯曲硅胶气囊，所述各硅胶气囊（2）上连接有气管，所述连接板（1）上开设有用于让气管通过的管线通过孔（4），所述连接板（1）上设有与另一个软体机械臂模块的连接板相对接的连接结构，以实现多个软体机械臂模块的串联。该软体机械臂模块结构简单，组装方便，运动灵活，其控制方法工作高效，控制精度高。

Description

一种可变刚度的软体机械臂模块及其控制方法

技术领域

本发明涉及软体机械臂制造技术领域，特别是一种可变刚度的软体机械臂模块及其控制方法。

背景技术

对于软体机械臂的可变刚度功能来说，哈尔滨工业大学研发了一种硬度可调的充气式软体机械臂。它用机械设计层面的方法，解决了传统的充气式软体机械臂存在刚度不足的问题。该机械臂包含充气式软体机械臂主体和设置在主体一侧侧壁内的限制层，以及设置在主体一端的气嘴等，用于抓取物体。该发明的不足之处在于设计结构复杂，尤其是气管在限制层内的安装会存在一定的困难；对软体机械臂气囊和用于变刚度的气管的材料要求较高，需要在该发明的制造上准备至少三种不同硬度的软体材料。

对于软体机械臂的模块化设计来说，中国人民解放军国防科技大学研发了气控型刚柔耦合模块化软体机械臂。它包括用于通过对内腔进行单向充气或放气控制以控制机械臂运动的气囊结构和沿周向排布的多个气囊体组合构成。用于携带质量较大的物体运动。其缺点是结构过于紧凑，导致变刚度效果不明显、给模块的组装和气囊的气路连接带来了不便。

在软体机械臂的控制上，中国科学技术大学研发了一款软体机械臂。它通过机械臂内部安装的永磁体的霍尔效应实现机械臂的姿位检测，进而实现闭环反馈控制。该发明的不足之处在于霍尔传感器的成本较高且需要的数量较多，难以实现复杂环境，尤其是强磁场环境下的软体机械臂的自动控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变刚度的软体机械臂模块及其控制方法，该软体机械臂模块结构简单，组装方便，运动灵活，其控制方法工作高效，控制精度高。

为实施上述目的，本发明的技术方案是：一种可变刚度的软体机械臂模块，其特征在于，包括设于两侧的两个连接板(1)，所述两个连接板(1)之间连接有多个硅胶气囊(2)，所述多个硅胶气囊(2)包括设于连接板(1)中部用于产生拮抗作用的变刚度硅胶气囊和均布于连接板(1)周部用于控制变形形状的若干个弯曲硅胶气囊，所述各硅胶气囊(2)上连接有气管，所述连接板(1)上开设有用于让气管通过的管线通过孔(4)，所述连接板(1)上设有与另一个软体机械臂模块的连接板相对接的连接结构，以实现多个软体机械臂模块的串联。

进一步地，所述硅胶气囊(2)共有四个，包括一个所述变刚度硅胶气囊和三个所述弯曲硅胶气囊。

进一步地，所述硅胶气囊(2)为波纹管结构，并采用气压驱动，硅胶气囊(2)前后两端分别设有气管连接孔(11)，并分别与驱动气路的气管相连接。

进一步地，所述连接板(1)上设有与硅胶气囊连接端相适应的连接槽(6)，所述连接槽(6)与硅胶气囊连接端密封连接。

进一步地，所述连接结构包括开设于连接板(1)上的多个紧固件固定连接孔(3)和与各紧固件固定连接孔(3)相适应的螺纹紧固件，两个软体机械臂模块的相邻连接板(1)在紧固件固定连接孔(3)处通过螺纹紧固件相连接。

进一步地，包括控制系统，所述控制系统包括气源、弯曲气路控制阀、变刚度气路控制阀、用于检测软体机械臂模块弯曲曲率变化的三个检测模块、控制器以及为系统中各单元供电的系统电源，所述气源引出多个驱动气路分别经弯曲气路控制阀、变刚度气路控制阀与相应的弯曲硅胶气囊、变刚度硅胶气囊相连通，以控制各硅胶气囊的充、放气，所述控制器的输入端与检测模块连接，输出端与弯曲气路控制阀、变刚度气路控制阀连接。

进一步地，所述三个检测模块均布于连接板(1)周部，各检测模块主要由拉线盒和旋转编码器组成，所述拉线盒(102)的钢丝绳(52)一端固定在连接板(1)上，另一端受到一定的收紧力后经过旋转编码器(53)的带轮(101)固定在软体机械臂模块另一侧的连接板，或者串联在一起的多个软体机械臂模块最外端的连接板上。

本发明还提供了一种可变刚度的软体机械臂模块的控制方法，包括以下步骤：

S1、设定软体机械臂模块的期望弯曲曲率kv作为控制系统的输入变量U；

S2、经过微分器对输入变量进行微分，求解得到软体机械臂模块的运动位移分量和其中为旋转位移分量，为轴向伸长位移分量；

S3、将求解得到的运动位移分量分别代入软体机械臂模块的雅克比矩阵J和补偿刚度矩阵ks运算，以分别求解出各弯曲硅胶气囊的弯曲和变刚度硅胶气囊的刚度变化调节所需的气压压强；

S4、根据得到的气压压强，分别经过驱动增益K1和K2后，驱动弯曲气路控制阀和变刚度气路控制阀，对软体机械臂模块进行运动和刚度控制；

S5、软体机械臂模块的弯曲拉动各检测模块的拉线盒的钢丝绳(52)，引起钢丝绳(52)的伸长量l的变化，各检测模块的旋转编码器(53)检测相应钢丝绳(52)伸长量的变化，计算出弧长γ₁、γ₂和γ₃以及曲率k1和k2，作为控制系统的反馈参数；

S6、反馈参数经过模糊控制器处理后，得到曲率参数Ud，将曲率参数Ud与原先的输入变量U在比较器中相减，得到弯曲曲率误差△U，然后按步骤S2-S5继续进行计算，对软体机械臂模块的弯曲运行精度和结构刚度进行自动控制，直至达到期望结果。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：与同类软体机械臂相比，本发明采用模块化设计，不仅实现了软体机械臂的模块化制作、组装，而且结构更加简单，制作成本更低。此外，本发明采用耦合结构变刚度的方式，使刚度的调节通过硅胶气囊本身即可实现，结构设计更为合理，无需过多考虑材料的力学性能，适合模块化组装，能更好地发挥软体机械臂运动灵活的优势。本发明软体机械臂模块运动灵活，能更好的获得冗余自由度，同时能保证结构具有一定的刚度，使其不易弯折，变形和过度的振动。控制方法上，本发明引入模糊控制，简便而又高效的解决了可变刚度软体机械臂模块的控制问题，能同步实现软体机械臂的闭环运动控制和结构刚度的补偿控制，提高了工作效率和控制精度。

附图说明

图1是本发明实施例中软体机械臂模块的结构示意图。

图2是本发明实施例中软体机械臂模块的连接板的结构示意图。

图3是本发明实施例中软体机械臂模块的硅胶气囊的结构示意图。

图4是本发明实施例中软体机械臂模块的组装结构示意图。

图5是本发明实施例中软体机械臂模块的控制系统示意图。

图6是本发明实施例中控制系统的检测模块的组成结构示意图。

图7是本发明实施例中控制系统的控制原理图。

图8是本发明实施例中弧长(γ₁、γ₂和γ₃)以及曲率(k₁和k₂)的计算示意图。

图9是本发明实施例中弧长(γ₁和γ₂)与钢丝伸长量(l₁和l₂)以及弯曲曲率半径1/k的几何运算关系示意图。

图10是本发明实施例中软体机械臂模块末端模拟实验运行轨迹示意图。

图11是本发明实施例中软体机械臂模块模拟实验时曲率模糊控制效果图。

图12是本发明实施例中软体机械臂模块模拟实验时曲率模糊控制的曲率误差控制效果图。

图13是输入变量的模糊控制规则表。

图中，1、连接板；2、硅胶气囊；3、紧固件固定连接孔；4、管线通过孔；5、变刚度硅胶气囊；6、连接槽；11、气管连接孔；51、可变刚度的软体机械臂模块；52、拉线盒的钢丝绳；53、旋转编码器；54、控制系统的反馈信号；55、软体机械臂模块的供电电路；56、软体机械臂模块的驱动气路；57、控制系统的驱动信号；101、旋转编码器的带轮；102、拉线盒。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明可变刚度的软体机械臂模块，如图1所示，包括设于两侧的两个连接板(1)，两个连接板(1)之间连接有多个硅胶气囊(2)，多个硅胶气囊(2)包括设于连接板(1)中部用于产生拮抗作用的变刚度硅胶气囊和均布于连接板(1)周部用于控制变形形状的若干个弯曲硅胶气囊，各硅胶气囊(2)上连接有气管，连接板(1)上开设有用于让气管通过的管线通过孔(4)。在本实施例中，硅胶气囊(2)共有四个，包括一个变刚度硅胶气囊(5)和三个弯曲硅胶气囊。在本发明的其他实施例中，可以设置不止一个变刚度硅胶气囊来强化拮抗作用力，弯曲硅胶气囊也可以大于三个。

本发明通过一个或多个弯曲硅胶气囊的伸长与收缩合成整个可变刚度软体机械臂模块各个方向的弯曲或伸缩。当三个硅胶气囊以两个充气、一个放气的形式向一侧弯曲或以两个充气、一个弯曲的形式向一侧反向弯曲时，理论上能实现可变刚度的软体机械臂模块的全向弯曲。而三个气囊同时充气和放气时，则能实现模块的伸长和收缩。

可变刚度软体机械臂模块的刚度变化是指软体机械臂模块的结构在工作时能发生硬度上的变化且这种模块上的硬度变化可以根据实际工作的需要进行调节控制，以实现软体机械臂整体的结构刚度变化调节。本发明可变刚度的实现通过位于连接板中部的变刚度硅胶气囊的充气与放气来完成，以在两块连接板之间耦合成拮抗作用力影响常规的可变刚度软体机械臂模块的弯曲和伸长运动，进而实现软体机械臂的可变刚度。

本发明中的连接板能实现硅胶气囊的固定和软体机械臂的模块化组装。图2是本实施例中连接板的结构示意图。如图2所示，连接板(1)为圆形，弯曲硅胶气囊呈圆周平均分布于连接板(1)圆周部。连接板(1)上设有与硅胶气囊连接端相适应的连接槽(6)，连接槽(6)与硅胶气囊连接端密封连接。图4是本实施例中软体机械臂模块的组装结构示意图。如图1、4所示，为了实现多个软体机械臂模块的串联组装，连接板(1)上设有与另一个软体机械臂模块的连接板相对接的连接结构。连接结构包括开设于连接板(1)上的多个紧固件固定连接孔(3)和与各紧固件固定连接孔(3)相适应的螺纹紧固件，两个软体机械臂模块的相邻连接板(1)在紧固件固定连接孔(3)处通过螺纹紧固件相连接。

本实施例中硅胶气囊的结构如图3所示，硅胶气囊(2)采用波纹管结构设计，平均厚度在3毫米左右，材料硬度控制在40(HRC)以下，以保证在硅胶气囊充气或放气时有良好的轴向延展性。硅胶气囊(2)采用气压传动的方式驱动，硅胶气囊(2)前后两端分别设有气管连接孔(11)，并分别与驱动气路的气管相连接，以提升硅胶气囊的充气及放气效率，便于驱动气路的控制设计。

图5是本发明实施例中软体机械臂模块的控制系统示意图。如图5所示，控制系统包括气源、弯曲气路控制阀、变刚度气路控制阀、用于检测软体机械臂模块弯曲曲率变化的3个检测模块、控制器以及为系统中各单元(控制器、弯曲气路控制阀和变刚度气路控制阀)供电的系统电源。气源引出多个驱动气路分别经弯曲气路控制阀、变刚度气路控制阀与相应的弯曲硅胶气囊、变刚度硅胶气囊相连通，以控制各硅胶气囊的充、放气。气源还为弯曲气路控制阀和变刚度气路控制阀供气。控制器的输入端与检测模块连接，输出端与弯曲气路控制阀、变刚度气路控制阀连接。

图6是本发明实施例中软体机械臂模块的检测模块的组成结构示意图。如图6所示，3个检测模块均布于连接板(1)周部，各检测模块主要由拉线盒(102)和旋转编码器(53)组成，拉线盒(102)的钢丝绳(52)一端固定在连接板(1)上，另一端受到一定的收紧力后经过旋转编码器(53)的带轮(101)固定在软体机械臂模块另一侧的连接板上。当有多个软体机械臂模块串联在一起时，钢丝绳的另一端可以还是固定在同一个软体机械臂模块另一侧的连接板上，即每个软体机械臂模块单独设置检测模块；此外，钢丝绳的另一端还可以固定在串联在一起的多个软体机械臂模块的最外端软体机械臂模块的最外侧连接板上，即多个软体机械臂模块共用一套检测模块。由拉线盒(102)的钢丝绳(52)带动的旋转编码器(53)提供的反馈信号(54)，经控制器之后变为驱动信号(57)，便可实现变刚度软体机械臂模块的运行精度和结构刚度的控制。

本发明还提供了上述可变刚度的软体机械臂模块的控制方法，其控制原理如图7所示，包括以下步骤：

S1、设定软体机械臂模块的期望弯曲曲率kv作为控制系统的输入变量U。

S2、经过微分器对输入变量进行微分，求解得到软体机械臂模块的运动位移分量和其中为旋转位移分量，为轴向伸长位移分量。

S3、将求解得到的运动位移分量分别代入软体机械臂模块的雅克比矩阵J和补偿刚度矩阵ks运算，以分别求解出各弯曲硅胶气囊的弯曲和变刚度硅胶气囊的刚度变化调节所需的气压压强。以本实施例来说，即通过雅克比矩阵求解3个弯曲硅胶气囊所需的气压压强数据，通过补偿刚度矩阵求解1个变刚度硅胶气囊的气压压强数据。

S4、根据得到的气压压强，分别经过驱动增益K1和K2后，驱动弯曲气路控制阀和变刚度气路控制阀，对软体机械臂模块进行运动和刚度控制。

S5、如图6所示，软体机械臂模块的弯曲拉动各检测模块的拉线盒的钢丝绳(52)，引起钢丝绳(52)的伸长量l的变化，各检测模块的旋转编码器(53)检测相应钢丝绳(52)伸长量的变化过程，进而按图8和图9所示，计算出弧长γ₁、γ₂和γ₃以及曲率k1和k2，作为控制系统的反馈参数。

S6、反馈参数经过模糊控制器处理后，得到曲率参数Ud，将曲率参数Ud与原先的输入变量U在比较器中相减，得到弯曲曲率误差△U，然后按步骤S2-S5继续进行计算，对软体机械臂模块的弯曲运行精度和结构刚度进行自动控制，直至达到期望结果。

下面结合附图对上述控制方法中涉及的具体计算过程说明如下。

定义kv为期望弯曲曲率，U为控制系统的输入变量，为旋转位移分量，由公式θ＝dk得出，式中θ为模块弯曲角度，△d为软体机械臂模块初始长度，k为模块弯曲曲率，为轴向伸长位移分量，J为软体机械臂模块的雅克比矩阵，ks为补偿刚度矩阵，两者分别为机器人学和有限元法中的公知技术，K1为弯曲硅胶气囊部分的驱动增益，K2为变刚度硅胶气囊部分的驱动增益。

对于软体机械臂模块，其机器人运动学方程为：

运动学方程是由软体机械臂的分段常曲率空间运动学构型方法(Piece-wiseconstant strain)构建的，式中：c表示cos，s表示sin；φ为机械臂的方向角、k为机械臂的曲率、l为机械臂的弧长，这三项参数在控制系统中按软体机械臂的变化量来设定。

其中的元素可定义为：

式中，n为机械臂末端在三维坐标中的正交旋量，o为机械臂末端在三维坐标中的方向旋量，a为机械臂末端在三维坐标中的接近旋量，三组旋量两两正交。

则雅克比矩阵的元素为：

其中i为雅克比矩阵J的列数，取决于软体机械臂模块的节数，存在：

第i列的参数来自：T₁T₂T₃...T_i

第i-1列的参数来自：T₁T₂T₃...T_i-1

以此类推至第一列的参数来自：T₁

对于软体机械臂模块的刚度补偿矩阵，则只考虑轴向和径向两个方向的位移对模块的力学性能的影响，有：

其中E为硅胶的弹性模量，A为4个硅胶气囊的底部横截面积，L为变刚度硅胶气囊工作时的长度，有：L＝Δd+l，其中Δd为硅胶气囊的初始长度，l为变刚度气囊的伸长量(见图9)。

结合图7来说，软体机械臂模块的雅克比矩阵J和补偿刚度矩阵ks的运算过程分别为：

式中，v_θ、v_d分别为模块的转动速度和伸长速度：

式中：u_x、u_y分别为模块的径向和轴向位移分量，由公式θ＝dk及图9可知：

p_x、p_y分别为变刚度气囊为调节模块刚度在径向和轴向所需要的气压。

以最优实施例为例，该驱动增益负责驱动三个弯曲气囊各自的控制阀来充气，可表示为：

式中，转动速度和伸长速度的向量经过增益矩阵K1的乘法运算，得到气压参数P，P由向量p₁、p₂、p₃组成，分别对应三个弯曲气囊所需的气压。

结合图7，该运算过程可同理表示为：

式中Ps即为变刚度气囊调节模块刚度所需的气压。

以最佳实施例、图8和图9为例，三个检测模块检测的是三条钢丝绳的伸长量，分别为l₁、l₂、l₃，则Δd+l₁、Δd+l₂、Δd+l₃分别为三个弯曲气囊的实际长度，由图9可知存在，三个弯曲气囊两两之间存在相似三角形的构型，因此能求解出两个模块的弯曲曲率，求解的关系式为：

即：

或者：

式中，D为连接板的直径，已知。故如图8所示，能求解出两组曲率k1和k2。为选出最精确的一组曲率，则需要引入模糊控制。理论上弧长γ₁＝d+l₁、γ₂＝d+l₂和γ₂＝d+l₂，因为理论上弯曲硅胶气囊工作时的长度等于弯曲模块在这弯曲气囊一侧的弯曲弧长。

电磁阀对软体机械臂模块的驱动采用模糊反馈控制，其输入变量为软体机械臂的弯曲曲率，以结合通用的基于分段常曲率法的软体机器人的运动学构建控制模型。输入变量△U经控制器的微分器处理后变为软体机械臂的运动位移分量，分别代入机械臂的雅克比矩阵J和补偿刚度矩阵ks运算，以分别求解出硅胶气囊弯曲和刚度变化调节所需的伸长量和气压压强。两组控制信号分别经过驱动增益K1和K2控制电磁阀的开关，进而实现可变刚度软体机械臂模块的运行精度和工作稳定性控制。

本发明可变刚度的软体机械臂模块的控制系统是闭环控制系统，其基于分段常曲率法的软体机器人运动学构建的控制模型的反馈系统，由旋转编码器和拉线盒组成。拉线盒的钢丝一端与可变刚度软体机械臂模块末端连接板的螺栓固定并提供一定的收紧力经过旋转编码器的带轮。一个可变刚度软体机械臂模块的反馈系统由在外围呈圆周平均分布的三组这样的旋转编码器和拉线盒组成的装置构成，用以检测可变刚度软体机械臂模块的弯曲曲率变化和给控制系统反馈曲率参数。

反馈系统提供的曲率参数，由两组旋转编码器测量的钢丝线长的伸长量或收缩量l测得。由于一个可变刚度软体机械臂模块有三组旋转编码器和拉线盒组成的曲率测量装置测定三组弧长的参数(γ₁、γ₂和γ₃，其中γ₁＝d+l₁、γ₂＝d+l₂和γ₃＝d+l₃，d为弯曲模块初始长度)，因此控制系统的反馈端会提供两组曲率参数k₁和k₂(由γ₁和γ₂计算出k₁；γ₁和γ₃计算出k₂)，此处引入模糊控制选择输入变量。实验表明：弧长的差越大一组数据越趋近与真实软体机械臂模块的弯曲曲率。因此在模糊控制规则库的设定上，以弧长差γ₂-γ₁和γ₃-γ₁作为选择曲率参数k1还是k2作为反馈给控制系统的参数Ud的依据，因此模糊控制规则表是按两组弧长差设定的，根据差的大小，模糊控制器的规则库由七种模糊逻辑语言的集合组成，如图13所示，分别是：负大(LN)、负中(MN)、负小(SN)、零(ZE)、正小(SP)、正中(MP)和正大(LP)。并由此在基于Matlab的控制仿真中，采用对称三角形的函数构建方式，建立了逻辑隶属度的关系，使其在模糊输入变量上能选择弧长差较大的一组曲率。其仿真与实验的效果如图11和图12所示，可以看出，在按照图10的轨迹运行时，模糊控制器和控制系统的精度是可靠的。

图10是本发明实施例中软体机械臂模块末端模拟实验运行轨迹示意图。

图中规划轨迹为：

旋转编码器旋转的弧度ρ、编码器带轮的直径d、为编码器线数n、反馈系统的信号采集卡倍频数m和线缆的伸长量l的数学关系式：

控制系统状态方程：

控制系统状态方程式中，y为控制输入；K1和K2为电磁阀的驱动增益；J为柔性机械臂的雅克比矩阵；ks为柔性机械臂的耦合结构的整体刚度矩阵；△u是系统输入的曲率误差，对此可表示为：

Δu＝u-u_d

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可变刚度的软体机械臂模块，其特征在于，包括设于两侧的两个连接板(1)，所述两个连接板(1)之间连接有多个硅胶气囊(2)，所述多个硅胶气囊(2)包括设于连接板(1)中部用于产生拮抗作用的变刚度硅胶气囊和均布于连接板(1)周部用于控制变形形状的若干个弯曲硅胶气囊，所述各硅胶气囊(2)上连接有气管，所述连接板(1)上开设有用于让气管通过的管线通过孔(4)，所述连接板(1)上设有与另一个软体机械臂模块的连接板相对接的连接结构，以实现多个软体机械臂模块的串联。

2.根据权利要求1所述的一种可变刚度的软体机械臂模块，其特征在于，所述硅胶气囊(2)共有四个，包括一个所述变刚度硅胶气囊和三个所述弯曲硅胶气囊。

3.根据权利要求1或2所述的一种可变刚度的软体机械臂模块，其特征在于，所述硅胶气囊(2)为波纹管结构，并采用气压驱动，硅胶气囊(2)前后两端分别设有气管连接孔(11)，并分别与驱动气路的气管相连接。

4.根据权利要求1所述的一种可变刚度的软体机械臂模块，其特征在于，所述连接板(1)上设有与硅胶气囊连接端相适应的连接槽(6)，所述连接槽(6)与硅胶气囊连接端密封连接。

5.根据权利要求1所述的一种可变刚度的软体机械臂模块，其特征在于，所述连接结构包括开设于连接板(1)上的多个紧固件固定连接孔(3)和与各紧固件固定连接孔(3)相适应的螺纹紧固件，两个软体机械臂模块的相邻连接板(1)在紧固件固定连接孔(3)处通过螺纹紧固件相连接。

6.根据权利要求1所述的一种可变刚度的软体机械臂模块，其特征在于，包括控制系统，所述控制系统包括气源、弯曲气路控制阀、变刚度气路控制阀、用于检测软体机械臂模块弯曲曲率变化的三个检测模块、控制器以及为系统中各单元供电的系统电源，所述气源引出多个驱动气路分别经弯曲气路控制阀、变刚度气路控制阀与相应的弯曲硅胶气囊、变刚度硅胶气囊相连通，以控制各硅胶气囊的充、放气，所述控制器的输入端与检测模块连接，输出端与弯曲气路控制阀、变刚度气路控制阀连接。

7.根据权利要求6所述的一种可变刚度的软体机械臂模块，其特征在于，所述三个检测模块均布于连接板(1)周部，各检测模块主要由拉线盒和旋转编码器组成，所述拉线盒(102)的钢丝绳(52)一端固定在连接板(1)上，另一端受到一定的收紧力后经过旋转编码器(53)的带轮(101)固定在软体机械臂模块另一侧的连接板，或者串联在一起的多个软体机械臂模块最外端的连接板上。

8.一种可变刚度的软体机械臂模块的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设定软体机械臂模块的期望弯曲曲率kv作为控制系统的输入变量U；

S2、经过微分器对输入变量进行微分，求解得到软体机械臂模块的运动位移分量和其中为旋转位移分量，为轴向伸长位移分量；

S3、将求解得到的运动位移分量分别代入软体机械臂模块的雅克比矩阵J和补偿刚度矩阵ks运算，以分别求解出各弯曲硅胶气囊的弯曲和变刚度硅胶气囊的刚度变化调节所需的气压压强；

S4、根据得到的气压压强，分别经过驱动增益K1和K2后，驱动弯曲气路控制阀和变刚度气路控制阀，对软体机械臂模块进行运动和刚度控制；

S5、软体机械臂模块的弯曲拉动各检测模块的拉线盒的钢丝绳(52)，引起钢丝绳(52)的伸长量l的变化，各检测模块的旋转编码器(53)检测相应钢丝绳(52)伸长量的变化，计算出弧长γ₁、γ₂和γ₃以及曲率k1和k2，作为控制系统的反馈参数；

S6、反馈参数经过模糊控制器处理后，得到曲率参数Ud，将曲率参数Ud与原先的输入变量U在比较器中相减，得到弯曲曲率误差△U，然后按步骤S2-S5继续进行计算，对软体机械臂模块的弯曲运行精度和结构刚度进行自动控制，直至达到期望结果。