CN110015609A - 一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统及吊装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统及吊装方法，属于石化工程领域。该系统包括：感知单元，用于感知负载的形状、尺寸、材料和位置信息；控制单元，根据感知数据计算分析得到被吊装设备及装置的质量，结合各种信息及吊装方案库生成吊装方案，并输出吊装指令；驱动单元，接收吊装指令并控制驱动装置的运行，间接控制执行单元；执行单元，由气动人工肌肉吊装装置完成吊装工作；辅助单元，辅助其他模块的工作。本发明可实现石化工程多数设备的半自动化吊装，利用感知单元获取的信息自动生成吊装指令，控制吊装装置完成吊装，节约了人力，提高了吊装效率、稳定性及安全性。

Description

一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统及吊装方法

技术领域

本发明属于石化工程领域，更具体地，涉及一种基于气动人工肌肉的石化吊装装置及其工作方法。

背景技术

石化工程涉及到大量的大型设备吊装工作，并且目前的起重机吊钩控制仍然为欠驱动系统，需要起重机司索工辅助吊装，单一的吊钩无法在吊装过程中稳定控制负载的运动；对于大型设备的吊装往往需要两辆吊车配合工作，需要的工作空间大，涉及人员多，存在众多危险因素；起重机事故一直以来都是石化工程主要安全事故之一。

气动人工肌肉具有质量功率比大、构造简单、动作灵活，拥有优异的静态性能以及自身的柔性等特点，兼具安全性和柔顺性，气动人工肌肉在工程机械领域的应用逐渐广泛，但是目前并没有将气动人工肌肉用于大型设备的吊装的发明。

如何结合气动人工肌肉技术进行自动吊装，减少作业风险，成为当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统及吊装方法，其目的在于，通过基于气动人工肌肉的自动化控制，通过负载感知技术及预设吊装方案库，实现负载吊装指令的自动化匹配，进而指挥气动人工肌肉装置进行自动化吊装，减少工人暴露在起重工作区的机会，由此降低作业风险，提升安全性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统，包括：感知单元、控制单元、驱动单元和气动人工肌肉吊装装置；

所述感知单元，包括负载信息感知模块和气动人工肌肉感知模块；负载信息感知模块用于感知负载的形状、尺寸、材料和位置信息；气动人工肌肉感知模块用于在吊装过程中检测气动人工肌肉的压力以及温度信息；数据存储模块用于存储负载信息感知模块和气动人工肌肉感知模块检测到的信息并传输至所述控制单元；

所述控制单元，包括数据输入模块、数据计算模块、吊装方案库及人工控制界面；数据输入模块用于接收数据存储模块传输的信息和/或人工输入的信息，并传输至数据计算模块；数据计算模块用于根据接收到的信息，与预设吊装方案库中的吊装方式进行匹配，获取并生成相应的吊装指令，然后传输至所述驱动单元；人工控制界面用于人工输入、查看、更改负载信息及吊装指令；

所述驱动单元，用于根据接收到的吊装指令驱动所述气动人工肌肉吊装装置完成吊装工作。

进一步地，所述负载信息感知模块包括三维激光扫描仪和双目相机；所述三维激光扫描仪用于扫描获取负载形状尺寸信息；所述双目相机中的一部相机为彩色相机，用于获取负载表面的色彩信息f(c)，另一部相机为超清黑白相机，用于获取负载材料的表观信息f(s)；

所述控制单元还包括石化设备材料库，石化设备材料库中预存不同材料的色彩信息f(c)、表观信息f(s)和密度信息F(ρ)以及f(c,s)→F(ρ)的映射关系；所述数据计算模块还用于根据接收到的f(c)、f(s)由f(c,s)→F(ρ)的映射关系得到负载的密度ρ，以及根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M；

或者，

所述三维激光扫描仪用于扫描获取负载形状尺寸信息，人工控制界面用于输入负载材料密度ρ；所述数据计算模块还用于根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M。

进一步地，所述气动人工肌肉吊装装置包括球形固定装置和气动人工肌肉单体；所述球形固定装置的上半球和下半球各均匀分布四个起重铰接接口，一一对应铰接一个气动人工肌肉单体；所述球形固定装置的侧面设有固定接口，用于与起重机械对接；

所述气动人工肌肉单体包括固定部件和两条气动人工肌肉组；所述气动人工肌肉组由若干气动人工肌肉块并联构成；所述固定部件为中空柔性部件，包括中空主体和若干对称分布于中空主体两侧的实心支体；两条气动人工肌肉组对称分布于中空主体两侧，各气动人工肌肉块由中空主体及各实心支体配合固定及隔离；所述中空主体的中空部分用于布置各气动人工肌肉块的输气、出气主导管，所述主导管左右对称分布对应气动人工肌肉块数量的输气、出气分支导管，分别与各气动人工肌肉块的输气、出气口一一对应连接；所述中空主体两侧对应分布有供各输气、出气分支导管穿过的孔洞。

进一步地，所述气动人工肌肉吊装装置包括球形固定装置和气动人工肌肉单体；所述球形固定装置的上半球和下半球各均匀分布四个起重铰接接口，一一对应铰接一个气动人工肌肉单体；所述球形固定装置的侧面设有固定接口，用于与起重机械对接；

所述气动人工肌肉单体包括固定部件和四条气动人工肌肉组；所述气动人工肌肉组由若干气动人工肌肉块并联构成；所述固定部件为中空柔性部件，包括中空主体和若干对称分布于中空主体两侧的实心支体；四条气动人工肌肉组两两一组对称位于中空主体两侧，且呈田字形分布，各气动人工肌肉块由中空主体及各实心支体配合固定及隔离；所述中空主体的中空部分用于布置各气动人工肌肉块的输气、出气主导管，所述主导管左右对称分布对应气动人工肌肉块数量的输气、出气分支导管，分别与各气动人工肌肉块的输气、出气口一一对应连接；所述中空主体两侧对应分布有供各输气、出气分支导管穿过的孔洞。

进一步地，所述气动人工肌肉单体末端设有电磁铁。

进一步地，所述气动人工肌肉块不与所述固定部件接触的面上设有真空吸盘。

进一步地，所述球形固定装置的底部设有扫描铰接接口，用于铰接扫描肌肉单元，所述扫描肌肉单元的结构与所述人工肌肉单体相同，末端用于安装所述三维激光扫描仪和所述双目相机。

进一步地，所述气动人工肌肉感知模块包括安置在所述气动人工肌肉块内部的气压传感器、温度传感器，还包括安置在所述气动人工肌肉块表面的应力应变传感器和角度传感器。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于上述气动人工肌肉的石化吊装系统的吊装方法，在吊装之前通过感知单元检测或手动输入负载的形状、尺寸、位置和/或表面材料信息，上述信息实时传至所述控制单元的数据输入模块；

吊装前所述控制单元的数据计算模块根据数据输入模块接收到的数据，获得负载的质量信息，再结合负载的形状及尺寸从吊装方案库的预设吊装方案中匹配对应的吊装方案，生成吊装指令；

所述驱动单元接收到所述控制单元传来的吊装指令后，驱动气动人工肌肉吊装装置执行相应的吊装工作；

吊装过程中，所述感知单元、控制单元、驱动单元以及气动人工肌肉吊装装置构成闭环反馈回路；通过感知单元检测气动人工肌肉吊装装置的气压、温度、形变、角度信息，并实时传至所述控制单元的数据输入模块；数据计算模块根据数据输入模块接收到的气压、温度、形变、角度信息数据，实时判断当前工作状态，以向驱动单元发送控制指令，控制输入气动人工肌肉吊装装置的气体流量、频率和温度，从而精确控制气动人工肌肉吊装装置的吊装工作；

进一步地，若负载质量或负载材料信息为未知量，无法手动输入，则自动获取负载质量及负载材料信息的方法如下：

所述感知单元包括三维激光扫描仪和双目相机，所述双目相机中的一部相机为彩色相机，另一部相机为超清黑白相机；在控制单元中预置石化设备材料库，石化设备材料库中预存不同材料的色彩信息f(c)、表观信息f(s)和密度信息F(ρ)以及f(c,s)→F(ρ)的映射关系；

利用所述三维激光扫描仪扫描获取负载形状尺寸信息，彩色相机获取负载表面的色彩信息f(c)，超清黑白相机获取负载材料的表观信息f(s)；根据接收到的f(c)、f(s)由f(c,s)→F(ρ)的映射关系得到负载的密度ρ，以及根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M；

或者，

所述三维激光扫描仪用于扫描获取负载形状尺寸信息，人工控制界面用于输入负载材料密度ρ；所述数据计算模块还用于根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M；

其中，若负载为具有空腔的构造，则在气动人工肌肉吊装装置上搭载所述三维激光扫描仪和双目相机；吊装开始前，采用三维激光扫描仪先对负载外部进行扫描，获得外部尺寸信息，再利用双目相机对进入负载空腔的入口进行定位；数据计算模块根据计算出的定位结果，发出控制指令，通过驱动单元驱动气动人工肌肉吊装装置将三维激光扫描仪放入负载内部进行扫描，生成负载内外部实体模型和尺寸信息，再由数据计算模块计算得到负载的体积V。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明通过感知单元获取的负载信息，从预设的吊装方案库中匹配相应的吊装方案并自动生成吊装指令，控制吊装装置完成吊装，能够实现目前石化工程中多数设备的自动化或半自动化吊装，节约了人力，提高了吊装效率，且减少工人暴露在起重工作区的机会，提高了吊装的稳定性及安全性，降低了起重安全事故发生的概率。

2、本发明提供的基于视觉扫描获取负载材料密度的方法，可以在负载质量及材料信息未知时实现自动检测，提升工作效率。

3、本发明提供的气动人工肌肉吊装装置可以通过气压的调控，在吊装过程中，针对不同形体的负载采用不同的气动吊装方式，并且对设备的控制为多点控制，不需要起重机司索工，减少了工人暴露在起重工作区的机会，提高了吊装的稳定性、安全性；并且气动人工肌肉操作简单，兼具柔性和平稳性，可以实现编程控制，方式灵活，提高了吊装效率，可实现在石化工程中对大型设备的吊装过程的稳定控制。

4、本发明可以实现精准控制气动人工肌肉的轴向伸缩和弯曲，提供了一种新型气动人工肌肉的驱动和控制方式；本发明首次提出将气动人工肌肉通过组合的方式利用到石化大型设备的吊装过程中，是一次提高大型设备吊装的安全性和可靠性的超前尝试。

附图说明

图1为本发明的系统框架图；

图2为本发明优选实施例的气动人工肌肉装置俯视示意图；

图3为本发明优选实施例的气动人工肌肉装置正视示意图；

图4为本发明第二实施例的气动人工肌肉块排布图；

图5为吊装方式库示意图；

图6为负载信息、吊装方案和吊装指令之间的映射关系示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明的一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统包括：感知单元、控制单元、驱动单元和气动人工肌肉吊装装置；

所述感知单元，包括负载信息感知模块和气动人工肌肉感知模块。负载信息感知模块用于感知负载的形状、尺寸、材料和位置信息。气动人工肌肉感知模块用于在吊装过程中检测气动人工肌肉的压力以及温度信息。数据存储模块用于存储负载信息感知模块和气动人工肌肉感知模块检测到的信息并传输至所述控制单元。所述负载信息感知模块包括三维激光扫描仪和双目相机。所述三维激光扫描仪用于扫描获取负载形状尺寸信息。所述双目相机中的一部相机为彩色相机，用于获取负载表面的色彩信息f(c)，另一部相机为超清黑白相机，用于获取负载材料的表观信息f(s)。

所述控制单元，包括数据输入模块、数据计算模块、吊装方案库及人工控制界面。数据输入模块用于接收数据存储模块传输的信息和/或人工输入的信息，并传输至数据计算模块。数据计算模块用于根据接收到的信息，与预设吊装方案库中的吊装方式进行匹配，获取并生成相应的吊装指令，然后传输至所述驱动单元。人工控制界面用于人工输入、查看、更改负载信息及吊装指令。所述控制单元还包括石化设备材料库，石化设备材料库中预存不同材料的色彩信息f(c)、表观信息f(s)和密度信息F(ρ)以及f(c,s)→F(ρ)的映射关系，该映射关系可以通过神经网络训练或数值模拟的方式获取。所述数据计算模块还用于根据接收到的f(c)、f(s)由f(c,s)→F(ρ)的映射关系得到负载的密度ρ，以及根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M。

在其他实施例中，如果负载材料密度ρ已知，则所述三维激光扫描仪用于扫描获取负载形状尺寸信息，人工控制界面用于输入负载材料密度ρ；所述数据计算模块还用于根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M。

所述驱动单元，用于根据接收到的吊装指令驱动所述气动人工肌肉吊装装置完成吊装工作。

上述系统对气动人工肌肉吊装装置的结构没有特别的限制要求，能够预留一个与现有起重装备对接的连接接口即可。由于具备预设吊装方案库，施工方可以自行设计需要的结构，然后根据吊装施工涉及的负载对象，将相应的吊装方案和吊装指令自定义在预设吊装方案库中，因此可以适配目前市面上的大多数吊装装备(如起重机、塔吊等)及吊装作业。

如图2、图3所示，为本发明提供的一种气动人工肌肉吊装装置的优选实施例。本实施例的气动人工肌肉吊装装置包括：球形固定装置1的上半球、下半球各均匀分布四个起重铰接接口14；另有侧面的一个固定接口13和底部中间的一个扫描铰接接口15；固定接口13用来连接本发明的气动人工肌肉吊装装置和起重机械，连接部位可以是履带起重机的起重臂顶端，也可以是其他起重机械的合适部位；扫描铰接接口15用于连接扫描肌肉单元4；上、下半球的起重铰接接口14分别用于连接上部气动人工肌肉单元2和下部气动人工肌肉单元3，上、下部气动人工肌肉单元各包括四个均匀分布的气动人工肌肉单体7，气动人工肌肉单体7的末端安装条形电磁铁12。扫描肌肉单元4包括一个气动人工肌肉单体7，其末端有夹持装置可以安装三维激光扫描仪5和双目相机6，用于完成对负载的扫描工作。

气动人工肌肉单体7由两条气动人工肌肉组8和固定部件9组成，两条肌肉组8对称固定在固定部件9两侧；固定部件9为中空柔性部件，部件包括中空主体和若干对称分布的实心支体。中空主体的中空部分用于布置各气动人工肌肉块的输气、出气主导管，所述主导管左右对称分布对应气动人工肌肉块(10)数量的输气、出气分支导管，分别与各气动人工肌肉块的输气、出气口一一对应连接；所述中空主体两侧对应分布有供各输气、出气分支导管穿过的孔洞。

所述气动人工肌肉组8由若干气动人工肌肉块10并联构成，并联的数量根据作业条件下最大负载的重量和尺寸信息决定，负载重量大、尺寸大则气动人工肌肉块10的并联数量可以相应增加。气动人工肌肉块10呈条形或者圆柱形，由波纹管金属或者非金属和包裹在外围的弹性纤维构成，可以直接从市场上购得。气动人工肌肉块10相互之间利用实心支体连接固定；气动人工肌肉块10的一个底面分布供气口和出气口，对应插入固定部件山的一组孔洞，并连接导管；气动人工肌肉块10的其他面(即不与固定部件9接触的面)安装真空吸盘11。中空主体中相应布置真空吸盘11的气体导管，并在中空主体上开设供气体导管穿出的孔。

下面对本发明的工作方法及主要工作过程进行介绍：

第一步：将携带气动人工肌肉吊装装置的起重机械驾驶到负载附近；

第二步：开启计算机、三维激光扫描仪5、双目相机6、传感器等处于待机状态；双目定位及材料检测装置包括两部工业相机，一部彩色相机，一部高显微黑白相机；传感器包括安置在气动人工肌肉内部的气压传感器、温度传感器，还包括安置在气动人工肌肉表面的应力应变传感器和角度传感器；

第三步，计算机控制三维激光扫描仪5先对负载外部进行扫描，获得外部尺寸信息，再利用双目相机6进行定位，寻找到进入负载内部空腔的入口，计算机智能控制激光扫描肌肉单元将末端的三维激光扫描仪放入负载内部并进行全面扫描，获取负载材料信息的和负载外部特征点的定位信息；

第四步：数据储存单元自动储存来自三维激光扫描仪5、双目相机6和吊装过程中各种传感器的感知信息，包括点云、图像、气压、温度、应力应变、角度等数据并传给数据输入单元；

第五步：数据输入单元收集来自人工输入和数据储存单元的数据,将这些数据进行整理和集成，并传入数据计算单元；

第六步：数据计算单元利用三维激光扫描技术生成的负载内外部实体模型和尺寸信息，计算得到负载的体积V；所述双目相机中的一部相机为彩色相机，用于获取负载表面的色彩信息f(c)，一部相机为超清黑白相机，用于获取负载材料的表观信息f(s)；建立石化设备材料库，存入不同材料的色彩、表观和密度信息F(c，s，ρ),建立f(c,s)→F(ρ)的映射关系，并利用神经网络进行训练，得到负载的密度ρ；根据重量算法M＝ρ·V得到负载的重量M；再结合吊装方案库(图5)选择合适的吊装方案，根据负载信息、吊装方案和吊装指令之间的映射关系(图6)，并利用神经网络进行训练生成吊装指令；

第七步：驱动模块的PLC接收到控制模块传来的吊装指令，进行A/D的数据处理，输出控制电信号给电磁阀，从而控制气动人工肌肉的弯曲、真空吸盘的固定、电磁铁的吸引等；

第八步：电磁阀控制气源开始输出气体到保温罐，保温罐内有温度传感器，保证气体温度适宜且恒定，温度合适的气体进入储能管，储能罐内储存定量的气体；

第九步：进气、出气阀岛接收到控制电信号以后对电控阀进行单独，分级控制，电信号的电压频率，大小决定了气体输出的流量和频率；充气肌肉的气体量和肌肉的负载能力正相关；对称于固定部件的两个气动人工肌肉块10输入等压等频率的气体时，该段气动人工肌肉单体7不弯曲，输入压力和频率不等的气体时，该段气动人工肌肉单体7弯曲；气动人工肌肉单元2、3完全贴合负载外部，贴合紧密之后真空吸盘内空气被抽走，加强与负载之间的连接力；当采用环抱式吊装，环抱的气动人工肌肉单元2、3末端的电磁铁相互吸引，增强吊装的安全性，稳定性；通过上、下部气动人工肌肉单元2、3内部和相互之间的配合完成吊装工作；通过控制输入肌肉气体的流量、频率和温度精确控制气动人工肌肉块10的轴向伸缩，整体表现为气动人工肌肉单元2、3、4的弯曲、伸缩运动；

第十步：电磁铁12通电，气动人工肌肉单元2、3的末端相互靠近就相互吸引，吊取负载更加可靠、安全；

第十一步：气动人工肌肉根据吊装方式库计算的吊装方式进行负载的吊装；通过上、下部气动人工肌肉单元2、3内部和相互之间的配合完成吊装工作，配合方式主要有，下部肌肉单元负责水平吊起和运输负载，上部肌肉单元2负责配合下部肌肉单元3的工作，将负载的放置状态由水平变为竖直，并进行竖直方向运输；

第十二步：吊装完成，放置负载到稳定位置时，关闭电磁铁12，真空吸盘11逐步冲入空气，缓慢松开，然后气动人工肌肉单元2、3逐条放开，完成吊装工作。

下面介绍本发明的第二实施例，其与第一实施例的区别在于气动人工肌肉单体7包括四条气动人工肌肉组，从横截面看，呈如图4所示的田字形分布。如图4所示，是从横截面上观察的某一段的分布图，中空主体17和实心支体18将分属于四条气动人工肌肉组的四个气动人工肌肉块10分隔成田字形对称分布。当对称中空主体的四块气动人工肌肉块10输入气体的压力和频率为左侧两块相等、右侧两块相等，而左右两侧不等时，气动人工肌肉单体的该段表现为左右方向上的弯曲；当上面两块气动人工肌肉块输入的气体压力和频率相等，下面两块气动人工肌肉块输入的气体压力和频率相等，但上下不等时，气动人工肌肉单体的该段表现为上下方向上的弯曲。

因此本实施例可以实现多方向的弯曲运动，从而实现比第一实施例更为复杂的抓取、环抱动作，适用的负载对象更广。只需根据作业项目涉及的负载信息，设定好相应的吊装方案及吊装指令，并预置于吊装方案库中，即可按照第一实施例的步骤实现自动或半自动吊装。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统，其特征在于，包括：感知单元、控制单元、驱动单元和气动人工肌肉吊装装置；

所述感知单元，包括负载信息感知模块和气动人工肌肉感知模块；负载信息感知模块用于感知负载的形状、尺寸、材料和位置信息；气动人工肌肉感知模块用于在吊装过程中检测气动人工肌肉的压力以及温度信息；数据存储模块用于存储负载信息感知模块和气动人工肌肉感知模块检测到的信息并传输至所述控制单元；

所述控制单元，包括数据输入模块、数据计算模块、吊装方案库及人工控制界面；数据输入模块用于接收数据存储模块传输的信息和/或人工输入的信息，并传输至数据计算模块；数据计算模块用于根据接收到的信息，与预设吊装方案库中的吊装方式进行匹配，获取并生成相应的吊装指令，然后传输至所述驱动单元；人工控制界面用于人工输入、查看、更改负载信息及吊装指令；

所述驱动单元，用于根据接收到的吊装指令驱动所述气动人工肌肉吊装装置完成吊装工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统，其特征在于，所述负载信息感知模块包括三维激光扫描仪和双目相机；所述三维激光扫描仪用于扫描获取负载形状尺寸信息；所述双目相机中的一部相机为彩色相机，用于获取负载表面的色彩信息f(c)，另一部相机为超清黑白相机，用于获取负载材料的表观信息f(s)；

所述控制单元还包括石化设备材料库，石化设备材料库中预存不同材料的色彩信息f(c)、表观信息f(s)和密度信息F(ρ)以及f(c,s)→F(ρ)的映射关系；所述数据计算模块还用于根据接收到的f(c)、f(s)由f(c,s)→F(ρ)的映射关系得到负载的密度ρ，以及根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M；

或者，

所述三维激光扫描仪用于扫描获取负载形状尺寸信息，人工控制界面用于输入负载材料密度ρ；所述数据计算模块还用于根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统，其特征在于，所述气动人工肌肉吊装装置包括球形固定装置(1)和气动人工肌肉单体(7)；所述球形固定装置的上半球和下半球各均匀分布四个起重铰接接口(14)，一一对应铰接一个气动人工肌肉单体(7)；所述球形固定装置(1)的侧面设有固定接口(13)，用于与起重机械对接；

所述气动人工肌肉单体(7)包括固定部件(9)和两条气动人工肌肉组(8)；所述气动人工肌肉组(8)由若干气动人工肌肉块(10)并联构成；所述固定部件(9)为中空柔性部件，包括中空主体和若干对称分布于中空主体两侧的实心支体；两条气动人工肌肉组(8)对称分布于中空主体两侧，各气动人工肌肉块(10)由中空主体及各实心支体配合固定及隔离；所述中空主体的中空部分用于布置各气动人工肌肉块的输气、出气主导管，所述主导管左右对称分布对应气动人工肌肉块(10)数量的输气、出气分支导管，分别与各气动人工肌肉块的输气、出气口一一对应连接；所述中空主体两侧对应分布有供各输气、出气分支导管穿过的孔洞。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统，其特征在于，所述气动人工肌肉吊装装置包括球形固定装置(1)和气动人工肌肉单体(7)；所述球形固定装置的上半球和下半球各均匀分布四个起重铰接接口(14)，一一对应铰接一个气动人工肌肉单体；所述球形固定装置的侧面设有固定接口(13)，用于与起重机械对接；

所述气动人工肌肉单体(7)包括固定部件(9)和四条气动人工肌肉组(8)；所述气动人工肌肉组(8)由若干气动人工肌肉块(10)并联构成；所述固定部件(9)为中空柔性部件，包括中空主体(17)和若干对称分布于中空主体两侧的实心支体(18)；四条气动人工肌肉组(8)两两一组对称位于中空主体两侧，且呈田字形分布，各气动人工肌肉块(10)由中空主体及各实心支体配合固定及隔离；所述中空主体的中空部分用于布置各气动人工肌肉块的输气、出气主导管，所述主导管左右对称分布对应气动人工肌肉块(10)数量的输气、出气分支导管，分别与各气动人工肌肉块的输气、出气口一一对应连接；所述中空主体两侧对应分布有供各输气、出气分支导管穿过的孔洞。

5.根据权利要求3或4所述的一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统，其特征在于，所述气动人工肌肉单体末端设有电磁铁。

6.根据权利要求3或4所述的一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统，其特征在于，所述气动人工肌肉块(10)不与所述固定部件(9)接触的面上设有真空吸盘(11)。

7.根据权利要求3或4所述的一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统，其特征在于，所述球形固定装置的底部设有扫描铰接接口(15)，用于铰接扫描肌肉单元，所述扫描肌肉单元的结构与所述人工肌肉单体相同，末端用于安装所述三维激光扫描仪(5)和所述双目相机(6)。

8.根据权利要求3或4所述的一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统，其特征在于，所述气动人工肌肉感知模块包括安置在所述气动人工肌肉块(10)内部的气压传感器、温度传感器，还包括安置在所述气动人工肌肉块(10)表面的应力应变传感器和角度传感器。

9.一种基于权利要求1～8任意一项所述的气动人工肌肉的石化吊装系统的吊装方法，其特征在于：

在吊装之前通过感知单元检测或手动输入负载的形状、尺寸、位置和/或表面材料信息，上述信息实时传至所述控制单元的数据输入模块；

吊装前所述控制单元的数据计算模块根据数据输入模块接收到的数据，获得负载的质量信息，再结合负载的形状及尺寸从吊装方案库的预设吊装方案中匹配对应的吊装方案，生成吊装指令；

所述驱动单元接收到所述控制单元传来的吊装指令后，驱动气动人工肌肉吊装装置执行相应的吊装工作；

吊装过程中，所述感知单元、控制单元、驱动单元以及气动人工肌肉吊装装置构成闭环反馈回路；通过感知单元检测气动人工肌肉吊装装置的气压、温度、形变、角度信息，并实时传至所述控制单元的数据输入模块；数据计算模块根据数据输入模块接收到的气压、温度、形变、角度信息数据，实时判断当前工作状态，以向驱动单元发送控制指令，控制输入气动人工肌肉吊装装置的气体流量、频率和温度，从而精确控制气动人工肌肉吊装装置的吊装工作。

10.根据权利要求9所述的吊装方法，其特征在于，若负载质量或负载材料信息为未知量，无法手动输入，则自动获取负载质量及负载材料信息的方法如下：

所述感知单元包括三维激光扫描仪和双目相机，所述双目相机中的一部相机为彩色相机，另一部相机为超清黑白相机；在控制单元中预置石化设备材料库，石化设备材料库中预存不同材料的色彩信息f(c)、表观信息f(s)和密度信息F(ρ)以及f(c,s)→F(ρ)的映射关系；

利用所述三维激光扫描仪扫描获取负载形状尺寸信息，彩色相机获取负载表面的色彩信息f(c)，超清黑白相机获取负载材料的表观信息f(s)；根据接收到的f(c)、f(s)由f(c,s)→F(ρ)的映射关系得到负载的密度ρ，以及根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M；

或者，

所述三维激光扫描仪用于扫描获取负载形状尺寸信息，人工控制界面用于输入负载材料密度ρ；所述数据计算模块还用于根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M；

其中，若负载为具有空腔的构造，则在气动人工肌肉吊装装置上搭载所述三维激光扫描仪(5)和双目相机(6)；吊装开始前，采用三维激光扫描仪(5)先对负载外部进行扫描，获得外部尺寸信息，再利用双目相机(6)对进入负载空腔的入口进行定位；数据计算模块根据计算出的定位结果，发出控制指令，通过驱动单元驱动气动人工肌肉吊装装置将三维激光扫描仪放入负载内部进行扫描，生成负载内外部实体模型和尺寸信息，再由数据计算模块计算得到负载的体积V。