CN114227660B - 一种刚柔耦合超冗余智能感知机械臂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刚柔耦合超冗余智能感知机械臂，其包括机械臂，机械臂的前端和后端分别设置有操作装置和驱动机构，机械臂由若干弯曲单元依次连接而成；弯曲单元包括若干依次连接的中间节，若干所述中间节的两端均设置有基节，基节和中间节均为空心的圆柱状结构，基节与中间节之间、相邻的两个中间节之间均通过十字铰活动连接；驱动机构包括若干驱动电机，若干驱动电机的转轴上均设置有卷筒，弯曲单元内设置有若干腱绳，若干腱绳的一端固定在弯曲单元的前端，另一端分别与若干卷筒连接。机械臂具有模块化、超冗余自适应、空间环境适应性强、末端位姿可测量、外界接触可感知等优点，可用于非合作、合作目标抱捕抓取和复杂腔体的内部勘察。

Description

一种刚柔耦合超冗余智能感知机械臂及其使用方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种刚柔耦合超冗余智能感知机械臂及其使用方法。

背景技术

随着空间探测技术的发展，空间探测任务越来越复杂，实施难度越来越大，这对空间机器人的功能、性能等提出了更高的要求。在轨服务任务中，空间机器人涉及抓捕、操控等多项任务，要求空间机器人对服务目标抓捕能力强、抓捕后可精细操作等。服务目标分为合作和非合作两种，目前针对合作目标的抓捕及操作实施方案较多，这些实施方案大多以刚性机械臂为主，具有抓捕响应快、连接刚度大、操作精度高等优点。针对非合作目标，刚性机械臂抓捕适应性较差，且很难伸入目标腔体内部进行检查。目前非合作目标的抓捕多以飞网等大容差装置的抓捕为主，该种方案抓捕能力强，但是抓捕后不具备操作能力，需要配置单独的操作工具进行精细操作。

因此急需一种智能感知机械臂，能够对合作和非合作目标进行自适应抓捕、感知、操控、服务目标内部检查等。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种可实现复杂腔体内部勘察的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂及其使用方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种刚柔耦合超冗余智能感知机械臂，其包括机械臂，机械臂的前端和后端分别设置有操作装置和驱动机构，机械臂包括若干依次连接的弯曲单元；弯曲单元包括若干依次连接的中间节，弯曲单元的两端设置有基节，基节和中间节均为空心的圆柱状结构，基节与中间节之间、相邻的两个中间节之间均通过十字铰活动连接，十字铰与基节之间设置有用于弯曲后自动复位第一拉伸弹簧，中间节内设置有用于弯曲后自动复位第二拉伸弹簧，且第二拉伸弹簧连接中间节两端的十字铰；驱动机构包括若干驱动电机，若干驱动电机的转轴上均设置有卷筒，弯曲单元内设置有若干腱绳，腱绳的一端固定在弯曲单元前端的基节上，腱绳的另一端分别与若干卷筒连接。

进一步地，十字铰包括便于机械臂内部走线的固定环，固定环的外圆周上设置有四根向外延伸的固定杆，且四根固定杆呈十字排布，四根固定杆的前端均设置有沿固定杆轴向自由旋转的旋转头，基节与中间节的连接端、中间节的两端均对称设置有沿弯曲单元延伸方向凸出的两个连接耳，基节上的两个连接耳与中间节一端的两个连接耳成十字交错排布，相邻两个中间节之间的四个连接耳成十字交错排布；且基节与中间节之间、相邻两个中间节之间的四个连接耳均与固定环上四根固定杆前端的旋转头连接，第一拉伸弹簧设置在基节与固定杆之间，第二拉伸弹簧设置在相邻的两个十字铰上的固定杆之间。

进一步地，基节与两根相对的固定杆之间分别设置有两根第一拉伸弹簧，且两根第一拉伸弹簧与基节上的两个连接耳在周向上呈十字交错排布，相邻的两个十字铰上的两根相对的固定杆之间设置有两根第二拉伸弹簧，且两根第二拉伸弹簧与相邻的两个十字铰之间中间节的连接耳在周向上呈十字交错排布，第一拉伸弹簧和第二拉伸弹簧的伸缩方向均与弯曲单元的延伸方向平行。

进一步地，第一拉伸弹簧和第二拉伸弹簧均通过松紧调节杆与固定杆连接，松紧调节杆上设置有丝杆，固定杆上设置有螺纹孔，丝杆与螺纹孔螺纹配合，松紧调节杆的端部设置有用于挂设第一拉伸弹簧和第二拉伸弹簧的挂孔。

进一步地，弯曲单元内的若干腱绳包括至少三根平行的腱绳，且三根腱绳均匀布置在弯曲单元内壁的延伸方向上，基节和中间节的内壁上均设置有限位通道，若干腱绳活动设置在限位通道内。

进一步地，弯曲单元前端的基节内设置有陀螺仪，基节和中间节外侧壁上均包裹有柔性压力传感器。

进一步地，基节与中间节之间和相邻两个中间节之间的连接处均设置有柔性伸缩管。

进一步地，机械臂的前端设置有摄像头。

提供一种刚柔耦合超冗余智能感知机械臂的使用方法，其包括以下步骤：

S1：机械臂对非合作目标进行抱捕时，执行S2步骤；机械臂对复杂腔体内部进行探测时，执行S7；

S2：将机械臂以伸直的状态贴近抱捕对象，使抱捕对象处于机械臂两端的操作装置和驱动机构之间的空间范围内；

S3：控制驱动机构内部的驱动电机通过卷筒对腱绳进行卷拉，使各个弯曲单元进行等曲率的弯曲，使整个机械臂对抱捕对象形成抱捕的弯曲构型；

S4：柔性压力传感器实时监测机械臂与抱捕对象的接触位置和接触力，直至机械臂上的所有弯曲单元均与抱捕对象接触时，机械臂对抱捕对象形成封闭抱捕；

S5：柔性压力传感器测量的各个位置接触力，对抱捕的牢固程度进行评估；

S6：陀螺仪监测各个弯曲单元的弯曲程度，驱动电机调节各个弯曲单元的腱绳的拉伸长度，使各个弯曲单元对抱捕对象的抱捕力相同，形成抱捕对象在抱捕方向的外包络形状；

S7：将机械臂最前端的弯曲单元伸直；剩余弯曲单元通过驱动电机对腱绳进行收卷，形成弯曲构型；

S8：将机械臂的前端伸入腔体，机械臂其他部分的弯曲单元通过驱动电机控制腱绳的拉伸，逐步实现机械臂伸展，推动机械臂最前端的弯曲单元向腔体内部移动；

S9：柔性压力传感器实时监测各个弯曲单元与腔体的接触位置和接触力；

S10：通过驱动电机控制各个弯曲单元的腱绳的拉伸长度，调节每个弯曲单元的弯曲构型，降低各个弯曲单元与腔体的接触力；

S11：利用机械臂最前端的摄像头对腔体内部结构进行探测。

本发明的有益效果为：

1.本方案的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂采用模块化设计，每个弯曲单元为一个模块，多个弯曲单元首尾连接可组成不同长度的机械臂，且弯曲单元越多，机械臂可产生的弯曲构型越多，机械臂的最前端越灵活；每个弯曲单元由若干腱绳驱动，弯曲单元的基节和中间节均通过十字铰连接，使弯曲单元可自适应的包络形状；柔性压力传感器是一种用于感知物体表面作用力大小的柔性电子器件，能准确测量外界接触力的分布信息，陀螺仪可对各弯曲单元顶部的位姿变化进行测量，使机械臂具有模块化、超冗余自适应、空间环境适应性强、末端位姿可测量、外界接触可感知等优点，可用于非合作、合作目标抱捕抓取和复杂腔体的内部勘察。

2.通过驱动电机对腱绳进行拉动和释放，使弯曲单元实现弯曲，同时采用腱绳进行驱动的方式，与采用功能材料、气动方式等的柔性机械臂相比，具有更好的空间环境适应性。

3.机械臂采用若干基节、中间节、十字铰的方式形成弯曲冗余，再通过各节之间设计的拉伸弹簧消除冗余，并形成欠驱动，使得机械臂具有对非合作目标的自适应抱捕能力。

4.当基节通过腱绳的拉动而在十字铰上发生弯曲时，第一拉伸弹簧发生拉压变形，并产生一个使基节自动复位的弹力，使得驱动电机在停止驱动后，腱绳上的驱动力取消，基节可通过第一拉伸弹簧的弹力实现自动复位，同理，第二拉伸弹簧可使中间节实现自动复位。

5.在陀螺仪与柔性压力传感器的共同作用下，使机械臂具有智能感知能力，实现机械臂位置、弯曲角度、接触力的测量，便于机械臂进行智能控制。

6.十字铰为中空设计，便于机械臂内部走线，且内部走线的方式消除了机械臂外部走线时，易干扰抱捕目标的难题，同时内部走线时腱绳以及电缆更易于防护、不易钩挂。

7.柔性伸缩管在不影响弯曲单元弯曲性能的同时，将各节的连接处密封，使机械臂内部构件与外部环境隔绝。

8.机械臂具有刚柔耦合特性，机械臂外部的柔性压力传感器和机械臂内部的拉伸弹簧均具有一定的柔性，降低了接触碰撞过程中的碰撞冲击；且基节、中间节、十字铰等部件均为刚性元件，可保证抱捕完成后机械臂与目标之间有较大的接触刚度，保证了目标抱捕后的稳定。

9.通过调节固定杆上的松紧调节杆使拉伸弹簧具有一致的预紧力，同时可调节机械臂的弯曲刚度。

10.通过本方案机械臂的使用方法，可实现非合作、合作目标抱捕抓取，同时机械臂可自适应复杂腔体内部环境结构约束，可深入复杂腔体内部，实现对服务目标复杂腔体的内部勘察。

附图说明

图1为本方案的整体结构图。

图2为机械臂和驱动机构的半剖图。

图3为弯曲单元的结构图。

图4为弯曲单元的半剖图。

图5为弯曲单元的俯视图。

图6为十字铰的结构图。

其中，1、机械臂，2、操作装置，3、驱动机构，4、弯曲单元，5、中间节，6、基节，7、十字铰，8、第一拉伸弹簧，9、第二拉伸弹簧，10、驱动电机，11、卷筒，12、腱绳，13、固定环，14、固定杆，15、旋转头，16、连接耳，17、松紧调节杆，18、柔性伸缩管，19、摄像头，20、限位通道，21、陀螺仪，22、柔性压力传感器。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1和图2所示，本方案的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂包括机械臂1，机械臂1的前端和后端分别设置有操作装置2和驱动机构3，其中操作装置2包括机械爪等一系列的操作机构，机械臂1的前端设置有摄像头19，实现机械臂1对待测腔体内部的结构进行探测；机械臂1由若干弯曲单元4依次连接而成，弯曲单元4包括若干依次连接的中间节5，弯曲单元4的两端设置有基节6，基节6和中间节5均为空心的圆柱状结构，基节6与中间节5之间、相邻的两个中间节5之间均通过十字铰7活动连接。

如图2、图3和图4所示，驱动机构3包括若干驱动电机10，若干驱动电机10的转轴上均设置有卷筒11，每个弯曲单元4内均设置有三根平行的腱绳12，三根腱绳12均匀布置在弯曲单元4内壁的延伸方向上，三根腱绳12的一端固定在弯曲单元4前端的基节6上，三根腱绳12的另一端分别与三个卷筒11连接，基节6和中间节5的内壁上均设置有限位通道20，腱绳12活动设置在限位通道20内，通过驱动电机10对腱绳12进行拉动和释放，使弯曲单元4实现弯曲，同时采用腱绳12进行驱动的方式，与采用功能材料、气动方式等的柔性机械臂1相比，具有更好的空间环境适应性。

如图3、图4、图5和图6所示，十字铰7包括便于机械臂1内部走线的固定环13，且内部走线的方式消除了机械臂1外部走线时，易干扰抱捕目标的难题，同时内部走线时腱绳12以及电缆更易于防护、不易钩挂；固定环13的外圆周上均布有四根向外延伸的固定杆14，且四根固定杆14呈十字排布，四根固定杆14的前端均设置有沿固定杆14轴向自由旋转的旋转头15，基节6与中间节5的连接端、中间节5的两端均对称设置有沿弯曲单元4延伸方向凸出的两个连接耳16，基节6上的两个连接耳16与中间节5一端的两个连接耳16成十字交错排布，相邻两个中间节5之间的四个连接耳16成十字交错排布；且基节6与中间节5之间、相邻两个中间节5之间的四个连接耳16分别与固定环13上四根固定杆14前端的旋转头15连接，使每个十字铰7两端的基节6或中间节5均可转动，且转动方向相互垂直，同时每个弯曲单元4通过端部的基节6、若干中间节5和十字铰7依次串联的方式，使弯曲单元4的弯曲自由度沉余，再通过第一拉伸弹簧8和第二拉伸弹簧9消除冗余，并形成欠驱动，使得机械臂1具有对非合作目标的自适应抱捕能力。

如图3和图4所示，弯曲单元4两端的十字铰7上的固定杆14与基节6之间、相邻的两个十字铰7上的固定杆14之间分别设置有用于弯曲后自动复位的第一拉伸弹簧8和第二拉伸弹簧9，且基节6与两根相对的固定杆14之间分别设置有两根第一拉伸弹簧8，且两根第一拉伸弹簧8与基节6上的两个连接耳16在周向上呈十字交错排布，相邻的两个十字铰7上的两根相对的固定杆14之间设置有两根第二拉伸弹簧，且两根第二拉伸弹簧9与相邻的两个十字铰7之间中间节5的连接耳16在周向上呈十字交错排布，第一拉伸弹簧8和第二拉伸弹簧9的伸缩方向均与弯曲单元4的延伸方向平行，当基节6通过腱绳12的拉动而在十字铰7上发生弯曲时，第一拉伸弹簧8发生拉压变形，并产生一个使基节6自动复位的弹力，使得在驱动电机10在停止驱动后，腱绳12上的驱动力取消，基节6可通过第一拉伸弹簧8的弹力实现自动复位，同理，第二拉伸弹簧9可使中间节5实现自动复位。

如图4和图6所示，第一拉伸弹簧8和第二拉伸弹簧9均通过松紧调节杆17与固定杆14连接，松紧调节杆17上设置有丝杆，固定杆14上设置有螺纹孔，丝杆与螺纹孔螺纹配合，松紧调节杆17的端部设置有用于挂设第一拉伸弹簧8和第二拉伸弹簧9的挂孔，通过调节固定杆14上的松紧调节杆17使拉伸弹簧具有一致的预紧力，同时使机械臂1的弯曲刚度可调。

如图2、图4和图5所示，弯曲单元4前端的基节6内设置有陀螺仪21，陀螺仪21可对各弯曲单元4顶部的位姿变化进行测量；若干基节6和中间节5外侧壁上均包裹有柔性压力传感器22，柔性压力传感器22是一种用于感知物体表面作用力大小的柔性电子器件，能准确测量外界接触力的分布信息，在陀螺仪21与柔性压力传感器22的共同作用下，使机械臂1具有智能感知能力，实现机械臂1位置、弯曲角度、接触力等的测量，便于机械臂1进行智能控制。

如图1和图2所示，基节6与中间节5之间和相邻两个中间节5之间的连接处均设置有柔性伸缩管18，柔性伸缩管18在不影响弯曲单元4弯曲性能的同时，将各节的连接处密封，使机械臂1内部构件与外部环境隔绝。

特别地，机械臂1的弯曲变形通过每个弯曲单元4单独的弯曲变形实现，当机械臂1无抱捕目标时，在驱动电机10的作用下，机械臂1每个弯曲单元4产生一个维度的弧形弯曲，机械臂1通过控制不同弯曲单元4不同方向的弯曲，可产生不同的弯曲构型，且每个弯曲单元4内部各节之间具有相同的弯曲角度；当有抱捕目标时，机械臂1弯曲的构型会受抱捕目标形状限制，机械臂1可根据目标的形状进行自适应的抱捕，此时弯曲单元4各节之间将不再具有相同的弯曲角度，驱动单元驱动消失后，机械臂1弯曲单元4在拉伸弹簧作用下恢复初始构型；同时机械臂1具有刚柔耦合特性，机械臂1外部的柔性压力传感器22和机械臂1内部的拉伸弹簧均具有一定的柔性，降低了接触碰撞过程中的碰撞冲击；且基节6、中间节5、十字铰7等部件均为刚性元件，可保证抱捕完成后机械臂1与目标之间有较大的接触刚度，保证了目标抱捕后的稳定。

提供一种刚柔耦合超冗余智能感知机械臂的使用方法，其包括以下步骤：

S1：机械臂1对非合作目标进行抱捕时，执行S2步骤；机械臂1对复杂腔体内部进行探测时，执行S7；

S2：将机械臂1以伸直的状态贴近抱捕对象，使抱捕对象处于机械臂1两端的操作装置2和驱动机构3之间的空间范围内；

S3：控制驱动机构3内部的驱动电机10通过卷筒11对腱绳12进行卷拉，使各个弯曲单元4进行等曲率的弯曲，使整个机械臂1对抱捕对象形成抱捕的弯曲构型；

S4：通过基节6和中间节5的外侧壁上包裹的柔性压力传感器22实时监测机械臂1与抱捕对象的接触位置和接触力，直至机械臂1上的所有弯曲单元4均与抱捕对象接触时，机械臂1对抱捕对象形成了封闭抱捕；

S5：通过柔性压力传感器22测量的各个位置接触力，对抱捕的牢固程度进行评估；

S6：陀螺仪21监测各个弯曲单元4的弯曲程度，驱动电机10调节各个弯曲单元4的腱绳12的拉伸长度，使各个弯曲单元4对抱捕对象的抱捕力相同，形成抱捕对象在抱捕方向的外包络形状；

S7：将机械臂1最前端的弯曲单元4伸直，剩余弯曲单元4通过驱动电机10对腱绳12进行收卷，进行弯曲构型；

S8：将机械臂1的最前端伸入腔体，机械臂1其他部分的弯曲单元4通过驱动电机10控制腱绳12的拉伸，逐步实现机械臂1伸展，推动机械臂1最前端的弯曲单元4向腔体内部移动；

S9：柔性压力传感器22实时监测各个弯曲单元4与腔体的接触位置和接触力；

S10：通过驱动电机10控制各个弯曲单元4的腱绳12拉伸长度，调节每个弯曲单元4的弯曲构型，降低各个弯曲单元4与腔体的接触力；

S11：利用机械臂1最前端的摄像头19对腔体内部结构进行探测。

综上所述，本方案的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂采用模块化设计，每个弯曲单元4为一个模块，多个弯曲单元4首尾连接可组成不同长度的机械臂1，且弯曲单元4越多，机械臂1可产生的弯曲构型越多，机械臂1的最前端越灵活；每个弯曲单元4由三根腱绳12驱动，弯曲单元4的基节6和中间节5均通过十字铰7连接，使弯曲单元4可自适应的包络形状；柔性压力传感器22能准确测量外界接触力的分布信息，陀螺仪21可对各弯曲单元4顶部的位姿变化进行测量，使机械臂1具有模块化、超冗余自适应、空间环境适应性强、末端位姿可测量、外界接触可感知等优点，可用于非合作、合作目标抱捕抓取和复杂腔体的内部勘察。

Claims (8)

1.一种刚柔耦合超冗余智能感知机械臂，其特征在于，包括机械臂(1)，所述机械臂(1)的前端和后端分别设置有操作装置(2)和驱动机构(3)，所述机械臂(1)包括若干依次连接的弯曲单元(4)；

所述弯曲单元(4)包括若干依次连接的中间节(5)，所述弯曲单元(4)的两端设置有基节(6)，所述基节(6)和中间节(5)均为空心的圆柱状结构，所述基节(6)与中间节(5)之间、相邻的两个中间节(5)之间均通过十字铰(7)活动连接，所述十字铰(7)与基节(6)之间设置有用于弯曲后自动复位第一拉伸弹簧(8)，所述中间节(5)内设置有用于弯曲后自动复位第二拉伸弹簧(9)，且第二拉伸弹簧(9)连接中间节(5)两端的十字铰(7)；

所述驱动机构(3)包括若干驱动电机(10)，若干所述驱动电机(10)的转轴上均设置有卷筒(11)，所述弯曲单元(4)内设置有若干腱绳(12)，所述腱绳(12)的一端固定在弯曲单元(4)前端顶部的基节(6)上，所述腱绳(12)的另一端分别与若干卷筒(11)连接；

所述十字铰(7)包括便于机械臂(1)内部走线的固定环(13)，所述固定环(13)的外圆周上设置有四根向外延伸的固定杆(14)，且四根固定杆(14)呈十字排布，四根所述固定杆(14)的前端均设置有沿固定杆(14)轴向自由旋转的旋转头(15)，所述基节(6)与中间节(5)的连接端、中间节(5)的两端均对称设置有沿弯曲单元(4)延伸方向凸出的两个连接耳(16)，所述基节(6)上的两个连接耳(16)与中间节(5)一端的两个连接耳(16)成十字交错排布，相邻两个所述中间节(5)之间的四个连接耳(16)成十字交错排布；且基节(6)与中间节(5)之间、相邻两个中间节(5)之间的四个连接耳(16)均与固定环(13)上四根固定杆(14)前端的旋转头(15)连接，所述第一拉伸弹簧(8)设置在基节(6)与固定杆(14)之间，所述第二拉伸弹簧(9)设置在相邻的两个十字铰(7)上的固定杆(14)之间。

2.根据权利要求1所述的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂，其特征在于，所述基节(6)与两根相对的固定杆(14)之间分别设置有两根第一拉伸弹簧(8)，且两根所述第一拉伸弹簧(8)与基节(6)上的两个连接耳(16)在周向上呈十字交错排布，相邻的两个所述十字铰(7)上的两根相对的固定杆(14)之间设置有两根第二拉伸弹簧(9)，且两根所述第二拉伸弹簧(9)与相邻的两个十字铰(7)之间中间节(5)的连接耳(16)在周向上呈十字交错排布，所述第一拉伸弹簧(8)和第二拉伸弹簧(9)的伸缩方向均与弯曲单元(4)的延伸方向平行。

3.根据权利要求1所述的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂，其特征在于，所述第一拉伸弹簧(8)和第二拉伸弹簧(9)均通过松紧调节杆(17)与固定杆(14)连接，所述松紧调节杆(17)上设置有丝杆，所述固定杆(14)上设置有螺纹孔，所述丝杆与螺纹孔螺纹配合，所述松紧调节杆(17)的端部设置有用于挂设第一拉伸弹簧(8)和第二拉伸弹簧(9)的挂孔。

4.根据权利要求1所述的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂，其特征在于，所述弯曲单元(4)内的若干腱绳(12)包括至少三根平行的腱绳(12)，且三根所述腱绳(12)均匀布置在弯曲单元(4)内壁的延伸方向上，所述基节(6)和中间节(5)的内壁上均设置有限位通道(20)，若干所述腱绳(12)活动设置在限位通道(20)内。

5.根据权利要求1所述的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂，其特征在于，所述弯曲单元(4)前端的基节(6)内设置有陀螺仪(21)，所述基节(6)和中间节(5)外侧壁上均包裹有柔性压力传感器(22)。

6.根据权利要求1所述的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂，其特征在于，所述基节(6)与中间节(5)之间、相邻两个中间节(5)之间的连接处均设置有柔性伸缩管(18)。

7.根据权利要求1所述的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂，其特征在于，所述机械臂(1)的前端设置有摄像头(19)。

8.一种采用权利要求1-7任意一项所述的刚柔耦合超冗余智能感知机械臂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：机械臂(1)对非合作目标进行抱捕时，执行S2步骤；机械臂(1)对复杂腔体内部进行探测时，执行S7；

S2：将机械臂(1)以伸直的状态贴近抱捕对象，使抱捕对象处于机械臂(1)两端的操作装置(2)和驱动机构(3)之间的空间范围内；

S3：控制驱动机构(3)内部的驱动电机(10)通过卷筒(11)对腱绳(12)进行卷拉，使各个弯曲单元(4)进行等曲率的弯曲，使整个机械臂(1)对抱捕对象形成抱捕的弯曲构型；

S4：柔性压力传感器(22)实时监测机械臂(1)与抱捕对象的接触位置和接触力，直至机械臂(1)上的所有弯曲单元(4)均与抱捕对象接触时，机械臂(1)对抱捕对象形成封闭抱捕；

S5：柔性压力传感器(22)测量的各个位置接触力，对抱捕的牢固程度进行评估；

S6：陀螺仪(21)监测各个弯曲单元(4)的弯曲程度，驱动电机(10)调节各个弯曲单元(4)的腱绳(12)的拉伸长度，使各个弯曲单元(4)对抱捕对象的抱捕力相同，形成抱捕对象在抱捕方向的外包络形状；

S7：将机械臂(1)最前端的弯曲单元(4)伸直；剩余弯曲单元(4)通过驱动电机(10)对腱绳(12)进行收卷，形成弯曲构型；

S8：将机械臂(1)的前端伸入腔体，机械臂(1)其他部分的弯曲单元(4)通过驱动电机(10)控制腱绳(12)的拉伸，逐步实现机械臂(1)伸展，推动机械臂(1)最前端的弯曲单元(4)向腔体内部移动；

S9：柔性压力传感器(22)实时监测各个弯曲单元(4)与腔体的接触位置和接触力；

S10：通过驱动电机(10)控制各个弯曲单元(4)的腱绳(12)的拉伸长度，调节每个弯曲单元(4)的弯曲构型，降低各个弯曲单元(4)与腔体的接触力；

S11：利用机械臂(1)最前端的摄像头(19)对腔体内部结构进行探测。