本发明涉及机械手领域，尤其涉及软体机械手，实现对不规则复杂形状、不确定形状物体的抓取。
背景技术：
目前，机器人市场逐渐扩大，尤其是在工业领域，大多生产线已经被机械手所取代，为解放人的繁重劳动、实现工业生产机械化和自动化发挥了重要作用。现有机械手在抓取过程中，被抓取物体与机械手之间多为刚性接触(即刚性机械手)，这要求被抓物体几何形状确定且表面具有一定强度。对于复杂不规则形状或者表面易碎的被抓取物体(如水果、鸡蛋)，刚性机械手难于胜任。而柔性机械手的优势在于能够更好的适应被抓取物体，且当受到外界冲击后也不会产生大的伤害。
目前柔性机械手具有两大类，灵巧机械手和软体机械手。灵巧机械手通常内部有很多传感器，当灵巧机械手触摸被抓取物体时，收集触摸对象的相关数据，以确定抓取方式和弯曲变形。灵巧机械手主要体现在具有较多的自由度和精确的力位控制上，为了保证被抓物体的安全和完整，对具有较多自由度的灵巧手的控制是非常复杂的，也使得整套装置成本较高，不利于推广应用。软体机械手充分利用和发挥各种柔性材料(橡胶、聚合物、智能材料、多功能材料等)的柔顺性，及其非线性、粘弹性和迟滞特性等在软体手运动和控制中潜在的“机械智能”作用，降低控制的复杂度，实现高灵活性和良好交互性。
哈佛大学(angew.chem.int.ed,2011,50:1890-1895)研究了不同结构的气动网络，设计出可弯曲的气动驱动器，通过改变气动网络气压力使得材料发生弯曲，可实现对物体的抓取。基于气动弯曲思路，cn10495992a，cn104959992a，cn106965200a提出了不同类型的气动软体机械手，气动软体机械手夹持力来源于软体材料与被夹持物体的摩擦力。
芝加哥大学和哈佛大学(nature,1998,396:21；nature,2001,14:411)研究了颗粒物质特有性质，颗粒物质在不同条件下可呈现流体或固体的特性，即通过外界条件可改变颗粒物质阻塞性。基于颗粒物质的这一特点，cn102939189a发明一种通过阻塞技术来抓取物体的“咖啡包”软体机械手，该机械手通过流固转变可以实现多种复杂形状物体的抓取。与气动软体机械手不同，颗粒软体机械手通过对物体包裹实现抓取。与气动软体机械手相比，颗粒软体机械手对被抓取物体适应性更强，但相对而言其夹持力弱，无法实现较重物体抓取。
技术实现要素：
结合气动软体机械手和颗粒软体机械手各自优点，本发明提出一种具有强夹持力的自适应软体机械手。本发明采取如下技术方案：
一种软体机械手包含可控弯曲壁面、颗粒物质充排气口一、充排气口二、柔性膜、多孔板、机械手固定底座以及相应的气源。可弯曲壁面内部含有气囊，气囊与充排气口一相连接，充气时向内弯曲、抽气时壁面向外弯曲，分别实现对被抓取物的夹持和释放。可控弯曲壁面、柔性膜和多孔板组成封闭腔体——即柔性袋，柔性袋内装有颗粒物质，抓取过程中柔性袋自适应被抓取物体形状，并作为垫子增加壁面与被抓物体接触面积，从而增强夹持力。
所述柔性膜可以有弹性，也可以是无弹性的柔软薄膜。
所述颗粒物质可以是单一颗粒，也可以是颗粒与液体混合物。
进一步地，所述颗粒物未充满整个柔性袋，其体积分数占柔性袋的50％～95％。
一种如上所述自适应被夹持物形状的气动软体机械手的使用方法，采用气动可控弯曲壁面作为夹具，同时夹具之间设置装有颗粒物质的柔性袋，增大夹持接触面积以增强机械手夹持力；所述软体机械手的工作过程如下：
(a)抓取物体前，对可控弯曲壁面抽气，可控弯曲壁面向外弯曲呈外八字状；此时，柔性袋内颗粒物质未填充满，柔性袋内颗粒呈流体状，可自适应被抓取物体形状。
(b)抓取物体时，柔性袋接触物体，柔性袋根据被抓取物体形状对物体自适应包裹。对壁面气囊充气，可控弯曲壁面向内弯曲夹持抓物体；同时，对柔性袋抽气，颗粒物质由流体状态变为固体状态，在可控弯曲壁面夹持下柔性机械手与被抓取物的接触面增加，即柔性机械手抓取力增强。
(c)释放物体时，对壁面气囊抽气同时对柔性袋充气，被抓取物体随即掉落。
与现有发明相比，本发明组合了现有两类软体机械手(气动和颗粒软体机械手)各自优点，可增强软体机械手的夹持力。
(a)与单一气动软体机械手(cn10495992a，cn104959992a，cn106965200a)相比，本发明在气动软体机械手内侧设置柔性袋的作用：可以增加与被抓取物体的接触面积，以增加夹持力；由于装有颗粒物质的柔性袋可对被抓取物体自适应包裹，增强了抓取过程定位的准确性。
(b)颗粒软体机械手(cn102939189a)是通过颗粒物质与被抓取物之间的摩擦力实现抓取。颗粒物质在流体状态时，可与被抓取物体紧密接触；为实现颗粒物质流固转变(即阻塞)，需对颗粒物质抽气，抽气引起颗粒体积收缩，使得颗粒物质与被抓取物体之间压力被严重削弱。本发明在外壁设置可弯曲度柔性壁面，通过柔性壁面弯曲变形以克服抽气引起的颗粒收缩。
附图说明
图1软体机械手结构图。
其中，1-可控弯曲壁面，2-颗粒，3-充排气口一，4-充排气口二，5-柔性膜，6-多孔板，7-机械手固
定底座
图2软体机械手抓取过程。
具体实施方式
如图1所示，一种自适应被夹持物的软体机械手，机械手由可控弯曲壁面(1)、颗粒/流体混合物，充排气口(3)和(4)、柔性膜(5)、多孔板(6)、机械手固定底座(7)以及高低压气源组成。壁面(1)、柔性膜(5)和多孔板(6)组成腔体，即柔性袋，柔性袋内装有颗粒，颗粒体积占整个柔性袋腔体体积的70％。弯曲壁面(1)外侧布置有连通气囊，可通过充排气口一(3)接通高低压气源改变气囊压力。柔性袋的多孔板侧与充排气口二(4)连通，通过充排气口二(4)接通高低压气源改变柔性袋压力。充排气口一(3)和充排气口二(4)可通过电磁阀切换分别连通常压以及高低压气源。
颗粒采用pvc塑料颗粒，真实密度1.15kg/l，与nacl水溶液混合成等密度颗粒/流体体系。
本发明装置抓取操作过程如下：
第一步，将充排气口一(3)接通低压气源，对壁面抽气，壁面(1)向外弯曲呈外八字状；而柔性袋内颗粒未填充满，柔性袋内颗粒成流体状，柔性膜(5)自然下垂。
第二步，抓取物体时，柔性膜(5)接触物体，柔性膜(5)根据被抓取物体形状对物体自适应包裹。切换充排气口一(3)气源，使得充排气口一(3)接通高压气源，对壁面(1)气囊充气，壁面(1)向内弯曲夹住被抓物体。同时，将充排气口二(4)接通低压气源，对柔性袋抽气，柔性袋内颗粒物质由流体状态变为固体状态，增加与被抓取物的接触面积、增强软体机械手抓取力。
第三步，释放物体时，将充排气口一(3)接通低压气源，充排气口二(4)接通高压气源，即对壁面气囊抽气同时对柔性袋充气，被抓取物体掉落。