本发明涉及柔性抓取装置，属于机械结构设计领域。
背景技术：
1、传统的机器人夹持器常见于安装在机械臂末端的抓取装置，通常是由刚性部件构成，与被抓取物体之间往往以刚性连接。尽管这类夹持装置应用广泛，但其普遍缺乏足够的柔顺性。例如，在工农业领域中，如果尝试用其抓取易碎物品(如玻璃器皿、水果等)，则很可能造成对被抓取物体的损伤和破坏。为了满足各类复杂多变的搬运、调整等作业需求，适当调整夹持器的柔顺性，可以使其能够适应多种形态的对象，进而拓宽其应用范畴与使用场景。
2、柔性夹持器因其卓越的柔顺性，在抓取易碎物品时，可有效防止对被抓取物体造成损伤。例如在医疗康复领域内，相较于传统的刚性器械，柔性器械能够最大限度地减少在康复过程中对病人造成二次伤害。纯柔性夹持器一般由柔性材料(如硅胶)制成，通过加压变形来实现抓取功能，但在抓取较重物体时，当柔性夹持器无法承受被夹持物体的重力作用，就可能导致其滑落，进而导致夹持动作的失败。并且具有精密驱动技术和感知元件以达到柔顺目的的夹持器需要使用精确的控制技术与特殊的材料，价格昂贵、作业效率低下且对工作环境敏感，导致了较低的性价比与较差的稳定性，并不适用于环境复杂的中小型的工农业生产场景。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有柔性夹持器，无法夹取重物，而带有控制技术的柔性夹持器，作业效率低下且对工作环境敏感，导致了较低的性价比与较差的稳定性的问题，提出了基于阿基米德螺旋线原理的可变刚度柔顺抓取装置。
2、基于阿基米德螺旋线原理的可变刚度柔顺抓取装置，所述装置包括直流电机、驱动机构、夹爪基座和顶层夹爪组件；顶层夹爪组件包括顶层左侧夹爪臂和顶层右侧夹爪臂，顶层左侧夹爪臂和顶层右侧夹爪臂结构相同、且二者的驱动端啮合；
3、直流电机通过驱动机构带动位于夹爪基座上的顶层夹爪组件张开或闭合；
4、驱动机构包括驱动盘、传动摇杆，以及设置于驱动盘内部的2个下摆臂、2个弹簧安装架、2个弹簧、滑块和2个上摆臂；
5、2个下摆臂、2个弹簧安装架和2个弹簧均设置在驱动盘盘面内，每个上摆臂与1个下摆臂扣合在一起后，各通过1个弹簧连接1个弹簧安装架形成一个摆臂组件，两个摆臂组件中下摆臂始终保持平行、且二者安装方向相反，2个下摆臂首端与驱动盘盘面转动连接，2个弹簧安装架均固定于驱动盘的盘面上；
6、传动摇杆为t型杆，t型杆的横杆两端各连接1个滑块，每个滑块在上摆臂与下摆臂内的凹槽内滑动，t型杆的竖杆伸出驱动盘与顶层左侧夹爪臂固定连接。
7、优选地，顶层左侧夹爪臂和顶层右侧夹爪臂均包括夹爪大臂、夹爪中臂和夹爪小臂；
8、顶层左侧夹爪臂的夹爪大臂和顶层右侧夹爪臂的夹爪大臂均设置在夹爪基座上表面，该两个夹爪大臂的一端作为相应的顶层左侧夹爪臂和顶层右侧夹爪臂的驱动端进行啮合；
9、t型杆的竖杆伸出驱动盘与顶层左侧夹爪臂的夹爪大臂固定连接，每个夹爪大臂的另一端与1个夹爪小臂的一端固定连接，2个夹爪中臂的一端沿着啮合线对称设置在夹爪基座上表面，且2个夹爪中臂均与夹爪基座转动连接；每个夹爪中臂的另一端转动连接在每个夹爪小臂的中部。
10、优选地，所述装置还包括传动轴和底层夹爪组件；
11、底层夹爪组件包括底层左侧夹爪臂和底层右侧夹爪臂；底层左侧夹爪臂和底层右侧夹爪臂与顶层左侧夹爪臂或顶层右侧夹爪臂结构相同；底层左侧夹爪臂和顶层左侧夹爪臂相对设置，底层右侧夹爪臂和顶层右侧夹爪臂相对设置；
12、底层左侧夹爪臂和底层右侧夹爪臂均设置在夹爪基座的下表面，底层左侧夹爪臂和底层右侧夹爪臂啮合，底层左侧夹爪臂和顶层左侧夹爪臂之间通过传动轴连接，且二者同步运动，底层右侧夹爪臂和顶层右侧夹爪臂之间通过传动轴连接，且二者同步运动。
13、优选地，所述装置还包括一号连接杆、二号连接杆和三号连接杆；
14、顶层左侧夹爪臂、顶层右侧夹爪臂、底层左侧夹爪臂和底层右侧夹爪臂均包括夹爪大臂、夹爪中臂和夹爪小臂；
15、顶层左侧夹爪臂的夹爪大臂和顶层右侧夹爪臂的夹爪大臂均设置在夹爪基座上表面，该两个夹爪大臂的一端啮合，底层左侧夹爪臂的夹爪大臂和底层右侧夹爪臂的夹爪大臂均设置在夹爪基座下表面，该两个夹爪大臂的一端啮合，
16、底层右侧夹爪臂的夹爪大臂和顶层右侧夹爪臂的夹爪大臂之间通过传动轴连接，底层右侧夹爪臂和顶层右侧夹爪臂之间通过传动轴连接；
17、t型杆的竖杆伸出驱动盘与顶层左侧夹爪臂的夹爪大臂固定连接，每个夹爪大臂的另一端与1个夹爪小臂的一端固定连接，同侧上的2个夹爪小臂通过1个一号连接杆连接，2个二号连接杆贯穿夹爪基座，且2个二号连接杆沿啮合线对称设置，2个二号连接杆的两端分别露出夹爪基座上下表面，同侧的2个夹爪中臂的一端分别套设在同侧的1个二号连接杆的两端上，夹爪中臂与二号连接杆转动连接，每个三号连接杆贯穿同侧上2个夹爪小臂的中部，且每个三号连接杆的两端露出2个夹爪小臂的表面，同侧2个夹爪中臂的另一端分别套设在同侧的三号连接杆的两端，夹爪中臂与三号连接杆转动连接。
18、优选地，4个夹爪中臂为长度可调节的伸缩结构。
19、优选地，所述装置还包括控制器和串口通信模块；
20、控制器，用于通过串口通信模块控制直流电机工作。
21、优选地，所述装置还包括2个垫片；
22、2个下摆臂首端与驱动盘之间各设置1个垫片。
23、本发明的有益效果是：
24、工作状态时，通过直流电机使与其固定连接的驱动盘绕中心轴转动，带动摆臂摆动，从而使得弹簧伸长改变系统刚度，控制夹爪在开合运动上的夹持刚度。其中，摆臂与弹簧连接端做阿基米德螺旋线运动。随着摆臂的摆动，上滑块和下滑快在凹槽内相对滑动，带动传动摇杆绕中心轴转动，进一步地，夹爪臂平面运动，实现夹爪的收紧。
25、本发明采用刚度调节机构设计，实现夹爪刚度的连续可调，确保柔顺抓取；
26、本发明采用简单的传动机构，优化能量传递路径，减少能量损失。
27、本发明结构设计紧凑，集成度高，减少了装置的体积与重量，提高空间利用率，便于集成应用。
28、本发明高效持久优化设计，减少因频繁维护或更换部件而导致的停机时间，维护成本低，增强环境适应能力与稳定性。
29、本发明的变刚度原理为通过机械结构设计控制夹爪，从而实现快速连续地改变夹爪刚度，确保了高柔顺度与高夹持力的抓取；该装置在保证实现柔顺性的同时，又能提供稳定的夹持力。本发明传动机构简单，直流电机与驱动机构固定连接、驱动机构及其传动摇杆与夹爪大臂共圆盘中心轴固定连接，减少能量损失，能量利用率高；本发明的机械结构设计简单，降低了成本，使其更加适用于中小型的工农业需求。同时，高集成度的紧凑设计能够减少体积与重量，提高空间利用率；可快速更换的夹爪接口提高了抓取装置的通用性和灵活性；通过优化设计和选用高强度材料，本发明的维护成本降低，环境适应能力增强，能够适应复杂多变的工农业环境，从而提高夹持效果的稳定性，使其在实际应用中具有显著的经济效益和实用价值。此外，其制造简单、成本经济，适用于多种工农业生产环境的实际需求。
1.基于阿基米德螺旋线原理的可变刚度柔顺抓取装置，其特征在于，所述装置包括直流电机(1)、驱动机构(2)、夹爪基座(3)和顶层夹爪组件；顶层夹爪组件包括顶层左侧夹爪臂和顶层右侧夹爪臂，顶层左侧夹爪臂和顶层右侧夹爪臂结构相同、且二者的驱动端啮合；
2.根据权利要求1所述的基于阿基米德螺旋线原理的可变刚度柔顺抓取装置，其特征在于，顶层左侧夹爪臂和顶层右侧夹爪臂均包括夹爪大臂(5)、夹爪中臂(6)和夹爪小臂(7)；
3.根据权利要求1所述的基于阿基米德螺旋线原理的可变刚度柔顺抓取装置，其特征在于，所述装置还包括传动轴和底层夹爪组件；
4.根据权利要求3所述的基于阿基米德螺旋线原理的可变刚度柔顺抓取装置，其特征在于，所述装置还包括一号连接杆(8)、二号连接杆和三号连接杆(9)；
5.根据权利要求2或4所述的基于阿基米德螺旋线原理的可变刚度柔顺抓取装置，其特征在于，夹爪中臂(6)均为长度可调节的伸缩结构。
6.根据权利要求1所述的基于阿基米德螺旋线原理的可变刚度柔顺抓取装置，其特征在于，所述装置还包括控制器和串口通信模块；
7.根据权利要求1所述的基于阿基米德螺旋线原理的可变刚度柔顺抓取装置，其特征在于，所述装置还包括2个垫片；
