(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211039430.5 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610000 四川省成 都市二环路北一段 111号 申请人 南京九致信息科技有限公司 (72)发明人 徐瑞瑶　汤伟哲　黄兴民　周新法　 许友菊　 (74)专利代理 机构 南京九致知识产权代理事务 所(普通合伙) 32307 专利代理师 王晓青 (51)Int.Cl. B25J 15/02(2006.01) B25J 15/10(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种柔性机器人及其控制方法 (57)摘要 本发明提供的柔性机器人及其控制方法， 涉 及机械自动化领域； 机器人包括具有若干机械手 夹爪的柔性机械手、 视觉识别模块和控制模块； 其中， 机械手夹爪上至少设置有设置为类舵机结 构的第一、 第二关节和第二关节和由SMA弹簧组 件构成的第三关节， 第一关节用于变换柔性机械 手的夹取姿态， 第二关节用于驱动手爪完全抓取 动作， 第三关节用于调整手爪的位置； 视觉识别 模块用于获取待拾取物品的视觉信息并进行处 理和识别后反馈识别结果至控制模块， 控制模块 根据识别结果， 调用对应的机械手工作程序驱动 机械手工作， 完成待拾取物品的拾取。 本发明采 用SMA弹簧组件构成指关节的驱动， 控制其工作 电流调整手爪的夹取力度， 柔性好、 动力足、 控制 简单。 权利要求书3页 说明书10页 附图4页 CN 115476379 A 2022.12.16 CN 115476379 A 1.一种柔 性机器人， 其特 征在于， 包括 柔性机械手、 视觉识别模块和控制模块； 所述柔性机械手包括若干机械手夹爪， 任一机械手夹爪上至少设置有三个关节， 记为 第一关节、 第二关节和第三关节， 并且第一关节和 第三关节设置为类舵机结构； 所述第一关 节用于柔性机械手调整若干机械手夹爪的相互位置， 变换柔性机械手的夹取姿态； 所述第 二关节为机械手夹爪的指关节， 所述指关节由S MA弹簧组件构成， 用于驱动机械手夹爪 上的 手爪进行抓取动作； 所述第三关节用于调整若干机械手夹爪上手爪的位置， 使得所述手爪 靠近待拾取物品或在手爪抓取待拾取物品后提 起； 所述控制模块包括Arduino扩展板、 连接于Arduino扩展板的舵机控制器和SMA驱动模 块， 所述舵机控制器控制连接于第一关节和第三关节， 所述SMA驱动模块控制连接于SMA弹 簧组件； 所述视觉识别模块包括 图片获取单元和控制连接于Arduino扩展板的树莓派； 所述 图 片获取单元信号连接于树莓派， 用于获取待拾取物品的视觉信息并发送至树莓派； 所述树 莓派对其接收的视 觉信息进行处 理和识别， 发送 识别结果至A rduino扩展板； 所述控制模块根据Arduino扩展板接收的识别结果， 调用预设的与识别结果对应的机 械手工作程序发送控制 信号至舵机控制器和S MA驱动模块， 所述舵机控制器和S MA驱动模块 分别根据其接收的控制 信号驱动第一关节、 第三关节和S MA弹簧组件工作， 完成待拾取物品 的拾取。 2.根据权利要求1所述的柔性机器人， 其特征在于， 还包括蓝牙模块和移动端， 所述蓝 牙模块连接于Arduino扩展板， 所述移动端通信连接于蓝牙模块， 用于实现对柔性机器人的 远程控制。 3.根据权利要求1所述的柔性机器人， 其特征在于， 所述柔性机械手还包括第 一连接部 和第二连接 部； 所述若干机械手夹爪经第 一连接部连接于第 一关节的输出端， 所述机械手夹爪在所述 输出端的同一水平面周圈阵列分布， 并且任意相 邻两个机械手夹爪在所述第一关节的驱动 下至少具有第一夹角和第二夹角； 所述第一夹角和 第二夹角构成所述机械手的两种夹取姿 态； 所述机械手夹爪还包括连接臂， 所述连接臂一端固结于第一连接部、 另一端采用SMA弹 簧组件活动连接于手爪， 所述手爪经第二连接部连接于第三关节的输出端， 并且手爪在第 三关节的驱动下 具有沿竖直方向移动的自由度； 当所述SMA驱动模块驱动SMA 弹簧组件伸长工作时， 靠近待拾取物品的所述机械手夹爪 的手爪相互靠 近并合拢， 使得待拾取物品被拾取。 4.根据权利要求3所述的柔性机器人， 其特征在于， 所述第 一关节和第 三关节在所述柔 性机械手中自上而下依次设置， 构成所述机 械手主体； 所述第一关节包括第 一壳体和设置在第 一壳体内的电动旋转单元， 所述第 三关节包括 第二壳体和设置在第二壳体内的电动伸缩单元； 所述第一壳体固设在第二壳体上方， 所述 电动旋转单元设置有一垂直贯通于第一壳体底面的第一输出轴， 该第一输出轴底端延伸至 第二壳体上 方； 所述机械手夹爪包括三个， 所述第 一连接部包括分别固连一机械手夹爪的第 一连接单 元、 第二连接单元和 第三连接单元； 所述第一连接单元设置为一固定部， 固定部连接于机械权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115476379 A 2手夹爪的顶端， 用于将与其固连 的机械手夹爪固设在第二壳体上表面； 所述第二连接单元 包括连接设置在机械手夹爪顶端的主动齿轮， 所述主动齿轮贴合设置在第二壳体上表面， 且其齿面轴心位置设置有一第一通孔， 该述第一通孔与所述第一输出轴底端紧配合； 所述 第三连接单元包括连接 设置在机械手夹爪顶端的从动齿轮， 所述从动齿轮贴合设置在第二 壳体上表面， 并且所述从动齿轮啮合于主动齿轮； 所述从动齿轮的齿面轴心位置设置有一 第二通孔， 所述第二壳体上表面设置有一定位部， 所述定位部采用轴承适配于第二 通孔； 当所述电动旋转单元启动， 带动主动齿轮驱动从动齿轮旋转， 进而带动与其连接的机 械手夹爪旋转变换夹取姿态。 5.根据权利要求 4所述的柔 性机器人， 其特 征在于， 所述机 械手夹爪还 包括连杆单元； 所述连接臂底端设置一第 一安装位和一第 二安装位， 所述手爪上设置有一第 三安装位 和一第四安装位， 所述第一安装位采用S MA弹簧组件转动连接于第三安装位、 所述第二安装 位采用连 杆单元转动连接 于第四安装位， 并且SMA弹簧组件平行于连 杆单元； 定义柔性机械手合拢方向为内侧， 则所述手爪上设置有一朝向内侧的工作面； 当所述 SMA驱动模块驱动SMA弹簧组件伸长工作时， 带动所述工作面底部向内侧翻转， 并使得所述 工作面接触待拾取物品。 6.根据权利要求5所述的柔性机器人， 其特征在于， 所述第 二连接部包括旋转部和三个 结构相同的第四连接单 元； 所述电动伸缩单元设置有一垂直贯通于第 二壳体底面的第 二输出轴， 所述旋转部设置 在第二输出轴伸出第二壳体的底端； 所述旋转部包括一旋转盘， 所述旋转盘的中部设置有 一第三通孔， 第三通孔经轴承适配连接 于第二输出轴； 所述第四连接单元阵列布设在所述旋转盘上， 其位置与 所述机械手夹爪的位置一一对 应； 所述第四连接单元设置有一活动连接部， 所述活动连接部转动连接于机械手夹爪的连 杆单元； 当所述电动伸缩单元启动， 带动旋转部在竖直方向往复移动， 进而带动连杆单元及与 其连接的手爪在竖直方向上 下移动。 7.根据权利要求4所述的柔性机器人， 其特征在于， 所述第一通孔设置为椭长孔， 所述 第一输出轴底端的形状与第一 通孔适配。 8.一种柔性机器人的控制方法， 应用于权利要求1 ‑7任一项所述的柔性机器人， 其特征 在于， 方法包括： 获取用于柔性机器人拾取的各种物品的若干图片信息， 分别对各物品构建图片训练 集； 对各图片的训练集进行 预处理获得优化图片训练集， 以去除无法识别的图片； 根据优化图片训练集训练物品的视 觉识别分类模型； 接收第一指令， 获取待拾取物品的视 觉信息； 根据目标识别分类模型对该视觉信 息进行分类， 获得待拾取物品对应的类别信 息和物 品种类； 根据待拾取物品的物品种类， 调用与之对应的机 械手工作程序， 控制柔 性机械手工作。 9.根据权利要求8所述的柔性机器人的控制方法， 其特征在于， 所述机械手工作程序用 于确定柔性机械手的夹取姿态和夹取力度， 其中， 所述柔性机械手的夹取姿态由舵机控制权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115476379 A 3