一种柔性机器人及其控制方法与流程

1.本发明涉及机械自动化技术领域，具体涉及一种柔性机器人及其控制方法。


背景技术：

2.机械手发展初期旨在应用于不适宜人类工作的特殊场景中，通过人工在安全区域操控，保障人身安全；随着社会发展，机械手不仅应用于代替人在有害环境下操作，进一步代替人力从单调、重复和繁重的劳力劳动中操作，实现生产的机械化和自动化，广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等领域。例如，应用在生产车间的自动生产线、自动机床和加工中心，用于上下料或自动检测。
3.基于现有机械手的应用环境，机械手通常设计为大尺寸和高强度的结构，安装及控制均十分复杂，并用于抓取大且重的结构。随着科技进步，机械手铸件从笨重复杂的结构向灵活简便的结构改进，柔性机械手就是其中典型的发展方向；柔性机械手不仅能保持原有机械手的功能，更可以拥有更多的灵活度，其构成的柔性机器人是医疗领域，物流和仓储等新兴行业自动化发展路程中不可缺少的组成部分，并且技术日渐成熟。
4.柔性机械手包括气动式、液压式和电动式，其中，气动式柔性机械手由于结构简单、重量轻、迅速、节能和无污染的特点广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品包装、精密仪器等领域；随着气动式柔性机械手的应用，发现存在一些问题，即具有动力不足、控制不稳定的问题；而液压式柔性机械手不仅具有污染的问题，还存在密封困难、有渗液风险的现象。
5.当前缺乏一种可以解决现有柔性机械手动力不足、控制和设备稳定性不高、开发成本高、控制复杂问题的新型机器人。


技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种柔性机器人及其控制方法，其公开的柔性机械手解决现有柔性机械手动力不足、控制和设备稳定性不高、开发成本高、控制复杂的问题，且能适用于易碎和微型物品的夹取。
7.为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种柔性机器人，包括柔性机械手、视觉识别模块和控制模块；
8.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sma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；
9.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；
10.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arduino扩展板；
11.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sma驱动模块，所述舵机控制器和sma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sma弹簧组件工作，完成待拾取物品的拾取。
12.进一步的，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。
13.进一步的，所述柔性机械手还包括第一连接部和第二连接部；
14.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；
15.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；
16.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。
17.进一步的，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；
18.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；
19.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；
20.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。
21.进一步的，所述机械手夹爪还包括连杆单元；
22.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sma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；
23.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。
24.进一步的，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；
25.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，旋转盘的第三通孔经轴承适配连接于第二输出轴；
26.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；
27.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。
28.进一步的，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。
29.本发明还公开一种上述柔性机器人的控制方法，该方法包括：
30.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；
31.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；
32.根据优化图片训练集训练物品的视觉识别分类模型；
33.接收第一指令，获取待拾取物品的视觉信息；
34.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；
35.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。
36.进一步的，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器控制第一关节确定，所述柔性机械手的夹取力度由sma驱动模块设置其输出电压的占空比实现sma弹簧组件工作温度的控制。
37.进一步的，所述方法还包括：接收移动发送的蓝牙通信请求，建立蓝牙通信；接收移动端发出的第二指令，控制柔性机器人进入工作状态。
38.由以上技术方案可知，本发明的技术方案获得了如下有益效果：
39.本发明公开的柔性机器人及其控制方法，其中，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，第二关节为机械手夹爪的指关节、用于驱动手爪完全抓取动作，第三关节用于调整夹爪上手爪的位置、使得手爪靠近待拾取物品或在手爪抓取待拾取物品后提起；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，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，用于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弹簧组件构成柔性机械手夹爪指关节的驱动，sma驱动模块通过控制sma弹簧组件的工作电流调整手爪的夹取力度，实现对物品的柔性拾取。
40.本发明提出的柔性机器人采用电动式柔性机械手，相较于气动式或液压式柔性机械手，不仅具有柔性好、动力足、成本低和控制简单的优点，更适用于易碎物品和微型物品的夹取，安全且高效。此外，柔性机器人还可以采用蓝牙模块实现移动端的远程控制，进一步适应大部分控制场景的需要。
41.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
42.结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
43.附图不表示按照真实参照物比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
44.图1为本发明柔性机械手结构示意图一；
45.图2为本发明柔性机械手结构示意图二；
46.图3为本发明柔性机械手自第一连接部向下俯视图；
47.图4为本发明柔性机械手的仰视图；
48.图5为本发明机械手夹爪的立体示意图；
49.图6为本发明柔性机器人控制方法流程图；
50.图7为本发明柔性机器人组织结构图。
51.图中，各标记的具体意义为：
52.1-机械手夹爪，11-连接臂，12-手爪，121-工作面，13-sma弹簧组件，14-连杆单元；2-第一关节，21-第一壳体；3-第三关节，31-第二壳体，32-第二输出轴；4-第一连接部，41-第一连接单元；42-第二连接单元，421-主动齿轮；43-第三连接单元，431-从动齿轮；5-第二连接部，51-旋转部，511-旋转盘；52-第四连接单元。
具体实施方式
53.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
54.本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,除非上下文
清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
55.基于当前灵活度更高的柔性机械手的出现，广泛应用于具有更复杂环境和标准要求的场景中，部分柔性机械手应用时出现一些弊端，例如气动式柔性机械手存在动力不足、液压式柔性机械手密封难的现象，而电动式机械手虽然没有上述问题但其具有现有机械手的通病，结构和控制复杂、成本高；因此，本发明提出一种结构和控制均较为简单的柔性机械手，并将该机械手应用在柔性机器人上，该机器人一方面结合视觉识别实现自动化拾取的过程，另一方面其采用的柔性机械手利用sma弹簧作为手指的驱动，不仅柔性好、控制简单，且能应用于对易碎和微型物品安全平稳的夹取控制。
56.下面结合附图所示的具体实施例，对本发明公开的柔性机器人及其控制方法作进一步具体介绍。
57.结合图7所示，本发明公开的柔性机器人，包括柔性机械手、视觉识别模块和控制模块，视觉识别模块作为性机器人的眼睛确认待拾取物品，控制模块作为柔性机器人的大脑根据确认结果发布工作程序，柔性机械手作为柔性机器人的肢体实现工作程序的执行。
58.具体的，在结构上，柔性机械手包括若干机械手夹爪1，任一机械手夹爪1上至少设置有三个关节，记为第一关节2、第二关节和第三关节3，并且第一关节2和第三关节3设置为类舵机结构；第一关节2用于柔性机械手调整若干机械手夹爪1的相互位置，变换柔性机械手的夹取姿态；第二关节为机械手夹爪的指关节，该指关节由sma弹簧组件13构成，用于驱动机械手夹爪1上的手爪12进行抓取动作；第三关节3用于调整若干机械手夹爪1上手爪12的位置，实现手爪12靠近待拾取物品或在手爪12抓取待拾取物品后提起；工作时，第一关节2、第二关节和第三关节3接收控制模块的控制指令，根据指令动作。
59.如图所示，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，舵机控制器控制连接于第一关节2和第三关节3，sma驱动模块控制连接于sma弹簧组件13；视觉识别模块由树莓派搭建tensorflow框架进行视觉识别，包括图片获取单元和控制连接于arduino扩展板的树莓派，arduino扩展板和树莓派通过建立串口通信实现两个硬件之间数据的收发；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；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arduino扩展板；进而，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sma驱动模块，舵机控制器和sma驱动模块分别根据其接收的控制信号驱动第一关节2、第三关节3和sma弹簧组件13工作，完成待拾取物品的拾取。
60.本方案中，柔性机械手指端的动作响应主要取决于sma弹簧温度变化，已知影响sma弹簧温度变化的主要因素有：sma弹簧温度、sma弹簧与环境的热交换以及sma弹簧的相变潜热；因此，为保障柔性机械手指端的动作响应速度，实施例中采用的sma弹簧材质为ni-ti-cu系形状记忆合金丝；ni-ti-cu系形状记忆合金丝经热处理后，通过对其输入幅值
430ma、周期7.7s、脉冲宽度2.7s的驱动电流信号，使其在通电状态下升温伸长，关闭输入信号后，自然冷却回复收缩，精准度高、成本低。
61.实施例中，控制模块选用arduino扩展板作为控制系统的核心，其允许开发者自定义调整，能有效提高对机械手臂功能地开发效率，让柔性机械手更好的应用于日常生活及工业控制上。控制模块的总体构思为：使用舵机控制器、sma驱动模块、arduino扩展板，舵机控制器可内置蓝牙、手柄接口、可供用户调试的接口与总线执行模块，arduino扩展板还可接传感器模块、手柄与其他模拟量陀螺仪设备、实现与外部模块的通信，通过编写不同的程序对柔性机械手进行功能开发，可选的，还可利用控制手柄或移动端通过蓝牙传输控制信号，实现柔性机械手的手动控制及设备整体自动感应并抓取物体等功能的开发，实现定位夹取。
62.例如，柔性机器人还包括蓝牙模块和移动端，其中，蓝牙模块连接于arduino扩展板，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。蓝牙模块可选择bt06蓝牙模块，支持uart接口和spp蓝牙串口协议，具有成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高等优点，只需配备少许的外围元件就能实现其强大功能。实施时，首先通过arduino扩展板与bt06蓝牙模块进行连接，根据at指令集进行蓝牙名称以及密码的配置，在串口窗口看到成功的提示信息；配对成功后，将rtx，txd重新连接至arduino扩展板的收发引脚，通过在arduino扩展板里设置switch判断语句，对收到的指令信息进行柔性机械手动作的控制；同时，在移动端蓝牙串口助手连接蓝牙模块，发送控制信息，柔性机械手可以完成对应的抓取以及松开；该蓝牙模块响应速度快，响应范围在10-30m范围内，在无遮挡物的情况下可以传输较远距离，能够进一步适应大部分控制场景的需求。
63.结合图1和图2所示，柔性机械手还包括第一连接部4和第二连接部5；柔性机械手组装时，若干机械手夹爪1经第一连接部4连接于第一关节2的输出端，机械手夹爪1在第一关节2的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1在所述第一关节2的驱动下至少具有第一夹角和第二夹角；该第一夹角和第二夹角构成机械手的两种夹取姿态；机械手夹爪1包括连接臂11、手爪12和sma弹簧组件13，安装时，连接臂11一端固结于第一连接部4、另一端采用sma弹簧组件13活动连接于手爪12，手爪12经第二连接部5连接于第三关节3的输出端，并且手爪12在第三关节3的驱动下具有沿竖直方向移动的自由度；控制中心分别电连接于第一关节2、第三关节3和sma弹簧组件13；当sma驱动模块驱动sma弹簧组件13伸长工作时，靠近待拾取物品的机械手夹爪1的手爪12相互靠近并合拢，使得待拾取物品被拾取。
64.本发明公开的柔性机械手工作流程如下：由第一关节2驱动机械手夹爪1变化机械手的夹取姿态，第三关节3驱动机械手的手爪12靠近待夹取物品，sma弹簧组件13工作时驱动手爪12夹紧在待拾取物品表面。
65.具体实施时，如图1和图2所示，第一关节2和第三关节3在柔性机械手中自上而下依次设置，构成机械手主体；第一关节2包括第一壳体21和设置在第一壳体21内的电动旋转单元，第三关节3包括第二壳体31和设置在第二壳体31内的电动伸缩单元；如图1所示，第一壳体21固设在第二壳体31上方，实施例中第一壳体21采用一对称布设的支撑柱与第二壳体31连接，电动旋转单元设置有一垂直贯通于第一壳体21底面的第一输出轴，该第一输出轴底端延伸至第二壳体31上方。实施例中，机械手主体构成柔性机械手的核心结构，电动旋转
单元可选择旋转电机、电动伸缩单元可选择伸缩电机。
66.附图所示的实施例中，柔性机械手设置三个机械手夹爪1，故第一关节2可驱动三个机械手夹爪1在120
°
或180
°
的夹取姿态下变换。
67.结合图3所示，第一连接部4包括分别固连一机械手夹爪1的第一连接单元41、第二连接单元42和第三连接单元43；设计时，第一连接单元41设置为一固定部，固定部连接于机械手夹爪1的顶端，用于将与其固连的机械手夹爪1固设在第二壳体31上表面；第二连接单元42包括连接设置在机械手夹爪1顶端的主动齿轮421，该主动齿轮421贴合设置在第二壳体31上表面，并且其齿面轴心位置设置有一第一通孔；第三连接单元43包括连接设置在机械手夹爪1顶端的从动齿轮431，从动齿轮431贴合设置在第二壳体31上表面，并且从动齿轮431啮合于主动齿轮421；组装时，第一通孔与第一输出轴底端紧配合，主动齿轮421仅通过第一输出轴与第一关节2连接；从动齿轮431的齿面轴心位置设置有一第二通孔，第二壳体31上表面设置有一定位部，该定位部采用轴承适配于第二通孔。
68.实施例中，第一通孔设置为椭长孔，第一输出轴底端的形状与第一通孔适配，第一输出轴与椭长孔配合后不会滑动；定位部设计为第二壳体31上表面一向第一壳体21凸起的圆柱，该圆柱外壁采用滚动轴承与第二通孔配合安装。为便于安装附图所示的实施例中，主动齿轮421和从动齿轮431均设置为板状结构，主动齿轮421和从动齿轮431分别由板状结构的一端外围设置的若干连续齿牙构成，板状结构的另一端采用连接件连接机械手夹爪1上连接臂11的上端。
69.当第一关节2工作，其电动旋转单元启动，带动主动齿轮421驱动从动齿轮431旋转，进而带动与其连接的机械手夹爪1旋转变换夹取姿态。本实施例中，与第一连接单元41连接的机械手夹爪1固定在第二壳体31上表面、为一不动爪，与第二连接单元42、第三连接单元43连接的机械手夹爪1为活动爪，因此，电动旋转单元通过驱动活动爪实现机械手夹取姿态的调节变换。
70.结合图5所示具体结构，机械手夹爪1还包括连杆单元14；安装时，连接臂1底端设置一第一安装位和一第二安装位，手爪12上设置有一第三安装位和一第四安装位；安装时，第一安装位采用sma弹簧组件13转动连接于第三安装位、第二安装位采用连杆单元14转动连接于第四安装位，并且sma弹簧组件13平行于连杆单元14；定义柔性机械手合拢方向为内侧，则手爪12上设置有一朝向内侧的工作面121；当sma驱动模块驱动sma弹簧组件伸长工作时，带动工作面121底部向内侧翻转，并使得工作面121接触待拾取物品；在柔性机械手整体中，三个机械手夹爪1的sma弹簧组件13同时工作并使得手爪12向内侧收紧合拢，完成待拾取物品的夹紧动作。
71.进一步结合图1和2所示，机械手夹爪1在初始状态下，sma弹簧组件13的长度应当不小于连杆单元14的连杆长度，否则会造成手爪12的工作面121向外侧翻转，工作时需要的sma弹簧组件13伸长量大大增加，不利于夹取动作的实现；因此，实施例中设计连杆单元的长度等于sma弹簧组件13的长度，故如图1所示，连杆单元14和sma弹簧组件13在第一安装位至第四安装固定后构成平行四边形，进而当sma弹簧组件13通电伸长后能轻松带动手爪12向内侧翻转，完成物品夹取。
72.第二连接部5包括旋转部51和三个结构相同的第四连接单元52，如图1、图2、图4和图5所示；结构上，电动伸缩单元设置有一垂直贯通于第二壳体31底面的第二输出轴32，旋
转部51设置在第二输出轴32伸出第二壳体31的底端；旋转部51包括一旋转盘511，旋转盘511的中部设置有一第三通孔，旋转盘511的第三通孔经轴承适配连接于第二输出轴32；第四连接单元52阵列布设在旋转盘511上，其位置与机械手夹爪1的位置一一对应。旋转盘511与第二输出轴32的配合轴承一般也采用滚动轴承，该滚动轴承与第一关节2配合，使得第四连接单元52连接连杆单元与机械手夹爪1同步转动，且不影响第三关节的正常伸缩。
73.安装时，第四连接单元52设置有一活动连接部，活动连接部转动连接于机械手夹爪1的连杆单元；故，当电动伸缩单元启动，带动旋转部51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12在竖直方向上下移动。
74.作为一可选的实施例，连接臂11上部设置为一类l型支架，该类l型支架的折弯处设置为圆角，提升连接臂11的结构强度；连接臂11底端设置为向内侧延伸的二级台阶结构，该二级台阶结构包括位于外侧的第一阶和位于内侧的第二阶，并且第二阶的底面高于第一阶的底面；连接时，第一阶中部有一开口朝下的第一安装槽，第一安装槽及其两侧槽壁构成第一安装位，第二阶构成第二安装位。手爪12上部设置有一开口朝上的第二安装槽，第二安装槽及其两侧槽壁分别构成第三安装位和第四安装位，其中，第三安装位位于第四安装位的下侧，并且在竖直方向上第三安装位和第四安装位位置对应于第一安装位和第二安装位。具体实施时，为了避免机械手夹,1靠近待拾取物品与其存放面碰撞、阻碍手爪12翻转的现象的发生，手爪12上与工作面121相对的侧面设置弧形过渡面；例如，附图中所示的将手爪12设计为三棱柱结构，三棱柱的一侧面构成工作面121，与该侧面相对的棱及其相邻两侧边采用弧形过渡，第二安装槽自该棱的一相对侧边贯通至工作面121，该工作面121设计为一竖直平面。
75.可选的，考虑到易碎物品或微型物品的形状为类球形结构时平面的对物品的夹紧效果较差，工作面121还可设计为一向手爪12内部凹陷的弧形面，以适应物品的形状，增大工作面121与物品的接触面积，有效提升夹紧效果。某些实施例中，在手爪12的工作面121上还贴合设置有一橡胶层，通过橡胶层提升手爪12与物品的摩擦力，防止机械手夹取过于光滑的物品时脱出机械手。
76.作为一可选的实施例，sma弹簧组件13包括sma弹簧，分别固接于sma弹簧两端的第一连接头和第二连接头；其中，第一连接头远离sma弹簧的一端设置为环形结构，该环形结构采用转轴组件转动设置在第一安装槽内；第二连接头远离sma弹簧的一端设置为半圆柱结构，该半圆柱结构上沿平行于其轴向设置有第四通孔，该第四通孔采用转轴组件转动设置在第二安装槽内，并且该半圆柱结构的弧形面抵接于第二安装槽的槽底面。当sma弹簧通电伸长时，使得sma弹簧组件13整体伸长，并自第二连接头与第二安装槽抵接处推动手爪12向内翻转，适应sma弹簧的伸长量，实现手爪12姿态变换。附图所示的实施例中，第一连接头和第二连接头由陶瓷制成，固定时第一连接头和第二连接头上分别设置有卡槽，sma弹簧的两端分别固定卡设在预设的卡槽内。
77.作为一可选的实施例，如图5所示，第四连接单元52包括一l型支架和一横杆，l型支架上端固连于旋转盘511的盘面、底端采用转轴组件转动连接于横杆一端；机械手夹爪1的连杆单元14包括一对平行设置的连杆，连杆对称设置在第一安装槽、第二安装槽外侧，并且连杆的两端分别采用转轴组件转动连接于第一安装槽和第二安装槽的槽壁；组装时，横杆另一端设置在平行设置的两连杆之间，并采用转轴组件连接于两连杆中部，即，横杆构成
第四连接单元52的活动连接部。
78.作为一可选的实施方式，转轴组件设计为双头螺柱和与之适配安装的至少两个螺帽；对于sma弹簧组件13，双头螺柱对称贯穿第一安装槽或第二安装槽的两侧槽壁，第一连接头和第二连接头分别套装在双头螺柱位于槽内的杆段上，双头螺柱凸出槽壁外侧的两端采用螺帽锁紧；对于连杆单元，双头螺柱对称贯穿第二阶或第二安装槽的两侧槽壁，对称连杆的两端分别连接于双头螺柱突出于第二阶或第二安装槽槽壁的一端，再用螺栓锁紧；对于横杆，其安装时采用与sma弹簧相似的位置连接；上述由双头螺柱构成的转轴组件安装时，所有的双头螺柱相互平行。当前，对于体积更大的机械手，转轴组件可采用转轴配合其他锁紧单元构成。
79.结合图6所示，本发明另一实施例公开了一种上述柔性机器人的控制方法，该方法包括如下步骤：
80.步骤s102，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；
81.一般为预先选定柔性机器人拾取的物品种类，例如，电池、蔬菜、水果、塑料瓶、易拉罐等，确定各种类具体物品后从多个角度对物品进行拍照，将每个物品的照片构成独立的训练集。
82.步骤s104，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；
83.步骤s106，根据优化图片训练集训练物品的视觉识别分类模型；
84.实施中，采用lobx软件进行预处理和模型训练，lobx软件中无法识别的照片需要删去，获得视觉识别分类模型；本方案，在获得视觉识别分类模型后导入到树莓派中进行效果测试。
85.步骤s108，接收第一指令，获取待拾取物品的视觉信息；
86.第一指令为输入的柔性机器人启动命令，如按下启动按钮；当控制模块接收到命令开始工作，则控制图片获取单元，如摄像头对待拾取物品进行拍照，获得由照片构成的视觉信息，该视觉信息发送至树莓派。
87.步骤s110，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；
88.树莓派调用存储的目标识别分类模型对接收的待拾取物品的视觉信息进行分类，即arduino扩展板通过串口读取树莓派预先存储的类别信息，从而可根据对比分析类别信息判断待拾取物品的物品种类。
89.步骤s112，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。其中，机械手工作程序存储在控制模块中，用于确定柔性机械手的夹取姿态和夹取力度，柔性机械手的夹取姿态由舵机控制器控制第一关节确定，所述柔性机械手的夹取力度由sma驱动模块设置其输出电压的占空比实现sma弹簧组件工作温度的控制，进而实现对各个物品夹取力度的精准控制。
90.作为一可选的实施例，该控制方法还包括：接收移动发送的蓝牙通信请求，建立蓝牙通信；接收移动端发出的第二指令，控制柔性机器人进入工作状态；实现柔性机器人的远程控制。当控制模块连接的bt06蓝牙模块接收到蓝牙通信请求与移动端建立通信，移动端
可直接通过第二指令远程向控制模块发送工作指令，实现柔性机器人识别动作的过程。
91.本发明上述公开的柔性机器人及其控制方法，其中，机器人的指端采用sma弹簧驱动实现物品的夹取工作，动力充足，不仅结构和控制简单、能够适用于易碎和微型物品的夹取，且控制稳定；本发明的控制方法通过预先构建视觉识别分类模型，通过该模型对待拾取物品进行识别后选定机械手工作程序，进而对柔性机械手的夹取姿态和手爪的夹取力度进行精准控制，最终实现对物品稳定安全的拾取。
92.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。