(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 202210380735.6 (22)申请日 2022.04.12 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园1号 (72)发明人 孙富春　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 王萌 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 13/08(2006.01) B25J 15/06(2006.01) B25J 18/00(2006.01) (54)发明名称 视觉模组装置和机 械臂 (57)摘要 本公开实施例提供的视觉模组装置和机械 臂， 属于机器人技术领域， 包括： 外壳， 外壳包括 固定部和开合部， 开合部的一端可枢接地连接在 固定部上； 软体， 软体包括位于开合部的另 一端 的软体上侧和软体下侧， 在软体上侧和软体下侧 之间形成软体腔， 软体上侧和软体下侧均通过软 体固定部固定在外壳上； 设置在固定部上的用于 在软体下侧表面产生基于结构光原理的投影图 案的投影器； 设置在固定部上的用于捕获软体下 侧表面图像的摄像头； 与软体腔连接的用于调节 软体腔刚度的刚度调节单元。 本公开实施例提供 的视觉模组装置和机械臂， 融合了结构光系统对 物体三维重建的快速、 稳定及高精度性能， 解决 了结构光 易受灯光影响及不宜移动的问题。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114714354 A 2022.07.08 CN 114714354 A 1.一种视 觉模组装置， 其特 征在于， 包括： 外壳， 所述外壳包括固定部和开合部， 所述开合部的一端可枢接地连接在所述固定部 上； 软体， 所述软体包括位于所述开合部的另一端的软体上侧和软体下侧， 在所述软体上 侧和所述软体下侧之间形成软体腔， 所述软体上侧和所述软体下侧均通过软体固定部固定 在所述外壳上； 投影器， 所述投影器设置在所述固定部上， 用于在所述软体下侧表面产生基于结构光 原理的投影图案； 摄像头， 所述摄像头设置在所述固定部上， 所述摄像头用于捕获所述软体下侧表面的 图像； 和 刚度调节单 元， 所述刚度调节单 元与所述软体腔连接， 用于调节所述软体腔的刚度。 2.根据权利要求1所述的视觉模组装置， 其特征在于， 所述固定部上设置至少一个所述 投影器。 3.根据权利要求1所述的视觉模组装置， 其特征在于， 所述固定部上设置至少一个所述 摄像头。 4.根据权利要求1所述的视觉模组装置， 其特征在于， 所述软体上侧的表面为与物体接 触的表面， 所述软体下侧的表面 为获取触觉信息的表面， 所述软体腔用于抓取和释放物体。 5.根据权利要求1所述的视觉模组装置， 其特征在于， 所述软体下侧 表面的图像中含有 所述投影图案或者 不含有所述投影图案 。 6.根据权利要求1所述的视觉模组装置， 其特征在于， 所述投影图案所所述软体下侧 表 面发生的形变而发生改变。 7.根据权利要求1所述的视觉模组装置， 其特征在于， 所述开合部在物体轮廓超过外壳 轮廓的方向上镂空。 8.根据权利要求1所述的视觉模组装置， 其特征在于， 所述刚度调节单元包括安装在所 述固定部上的充吸部件以及连接 于所述充吸部件和所述软体腔之间的气管。 9.根据权利要求8所述的视觉模组装置， 其特征在于， 所述气管的管口处 的气流方向与 所述软体上侧 和所述软体下侧平行。 10.一种机械臂， 其特征在于， 包括机械臂本体和设置在所述机械臂本体上的视觉模组 装置， 所述视 觉模组装置为 根据权利要求1～ 9中任一项所述的视 觉模组装置 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114714354 A 2视觉模组装 置和机械臂 技术领域 [0001]本公开实施例属于 机器人技 术领域， 特别涉及视 觉模组装置和机 械臂。 背景技术 [0002]机器人对物体 纹理、 三维结构及受力等信息的感知及抓取能力是机器人智能操作 的基础。 目前机器人的触觉传感装置种类繁多， 如压电式、 电容式及光学式等触觉传感器， 因压电式及电容式触觉传感器多为阵列式数值类非柔性传感器， 光学式触觉传感器因其高 分辨率、 高柔性及纹理感知性能好等众多优势被誉为最有前景的触觉传感装置类型之一。 但光学式触觉传感器的工作原理为通过处理相机拍摄到的软体形变或软体表面的标记点 位移来获取触觉传感数据， 此类触觉传感装置获取的物体纹理、 三 维结构、 三 维受力等信息 效果较好， 但因软体形变学相关知识至今仍存在众多难题， 数据 处理的方法多采用深度学 习， 即使用前需采集大量的数据集、 耗时长， 并且装置间的性能迁移能力差。 同时， 目前基于 光学式触觉传感器对于物体的三维重建精度及耗时均劣于结构光系统对物体的三维重建 能力。 [0003]结构光系统是目前三维重建精度最高、 最快速 的方法， 基于结构光原理的三维重 建方法众多且性能较为成熟、 稳定性好， 但是该系统易受光照影响且系统庞大、 不宜移动 (移动过后系统需重新校正)。 发明内容 [0004]本公开旨在至少在一定程度上解决相关技 术中的技 术问题之一。 [0005]为此， 本公开第一方面实施例提供的视觉模组装置， 基于结构光三维重建原理实 现物体纹理、 三维结构及三维受力等触觉信息的感知， 并基于获取 的触觉信息实现机器人 的智能柔 性抓取， 本公开第一方面实施例提供的视 觉模组装置， 包括： [0006]外壳， 所述外壳包括固定部和开合部， 所述开合部 的一端可枢接地连接在所述固 定部上； [0007]软体， 所述软体包括位于所述开合部 的另一端的软体上侧和软体下侧， 在所述软 体上侧和所述软体下侧之 间形成软体腔， 所述软体上侧和所述软体下侧均通过软体固定部 固定在所述外壳上； [0008]投影器， 所述投影器设置在所述固定部上， 用于在所述软体下侧表面产生基于结 构光原理的投影图案； [0009]摄像头， 所述摄像头设置在所述固定部上， 所述摄像头用于捕获所述软体下侧表 面的图像； 和 [0010]刚度调节单元， 所述刚度调节单元与所述软体腔连接， 用于调节所述软体腔的刚 度。 [0011]本公开第一方面实施例提供的视 觉模组装置， 具有以下 特点及有益效果： [0012]1、 本装置保 留了光学式触觉传感器感知分辨率高及柔性好的性能， 避免了软体形说　明　书 1/4 页 3 CN 114714354 A 3