潘孝越,蒋 林，2,任利胜,朱建阳，2，赵 慧，2

(1. 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，湖北 武汉，430081；2. 武汉科技大学机器人与智能系统研究院，湖北 武汉，430081)

当前，输出力矩较大的液压机械臂类机器人在工业生产中应用广泛，但该类机器人多为刚性关节，人机物理接触安全性较差，不具备在意外碰撞瞬间对碰撞进行处理的能力，难以满足生产实践的新需要，因此，设计刚度可变的液压柔顺关节成为相关领域研究者重点关注的问题。针对变刚度关节，国外学者如Choi等[1]在研究家用机器人时，提出以降低性能为代价解决人机交互的安全问题并设计了一种由钢板弹簧控制的变刚度关节，通过改变钢板的有效长度来调节关节刚度，具体的控制最初由两个电机来实现，之后又改用非线性控制器进行控制，并利用奇异摄动模型证明了系统的闭环稳定性[2]。Senatore等[3]设计了一种以形状变化来抵消外部载荷变化影响的变刚度关节，并通过实验预测了其在自适应结构上的应用前景。Naselli等[4]设计出一种不依靠塑性形变就能输出大转矩的变刚度关节，其刚度变化由超弹性材料制成的弹簧来实现，同时对超弹性材料进行了数学建模。在国内，史延雷等[5]设计了一种由8个压缩弹簧构成的弹性输出机构并建立了旋转柔性关节的刚度模型，确立了弹性元件参数与关节刚度之间的关系。此外，该课题组还设计了一种同时具有主、被动变刚度特性的柔性关节，建立了柔性关节的数学模型，并对机构尺寸、关节刚度特性进行了优化设计和分析[6]。……