王新庆，刘艳立，李世庆，文 岩，王继荣

（中国石油大学（华东）机电工程学院，山东 青岛 266000）

当前，机器人应用范围日益广泛，从工业和生活服务领域不断向其他行业领域扩展，同时人机交互的场面越来越多。为保障在人机协同工作过程中工人的安全，减少意外事故的发生，对机器人的安全性提出了更高的要求。传统的高刚性关节在追求机器人工作精度的同时，在人机交互过程中埋下了重大安全隐患。因此，研发一种具有环境适应性和人机交互安全性的可变刚度柔顺关节成为亟待解决的问题［1-3］。

国内外学者对如何实现关节的变刚度进行了大量的理论研究和技术探索，提出了多种实现关节柔顺性驱动的方案［4-8］。例如，Hirzinger 等［9-10］提出了变刚度柔顺关节（Variable Stiffness Joint，VSJ），其结构由2 个相对的凸轮盘和4 个压缩弹簧组成，利用关节旋转改变凸轮滚子在凸轮盘的位置，通过改变弹簧预紧力的方法改变关节的刚度特性。Choi 等［11］提出了一种变刚度关节，采用并联驱动，VSJ 在装置中心轴固定4 根叶弹簧片，使用1个四连杆机构改变弹簧的有效长度，达到变刚度的目的。武汉科技大学潘孝越等［12］提出一种基于阀控泄漏流量调节的变刚度柔性关节，实现了大转矩、刚度连续变化的液压柔顺伺服关节。东北大学张明等［13］提出了一种基于永磁变刚度装置的绳索驱动式柔顺关节，在关节电机输出扭矩不增加的情况下，提高了关节刚度调节范围。

本文设计了一种串联可变刚度弹性机构的新型变刚度柔顺关节。……