一种新型变刚度柔顺关节设计与分析

针对传统高刚性机器人在人机交互过程中因碰撞产生的不安全问题,设计了一种新型的可变刚度柔顺关节.提出了一种基于凸轮四连杆机构的新型变刚度方法,分析了变刚度柔顺关节工作原理,详细阐述了变刚度柔顺关节的机械结构.设计了凸轮轮廓曲线,使变刚度柔顺关节达到最优刚度特性.根据机械结构建立变刚度机构的数学模型和变刚度柔顺关节的动力学模型,通过Simulink对变刚度柔顺关节进行仿真实验.分析变刚度柔顺关节的仿真数据,得到不同刚度条件下关节输出角度曲线波动不同,输出角度抖动不同.发生人机碰撞情况时,可降低机器人的关节刚度,提高人机交互的安全性.