解耦型可变刚度关节

刚柔双模 · 刚度独立调节

通过力传动比调节实现位置与刚度完全解耦，可在刚性与柔性模式间平滑切换。

Yan, Lei · Junpeng, Gu · Ziye, Zheng · Sheng, Liu · 孙士龙 · 彭福军 · Xu, Wenfu · ORecord 科技单元

IEEE Robotics and Automation Letters 2026

具体参数

低刚度最大偏转角

{'zh': '30.20', 'en': '30.20'} °

平均刚度调制误差

{'zh': '7.00', 'en': '7.00'} %

柔性模式刚度范围

{'zh': '23.57-260.36', 'en': '23.57-260.36'} Nm/rad

刚性模式刚度

{'zh': '8630.25', 'en': '8630.25'} Nm/rad

技术优势

位置与刚度完全解耦

通过沿关节轴线移动支点改变力传动比，实现刚度独立调节，不影响位置控制。

刚柔双模切换

解耦机构允许关节在刚性模式与柔性模式之间平滑过渡，兼顾高承载与缓冲需求。

刚度调节误差仅7.00%

试验验证平均刚度调制误差为 7.00%，接近高精度开环控制水平。

低刚度大偏转缓冲

低刚度状态最大偏转角达 30.20°，可在碰撞时提供大范围缓冲运动。

应用场景

• 柔性关节：用作机器人柔性关节，通过刚度独立调节提升碰撞安全性与力控精度。
• 变刚度执行器：替换传统变刚度执行器，以简单机构实现解耦控制，降低系统复杂度。
• 空间机械臂：为空间机械臂提供缓冲能力，适应捕获、对接等不确定性接触任务。
• 力控交互：实现高精度力位解耦控制，适用于人机协作、精密装配等力控交互。