可变刚度矫形机器人

刚度调节范围大

提出一种可重构变刚度机构，实现矫形机器人刚度的大范围动态调节，早期高刚度、后期低刚度以匹配矫形过程需求。

Wu, Xiaoyong · Jie, Zhou · 丁军 · 王昆 · Kanglai, Tang · Yu, Haoyong · Bai, Shaoping

Mechanism and Machine Theory 2025

参数信息

等效输出刚度

2.84–1.19×10^6 N·mm⁻¹

技术优势

刚度调节范围大

通过斜率凸轮滑块模块实现线性位移到刚度的大范围连续调节，输出刚度覆盖2.84至1.19×10⁶ N·mm⁻¹。

匹配矫形过程

策略满足早期高刚度、后期低刚度需求，显著减小机构刚度波动，改善矫形效果。

理论模型指导调节

建立了RVSM和并联机器人的刚度模型，可预测不同参数下的刚度，为实时调控提供依据。

应用场景

• 骨科手术机器人：在矫形手术中按需调节刚度，实现早期强力矫正、后期柔性保持。
• 机器人变刚度关节：作为机器人关节的变刚度模块，扩展关节刚度范围，适应不同任务负载。