随着服务机器人和工业机器人在操作作业时与人接触的机会越来越多，迫切需要一种能够应用于与人协作的环境中，对环境友好、且在碰到人体或者环境时不造成伤害的机器人系统。其中，如何实现机器人与人类互动接触时的安全性设计与控制，保证机器人操作的安全性是目前机器人技术发展的热点与难点。可变刚度柔性关节的研究能够保障协同工作中人类的安全，能够保证机器人更加完美的完成类人的复杂工作，这也就是研究机器人可变刚度柔性关节的重要意义所在。所以，随着服务机器人和工业机器人的不断发展，可变刚度柔性关节受到了越来越多的学者的关注。本文以柔性关节为对象，以可变刚度为目标，对可变刚度柔性关节的结构、控制硬件电路进行了设计，并通过实验测试对所设计的可变刚度柔性关节进行了分析。首先，本文在分析变刚度原理的基础上，提出了本关节刚度调节的原理并进行了理论模型分析；根据关节设计需求，对关节的机械机构进行了综合设计；本文在分析了关节机构的原理上，对关节关键的弹性元件进行了分析设计并利用有限元分析对其强度进行了校核；从理论分析的角度，对关节的变刚度特性分析。其次，结合关节的物理结构，对其电路控制系统进行了需求分析，设计出了关节控制驱动系统的硬件电路，并结合该关节变刚度实现方法，提出了关节刚度调整控制方法和策略。最后，为验证所设计关节电控驱动系统的正确性和关节的变刚度实现，根据测试需求搭建了关节试验平台。并在所搭建的平台基础上，进行了一系列的实验测试。并对实验数据进行分析，验证了所设计的柔性关节变刚度的实现。