近年来,机器人技术迅速发展,机器人已经不再局限于工业生产了,在服务、医疗、娱乐等许多领域涌现出了许多新型服务机器人。传统的工业机器人关节具有运动精度高、负载能力强以及易于实现的寻迹控制等特点,大都采用高刚性驱动,不具有主动变刚度的能力,在特定的结构化环境中具有很强的优势,但是如果将其运用在新型服务机器人上会出现很多问题,不能很好地完成各种各样的复杂任务,在频繁地与人和物品交互的过程中容易造成安全问题。因此,研制柔顺性好,具有变刚度能力的机器人关节具有重要的意义,也是将来服务机器人研究的重要课题。人体关节就具有变刚度的能力,能适应各种复杂环境并完成各种任务,我们希望仿生机器人关节也能具有这种特性。本文针对课题组提出的一种新型仿生变刚度驱动关节展开了深入的研究,研究内容可以分为以下几点:1、对国内外各大高校及研究所提出的变刚度驱动关节进行研究,对各种变刚度驱动关节的变刚度原理进行分析归纳总结。2、针对课题组提出的新型仿生变刚度驱动关节进行数学模型的建立,对各变量之间的数学关系进行推导。建立该驱动关节的静力学模型,得到刚性绳索上的拉力与线性弹簧拉力之间的关系,最后对该仿生变刚度驱动关节的变刚度特性进行分析,包括等长收缩变刚度特性和等刚收缩变刚度特性,为之后的实际应用奠定了坚实的理论基础。3、根据文献查得的人类肘关节的力矩范围,确定变刚度驱动关节的设计力矩,对仿生变刚度驱动关节的各个部件进行计算与选型,然后使用SolidWorks三维建模软件对变刚度驱动关节进行三维模型的建立,并针对尺寸,强度等方面缺点对其进行优化,为将来制造实验样机打下基础。