柔性变刚度指的是可以独立在系统输出端外柔性地对系统刚度进行改变,从而改变系统环境的一种适应能力,在安全人机交互的研究构建上优势巨显。被动柔性变刚度关节一般是对系统中机械弹性元件进行结构特性上的调节,以此来达到改变关节的刚度特性目的,得到了国内外学者的广泛关注。本文致力于探索温控形状记忆合金在被动柔性变刚度系统应用的可行性,结合串联弹性执行器(SEA)实现直线式被动刚度调节,通过温控形状记忆合金弹性体的温度控制进行了关节的刚度控制,探索了温控形状记忆合金在被动柔性变刚度系统应用的可行性。主要研究内容如下:首先,分析了柔性执行器的功能需求,提出了基于温控形状记忆合金的变刚度关节设计方案,制作了试验样机,对关节构成部件进行了设计与选型,对关节的刚度调节范围及变刚度方式进行了阐述。其次,设计了关节输出位置闭环控制器,构建了关节动力学模型,获得了变刚度关节电机电压输入—关节位置输出之间的传递函数;实现了变刚度执行器末端位置闭环控制;基于Matlab/Simulink仿真平台进行了变刚度关节系统模糊PID位置控制器仿真分析。再次,基于被动变刚度关节闭环控制器的需求,对驱动系统进行了硬件配置,搭建了基于BECKHOFF/TwinCAT实时控制系统的硬件驱动系统实验平台,编制了闭环实时控制程序,完成了对被动变刚度关节的位置控制。最后,对温控形状记忆合金弹性体进行了静态刚度实验,证实了形状记忆合金弹性体作为弹性体的变刚度性能;并对处在不同刚度状态的关节系统进行了位置阶跃信号跟踪实验和正弦轨迹信号跟踪实验,实验结果验证了温控形状记忆合金在被动柔性变刚度系统中应用的可行性。