CN108890689B - 一种柔性机器人变刚度关节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性机器人变刚度关节，包括主电机模块、中间凸轮滚子模块、刚度调节模块和测量***，主电机模块中的输出法兰盘Ⅱ与中间凸轮滚子模块中的花键轴固定连接，将主电机模块的扭矩传递到中间凸轮滚子模块；凸轮滚子模块包括上凸轮盘、中间圆盘和下凸轮盘，上凸轮盘和下凸轮盘上设计有相同的曲面形状，上凸轮盘可以在花键轴上轴向滑动与周向滚动，上凸轮盘与主电机模块中的法兰盘之间安装有模具弹簧，上凸轮盘压缩模具弹簧导致上凸轮盘自身扭矩发生变化；下凸轮盘与刚度调节模块中的输出法兰盘Ⅰ固定连接。

Description

一种柔性机器人变刚度关节

技术领域

本发明涉及一种柔性机器人变刚度关节，具体涉及一种采用盘状凸轮、滚子和弹簧作为核心部件实现可变刚度的机器人关节，适用于仿生机器人的肩关节和肘关节，属于机器人领域。

背景技术

在传统工业机器人领域，机器人笨重，工作坏境固定，灵活性不高且能量消耗大。为了满足制造精度要求，往往要求驱动器(机器人关节)刚性越大越好，响应速度越快越好。然而，随着机器人应用领域不断扩大，机器人也从传统的工业领域里解放出来，进入了其他非工业领域，如服务、医疗、娱乐等。在这些领域中，尤其在需要改变工作位置或环境未知的情况下，传统高刚性关节的工业机器人已经不能胜任工作了；并且机器人不可避免与人类存在接触，存在着各种各样的碰撞，高刚性关节的机器人已经不能确保人机交互时的安全性。

目前，柔性机器人已成为未来机器人的重要发展方向，而变刚度关节作为重要组成部分正成为国内外研究的热点领域。虽然，刚性工业机器人可以通过控制的方法(力控制、阻抗控制)表现出一定的柔性，一定程度上提高了机器人的性能。然而，由于传感器数据采集回路存在时间延迟、电机惯量、机械带宽等因素的影响，这种“柔性”实际上是非常有限的，刚度依然很大，抗冲击性能仍然很有限，不是真正意义上的柔性。

柔性机器人主要通过关节而获得柔性，因此，从仿生学的角度出发，研究出具有类似人类肌肉特性的变刚度关节对提高机器人的安全性、环境适应性以及未来更好为人类服务具有重要的现实意义。

目前，针对不同的应用领域，国内外研究者研制了基于不同原理的变刚度关节。具体地，有基于扭簧特性的变刚度关节，其缺点是扭簧特性决定了整个关节的刚度特性，不具有连续调节刚度的功能，刚度的改变需要采用不同的扭簧；有采用片弹簧的变刚度关节，其存在结构较复杂、不紧凑、控制较困难等问题；有基于变杠杆原理的变刚度关节，移动支点位置的方式为滑动，存在能量利用率较低、关节无法大角度旋转等问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有变刚度关节结构复杂、不紧凑、输出刚度不能连续调节的问题，提供一种柔性机器人变刚度关节，能够模拟人手臂的肩关节及肘关节的运动特性，有效提高人机交互时的安全性和环境适应性。

本发明的技术解决方案是：

一种柔性机器人变刚度关节，包括主电机模块、中间凸轮滚子模块、刚度调节模块和测量***，主电机模块中的输出法兰盘Ⅱ与中间凸轮滚子模块中的花键轴固定连接，将主电机模块的扭矩传递到中间凸轮滚子模块；凸轮滚子模块包括上凸轮盘、中间圆盘和下凸轮盘，上凸轮盘和下凸轮盘上设计有相同的曲面形状，上凸轮盘可以在花键轴上轴向滑动与周向滚动，上凸轮盘与主电机模块中的法兰盘之间安装有模具弹簧，上凸轮盘压缩模具弹簧导致上凸轮盘自身扭矩发生变化；下凸轮盘与刚度调节模块中的输出法兰盘Ⅰ固定连接。

工作时，主电机模块带动花键轴旋转，进而带动中间圆盘同步旋转，上凸轮盘和下凸轮盘绕花键轴同步旋转，上凸轮盘和中间圆盘沿着花键轴轴向滑动及周向不同步旋转，上凸轮盘压缩模具弹簧，通过测量***实时测量上凸轮盘和中间圆盘之间的动态夹角，控制主电机模块旋转，控制上凸轮盘与中间圆盘之间扭矩大小，直至使动态夹角与目标刚度对应角一致，进而确定关节刚度的变化大小。

主电机模块包括主电机、主电机支座、谐波减速器、主电机轴套、波发生器、刚轮、输出盘和输出法兰盘Ⅱ，主电机的外壳固定于主电机支座上，主电机的输出轴通过主电机轴套与谐波减速器的波发生器连接，谐波减速器的刚轮与主电机支座固定连接，谐波减速器的柔轮与输出盘固定连接，主电机的输出轴与主电机轴套固定连接。

中间凸轮滚子模块包括花键轴、上凸轮盘、中间圆盘、下凸轮盘、螺栓轴、小型深沟球轴承、球形滚子套和套筒Ⅰ，中间圆盘的圆周方向开有六个等径的螺纹孔，球形滚子套里面装有小型深沟球轴承组成滚子组件，螺栓轴将六个滚子组件固定于中间圆盘，并用套筒Ⅰ进行径向定位。

所述的中间圆盘与花键轴是通过花键形式连接的，花键轴带动中间圆盘旋转，中间圆盘可沿花键轴轴向滑动。

刚度调节电机不旋转时，上凸轮盘相对下凸轮盘只能进行轴向移动；刚度调节电机旋转时，调节了上凸轮盘与下凸轮盘之间的相对角度，导致了上凸轮盘轴向距离的变化，继而压缩弹簧。由于弹簧反力和曲面的作用，使得上凸轮盘、中间圆盘和下凸轮盘产生了绕各自旋转轴的扭矩。

刚度调节模块包括刚度调节电机、星形减速机、固定支座、防尘盖、主动直齿轮、从动直齿轮、蜗杆传动轴、角接触球轴承、轴承外圈法兰盘、轴承端盖Ⅰ、蜗杆、套筒Ⅱ、轴承端盖Ⅱ、蜗轮、蜗轮传动轴、套筒Ⅲ、轴承端盖Ⅲ、光电编码器、套筒Ⅳ、交叉滚子轴承Ⅰ、输出法兰盘Ⅰ和盒形支座，刚度调节模块中的刚度调节电机输出轴连接星形减速机，减速机的输出轴安装主动直齿轮，带动从动直齿轮旋转，减速机通过固定支座与盒形支座连接，防尘盖也固定于盒形支座上，防止异物掉入齿轮啮合区。

蜗杆传动轴的两端安装有角接触球轴承，角接触球轴承通过轴承外圈法兰盘、轴承端盖Ⅰ和轴承端盖Ⅱ进行轴向定位。

蜗轮内部中心圆孔安装有蜗轮传动轴，蜗轮轮毂的两端采用套筒Ⅲ和套筒Ⅳ进行轴向定位，输出法兰盘Ⅰ套着蜗轮轮毂，外部安装有交叉滚子轴承Ⅰ，蜗轮传动轴通过角接触球轴承与交叉滚子轴承Ⅰ安装在盒形支座的内部，角接触球轴承的外圈通过轴承端盖Ⅲ进行轴向定位，增量式光电编码器安装在蜗轮传动轴的端部。

测量***包括磁光栅读数头和磁环，主电机模块的外壳固定在关节固定盘上，关节输出套与关节固定盘之间安装了交叉滚子轴承Ⅱ，内圈压紧环和外圈压紧环用于交叉滚子轴承Ⅱ的轴向固定，分别固定在关节固定盘和关节输出套上，磁光栅读数头固定在关节固定盘上，磁环固定在外圈压紧环上。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明实现了变刚度关节原理和结构的创新，采用凸轮滚子弹簧机构实现关节刚度的变化，所设计独特的凸轮滚子弹簧机构使得整个关节的结构更加简单紧凑，解决现有关节普遍存在结构复杂、体积大的问题；采用较少的零件实现了关节的模块化、高度集成的功能，使得关节的安装与维护更加简便；

(2)本发明实现了变刚度关节控制简单化，关节具有刚度可保持恒定又可实时调节的功能，能针对不同的应用需求采取不同的刚度调节策略，扩大了关节的应用领域。

附图说明

图1是本发明主电机模块的结构示意图；

图2是本发明中间凸轮滚子模块的结构示意图；

图3是本发明中间凸轮滚子模块运动受力分析图；

图4是本发明刚度调节模块的结构示意图；

图5是本发明整个变刚度关节的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图5对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。本实施方式的一种柔性机器人变刚度关节，采用模块化结构设计，包括主电机模块、中间凸轮滚子模块、刚度调节模块、测量***。

具体实施方式一：参照图1，该关节主电机模块的结构，包括主电机1、主电机支座2、减速器3、主电机轴套4。所述的减速器3为谐波减速器，超扁平中空结构、体积小、承载能力大，满足实际运行要求。主电机1的外壳固定于主电机支座2上，主电机1的输出轴通过主电机轴套4与谐波减速器3的波发生器5连接，谐波减速器3的刚轮6与主电机支座2通过螺钉固定在一起，谐波减速器3的柔轮与输出盘7连接。主电机1的输出轴与主电机轴套4是通过普通平键和螺钉进行周向与轴向定位的，此直接连接方式减小了关节的整体长度。

本实施方式中的主电机1自带有编码器，以便于测量电机输出轴的角度和角速度。

具体实施方式二：结合图2进行说明，中间凸轮滚子模块是一种柔性机器人变刚度关节的核心模块，包括花键轴8、上凸轮盘9、中间圆盘10、下凸轮盘11，中间圆盘10的圆周方向开有六个等径的螺纹孔，球形滚子套14里面装有小型深沟球轴承13组成滚子组件，螺栓轴12将六个滚子组件固定于中间圆盘10，并用套筒Ⅰ15进行径向定位。

所述的中间圆盘10是通过花键形式与花键轴8进行连接的，花键轴8旋转带动中间圆盘10旋转，但是中间圆盘10由于轴向力作用可以沿花键轴8轴向滑动，花键起到导向作用。上凸轮盘9和下凸轮盘11设计有相同的曲面形状，上凸轮盘9可以在花键轴8上轴向滑动与周向滚动且上部安装有模具弹簧。下凸轮盘11轴向是固定的，由刚度电机通过传动***带动旋转，刚度电机不旋转时，上凸轮盘9相对下凸轮盘11只能进行轴向移动；刚度电机旋转时，调节了上凸轮盘9与下凸轮盘11之间的相对角度，导致了上凸轮盘9轴向距离的变化，继而压缩弹簧。由于弹簧反力和曲面的作用，使得上凸轮盘9、中间圆盘10和下凸轮盘11产生了绕各自旋转轴的扭矩。

本实施方式中的花键轴8、中间圆盘10、螺栓轴12和套筒Ⅰ15采用合金钢材料，满足结构的强度和刚度要求；滚子组件采用小型深沟球轴承13的目的是较小摩擦，防止中间圆盘10在运动过程中卡住，减小对输出扭矩的影响；上凸轮盘9与花键轴8之间设计为滑动摩擦是为了增大阻尼，减小弹簧的振动。

具体实施方式三：结合图3说明该变刚度关节的扭矩和刚度与被动转角的关系，图3是该变刚度关节的中间凸轮滚子模块运动受力分析图，是沿凸轮圆周方向展开所绘制的。滚子沿着凸轮曲面滑动，凸轮的曲面由曲线生成，曲线Γ在坐标系θY-O中为Y＝f(θ)，可进一步求得：

Y_B＝f(θ_B)，Y₃＝Y_B+rcos(α_B)

Y_D＝f(θ_D)，Y₄＝Y_D+rcos(α_D)

上升距离：Δy₁＝Y₃-Y₁，下降距离：Δy₂＝Y₄-Y₂

弹簧的总压缩量：Δy＝Δy₁+Δy₂

弹簧力：F_a＝K_spring*Δy

上凸轮盘扭矩：T_上凸轮盘＝F_τ*R＝F_aRtan(α_D)

下凸轮盘扭矩：T_下凸轮盘＝F_τ*R＝F_aRtan(α_B)

关节输出扭矩：T＝T_下凸轮盘-T_上凸轮盘

关节刚度：

其中：r为滚子半径，R为凸轮盘展开半径(滚子与凸轮盘的接触点到关节中心轴的距离)，

为关节被动变形角，K_spring为模具弹簧的弹性系数，f(θ)、

和

为已知的设计函数。其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图4进行说明，该图是一种柔性机器人变刚度关节中的刚度调节模块。刚度调节电机16的输出轴连接星形减速机17，减速机17的输出轴安装主动直齿轮20，带动从动直齿轮21旋转，减速机17通过固定支座18固定于盒形支座37上，防尘盖19也固定于盒形支座37上，防止异物掉入齿轮啮合区。从动直齿轮21、蜗杆26和套筒II27都安装在蜗杆传动轴22上，蜗杆传动轴22的两端安装有角接触球轴承23，角接触球轴承23通过轴承外圈法兰盘24、轴承端盖I25和轴承端盖II28进行轴向定位，从动直齿轮21旋转带动蜗杆26旋转。

本实施方式中的蜗轮29内部中心圆孔安装有蜗轮传动轴30，蜗轮29轮毂的两端采用套筒Ⅲ31和套筒Ⅳ34进行轴向定位，输出法兰盘Ⅰ36套着蜗轮29的轮毂，外部安装有交叉滚子轴承Ⅰ35，蜗轮传动轴30通过角接触球轴承23与交叉滚子轴承Ⅰ35安装在盒形支座37的内部，角接触球轴承23的外圈通过轴承端盖Ⅲ32进行轴向定位，光电编码器33安装在蜗轮传动轴30的端部。

本实施方式中的轴承外圈法兰盘24、轴承端盖Ⅰ25、轴承端盖Ⅱ28、轴承端盖Ⅲ32、输出法兰盘Ⅰ36和盒形支座37都有相应的安装孔或螺纹孔，用于相应的紧固。主动直齿轮20、从动直齿轮21、蜗杆26通过紧定螺钉进行固定，定位元件采用销轴、弹性挡圈和弹性垫圈。

本实施方式中的蜗杆传动轴22和蜗轮传动轴30的材料为高强度合金钢，提高结构的强度和刚度；刚度调节电机16为盘式电机，不带有编码器和制动器，减速机17为星形齿轮减速机；编码器33为增量式旋转编码器，用于测量输出法兰盘Ⅰ36的旋转角度和角速度。

具体实施方式五：结合图1～5进行说明，一种柔性机器人变刚度关节的整体结构，该结构按模块化方式进行安装。图中A1为主电机模块，A2为中间凸轮滚子模块，A3为刚度调节模块。主电机模块A1中的输出盘7与输出法兰盘Ⅱ38通过螺钉进行连接，输出法兰盘Ⅱ38与中间凸轮滚子模块A2中的花键轴8连接，将主电机1的扭矩传递到中间凸轮滚子模块A2中的中间圆盘10。模具弹簧39和推力球轴承40套在花键轴8的外部，刚度调节模块A3中的输出法兰盘Ⅰ36与中间凸轮滚子模块A2中的下凸轮盘11连接，将刚度调节电机16的扭矩传递给下凸轮盘11，刚度调节模块A3中的盒形支座37与固定套48通过螺钉连接在一起，固定套48固定在关节输出套45上，所述的关节输出套45可以看作刚度调节电机16的外壳。

本实施方式中的下凸轮盘11中装有深沟球轴承41，保证下凸轮盘11与输出法兰盘Ⅱ38之间的同轴度，减小关节的偏心作用。

主电机模块A1的外壳固定在关节固定盘42上，关节固定盘42是整个关节的支撑部分，是相对静止不动的。关节输出套45与关节固定盘42之间安装了交叉滚子轴承Ⅱ43，内圈压紧环44和外圈压紧环46用于交叉滚子轴承Ⅱ43的轴向固定，分别固定在关节固定盘42和关节输出套45上。

关节连杆47与关节输出套45连接，以便于组成两自由度或多自由度的机械臂***。

所述的弹簧39为模具压缩弹簧，具有较大的弹性系数，以便于增加关节的刚度范围。

本实施方式中关节的传感器采用的是圆磁栅角位移编码器，所述磁光栅读数头49固定在关节固定盘42上，磁环50固定在外圈压紧环46上，并涂有胶水，所述磁栅编码器用于测量关节输出套45或关节连杆47相对于关节固定盘42的角度和角速度。

具体实施方式六：结合图2和图5说明关节的保护措施，本实施方式中关节输出套45内部为花键槽，上凸轮盘9只能在关节输出套45内沿轴线滑动，固定套48的内孔深度有严格的尺寸要求，当中间圆盘10沿花键轴8轴向移动距离过大时，中间圆盘10会碰到关节输出套45的右侧壁，相当于进行了机械硬限位，防止关节超过最大变形角。

具体实施方式七：结合图1～5说明测量***的测量对象，主电机1自带的编码器测量的是中间圆盘10相对关节固定套42的旋转角度及角速度；光电编码器33测量下凸轮盘11相对上凸轮盘9的旋转角度及角速度；磁栅编码器测量的上凸轮盘9相对于关节固定套42的旋转角度及角速度。因此，可以确定上凸轮盘9、中间圆盘10及下凸轮盘11之间的运动关系。

下面结合附图说明本发明的具体使用过程：

实施例：当该关节需要以某一恒定刚度操作物体时，刚度调节电机16先旋转到某一角度后断电，由于蜗轮29与蜗杆26之间存在自锁，刚度调节电机16能轻易地调节下凸轮盘11的转角，而下凸轮盘11即使受到大的扭矩作用也不会旋转，不会导致刚度调节电机16的转动，也就是模具弹簧39保持了恒定的压缩量，整个关节就表现出所需要的刚度。

当该关节需要实时以不同的刚度操作对象时，根据具体实施方式三中的变量关系，通过光电编码器33的反馈量，对刚度调节电机16只需要运用简单的PD/PID就可以实时准确地控制下凸轮盘11的旋转角度，也就是实时输出了所需要的刚度。

以上所述的实施例，只是对本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种柔性机器人变刚度关节，其特征在于，包括主电机模块(A1)、中间凸轮滚子模块(A2)、刚度调节模块(A3)和测量***，主电机模块(A1)中的输出法兰盘Ⅱ(38)与中间凸轮滚子模块(A2)中的花键轴(8)固定连接，将主电机模块(A1)的扭矩传递到中间凸轮滚子模块(A2)；凸轮滚子模块(A2)包括上凸轮盘(9)、中间圆盘(10)和下凸轮盘(11)，上凸轮盘(9)和下凸轮盘(11)上设计有相同的曲面形状，上凸轮盘(9)可以在花键轴(8)上轴向滑动与周向滚动，上凸轮盘(9)与主电机模块(A1)中的法兰盘之间安装有模具弹簧(39)，上凸轮盘(9)压缩模具弹簧(39)导致上凸轮盘(9)自身扭矩发生变化；下凸轮盘(11)与刚度调节模块(A3)中的输出法兰盘Ⅰ(36)固定连接；

工作时，主电机模块(A1)带动花键轴(8)旋转，进而带动中间圆盘(10)同步旋转，上凸轮盘(9)和下凸轮盘(11)绕花键轴(8)同步旋转，上凸轮盘(9)和中间圆盘(10)沿着花键轴(8)轴向滑动及周向不同步旋转，上凸轮盘(9)压缩模具弹簧(39)，通过测量***实时测量上凸轮盘(9)和中间圆盘(10)之间的动态夹角，控制主电机模块(A1)旋转，控制上凸轮盘(9)与中间圆盘(10)之间扭矩大小，直至使动态夹角与目标刚度对应角一致，进而确定关节刚度的变化大小；

刚度调节电机(16)不旋转时，上凸轮盘(9)相对下凸轮盘(11)只能进行轴向移动；刚度调节电机(16)旋转时，调节了上凸轮盘(9)与下凸轮盘(11)之间的相对角度，导致了上凸轮盘(9)轴向距离的变化，继而压缩弹簧(39)；由于弹簧反力和曲面的作用，使得上凸轮盘(9)、中间圆盘(10)和下凸轮盘(11)产生了绕各自旋转轴的扭矩；

变刚度关节的扭矩和刚度与被动转角的关系的确定：滚子沿着凸轮曲面滑动，凸轮的曲面由曲线生成，曲线Γ在坐标系θY-O中为Y＝f(θ)，可进一步求得：

Y_B＝f(θ_B)，Y₃＝Y_B+rcos(α_B)

Y_D＝f(θ_D)，Y₄＝Y_D+rcos(α_D)

上升距离：Δy₁＝Y₃-Y₁，下降距离：Δy₂＝Y₄-Y₂

弹簧的总压缩量：Δy＝Δy₁+Δy₂

弹簧力：F_a＝K_spring*Δy

上凸轮盘扭矩：T_上凸轮盘＝F_τ*R＝F_aRtan(α_D)

下凸轮盘扭矩：T_下凸轮盘＝F_τ*R＝F_aRtan(α_B)

关节输出扭矩：T＝T_下凸轮盘-T_上凸轮盘

关节刚度：

其中：r为滚子半径，R为凸轮盘展开半径，

为关节被动变形角，K_spring为模具弹簧的弹性系数，f(θ)、

和

为已知的设计函数。

2.如权利要求1所述的一种柔性机器人变刚度关节，其特征在于，主电机模块(A1)包括主电机(1)、主电机支座(2)、谐波减速器(3)、主电机轴套(4)、波发生器(5)、刚轮(6)、输出盘(7)和输出法兰盘Ⅱ(38)，主电机(1)的外壳固定于主电机支座(2)上，主电机(1)的输出轴通过主电机轴套(4)与谐波减速器(3)的波发生器(5)连接，谐波减速器(3)的刚轮(6)与主电机支座(2)固定连接，谐波减速器(3)的柔轮与输出盘(7)固定连接，主电机(1)的输出轴与主电机轴套(4)固定连接。

3.如权利要求1所述的一种柔性机器人变刚度关节，其特征在于，中间凸轮滚子模块(A2)包括花键轴(8)、上凸轮盘(9)、中间圆盘(10)、下凸轮盘(11)、螺栓轴(12)、小型深沟球轴承(13)、球形滚子套(14)和套筒Ⅰ(15)，中间圆盘(10)的圆周方向开有六个等径的螺纹孔，球形滚子套(14)里面装有小型深沟球轴承(13)组成滚子组件，螺栓轴(12)将六个滚子组件固定于中间圆盘(10)，并用套筒Ⅰ(15)进行径向定位。

4.如权利要求3所述的一种柔性机器人变刚度关节，其特征在于，所述的中间圆盘(10)与花键轴(8)是通过花键形式连接的，花键轴(8)带动中间圆盘(10)旋转，中间圆盘(10)可沿花键轴(8)轴向滑动。

5.如权利要求1所述的一种柔性机器人变刚度关节，其特征在于，刚度调节模块(A3)包括刚度调节电机(16)、星形减速机(17)、固定支座(18)、防尘盖(19)、主动直齿轮(20)、从动直齿轮(21)、蜗杆传动轴(22)、角接触球轴承(23)、轴承外圈法兰盘(24)、轴承端盖Ⅰ(25)、蜗杆(26)、套筒Ⅱ(27)、轴承端盖Ⅱ(28)、蜗轮(29)、蜗轮传动轴(30)、套筒Ⅲ(31)、轴承端盖Ⅲ(32)、光电编码器(33)、套筒Ⅳ(34)、交叉滚子轴承Ⅰ(35)、输出法兰盘Ⅰ(36)和盒形支座，刚度调节模块(A3)中的刚度调节电机(16)输出轴连接星形减速机(17)，减速机(17)的输出轴安装主动直齿轮(20)，带动从动直齿轮(21)旋转，减速机(17)通过固定支座(18)与盒形支座(37)连接，防尘盖(19)也固定于盒形支座(37)上，防止异物掉入齿轮啮合区。

6.如权利要求5所述的一种柔性机器人变刚度关节，其特征在于，蜗杆传动轴(22)的两端安装有角接触球轴承(23)，角接触球轴承(23)通过轴承外圈法兰盘(24)、轴承端盖Ⅰ(25)和轴承端盖Ⅱ(28)进行轴向定位。

7.如权利要求6所述的一种柔性机器人变刚度关节，其特征在于，蜗轮(29)内部中心圆孔安装有蜗轮传动轴(30)，蜗轮(29)轮毂的两端采用套筒Ⅲ(31)和套筒Ⅳ(34)进行轴向定位，输出法兰盘Ⅰ(36)套着蜗轮(29)轮毂，外部安装有交叉滚子轴承Ⅰ(35)，蜗轮传动轴(30)通过角接触球轴承(23)与交叉滚子轴承Ⅰ(35)安装在盒形支座(37)的内部，角接触球轴承(23)的外圈通过轴承端盖Ⅲ(32)进行轴向定位，增量式光电编码器(33)安装在蜗轮传动轴(30)的端部。

8.如权利要求1所述的一种柔性机器人变刚度关节，其特征在于，测量***包括磁光栅读数头(49)和磁环(50)，主电机模块(A1)的外壳固定在关节固定盘(42)上，关节输出套(45)与关节固定盘(42)之间安装了交叉滚子轴承Ⅱ(43)，内圈压紧环(44)和外圈压紧环(46)用于交叉滚子轴承Ⅱ(43)的轴向固定，分别固定在关节固定盘(42)和关节输出套(45)上，磁光栅读数头(49)固定在关节固定盘(42)上，磁环(50)固定在外圈压紧环(46)上。

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