变阻尼柔顺关节可以改善传统柔顺关节的动态性能,减少柔顺关节引入弹性元件产生的振荡超调问题。近年来已经成为机器人理论与技术研究的前沿和热点,但国内在这方面的研究较为匮乏。为了兼顾机器人关节的安全性和动态性能,对变阻尼柔顺关节的研究十分重要。本文设计了一款机器人阻尼可调柔顺关节,主要从以下几方面进行了研究。(1)摆脱了以往柔顺关节通过改变刚度改变柔顺性的机理,采用改变粘性阻尼改变柔顺性的方法,设计了一种机器人阻尼可调关节。提出了关节整体设计方案。设计了一种独特的变阻尼原理,通过改变节流孔大小改变阻尼,根据提出的设计原则和指标,利用曲柄滑块、滑环、节流孔、旋转活塞等机构完成了关节的整体设计。(2)进行了关节阻尼力数学模型的建立,推导了阻尼力矩及阻尼系数的变化特性及范围,对关节进行动力学模型的建立,并用MATLAJB/Simulink对动力学模型进行了仿真,探究不同的阻尼系数对关节动态性能的影响。结果表明当阻尼系数较小时,会有较大振动,当阻尼系数较大时,虽然没有了振动,但上升时间较长。最后当阻尼系数取合理值时振动得到了抑制且能快速达到稳定。(3)对关键零件进行了受力分析跟静态校核,保证零件能够正常运行不会受到破坏。考虑到若电机的激振频率若与工作装置固有频率接近,容易引起共振造成零件振动破坏,所以采用ANSYS软件对关键零件进行模态分析,为以后的对结构优化提供参考。考虑到实际工作中主电机提供给工作装置载荷是随时间任意变化的。所以用ANSYS对关节的关键零件进行了瞬态动力学分析。保证了关键零件的强度。(4)对变阻尼关节进行试验验证。搭建了样机的实验平台,建立了一种关节的控制策略,主电机运动采用PID位置控制,变阻尼模块基于输入轴输出的相对速度进行运算改变副电机的转角。从而产生设定的阻尼系数,变阻尼柔顺关节设置不同的阻尼值,用传感器采集数据,进行了阶跃位置跟踪实验。观察关节输出端的动态特性,变阻尼关节基本可以达到减少系统振动的目的。