机器人技术领域的发展,极大的扩展了机器人的使用领域。传统机器人关节较多是刚性结构,大多都是一个位置点到另一个位置点的运动。在人-机器人交互过程中容易产生运动冲击,损坏机器人本体和其运动控制系统。相比刚性执行器,变刚度执行器在增加缓冲、减少冲击和提高柔顺性方面具有良好的表现,因此研制一种能具有适应复杂环境的变刚度执行器对机器人技术发展有重要意义。针对上述问题,本课题所研究内容如下所示:首先,提出了一种由旋转式磁流变阻尼器、伺服电机和导电滑环相结合构成的变刚度执行器,基于磁流变液的Bingham模型及旋转式磁流变阻尼器力学特性,研究了变刚度原理,确定了变刚度执行器及执行器变刚度效果试验平台总体构型。并对执行器提供的最大辅助力进行了分析计算,为磁流变阻尼器的设计计算提供理论参数。其次,设计了阻尼器转子工作面为F型。根据厂家提供的磁流变液参数手册和磁流变液的流变性质,在保证阻尼器力学性能的要求下,对阻尼器转子进行了优化设计,最终得到了阻尼器各部分构型参数。对得到的磁流变阻尼器模型应用Maxwell软件进行仿真分析计算,通过对理论设计模型和仿真对比,验证所设计的磁流变阻尼器的理论计算是否合理。再次,对执行器控制系统做出详细分析,建立了变刚度执行器数学模型,详细介绍了变刚度执行器的驱动原理,并对其信息采集系统做出详细介绍。完成了变刚度执行器、变刚度实验台整体构型的基础上,设计了执行器定刚度、执行器变刚度、执行器模拟直线弹簧和执行器跳跃实验控制流程,开发了实验控制程序。最后,搭建了旋转式磁流变阻尼器力学性能验证实验平台,获取了磁流变阻尼器的实际力学性能参数;建立了变刚度执行器实验系统,完成了执行器定刚度、执行器变刚度、执行器模拟直线弹簧和执行器跳跃缓冲实验,并对其实验结果做出详细分析,实验证明,所提出的方法可以较好的实现执行器的变刚度调节,增强了关节运动的柔顺性,且能有效降低冲击对其本体和控制系统带来不利影响。