面向人机协作的仿生变刚度机电一体化驱动器设计与控制

摘要

面向人机协作的仿生变刚度机电一体化驱动器，旨在通过模拟生物肌肉的刚度调节机制，解决传统刚性驱
动器在与人交互时安全性不足、适应性差的问题。其核心设计在于构建能够主动或被动调节输出刚度的机械结构，
如利用阻抗调节、相变材料或气动/液压原理，实现从柔性到刚性的平滑过渡。与之匹配的控制策略则聚焦于基于任
务需求与环境交互的实时刚度调控，通过力反馈、位置反馈或模型预测控制算法，精确调节驱动器的机械阻抗，以
适应不同协作场景。在人机协作场景下，该驱动器的性能评估不仅关注位置与力的跟踪精度，更侧重于碰撞安全性、
交互柔顺性以及对人类意图的响应速度。通过优化设计与控制，仿生变刚度驱动器能够在保证高精度的同时，显著
提升人机物理交互的安全性与自然度，为康复医疗、精密装配、服务机器人等领域的发展提供了关键技术支撑。