机械工程学报

作者：张明, 郭怀超, 温建明, 孙凤, 孙兴伟, 房立金, 岡宏一

单位：1. 沈阳工业大学机械工程学院 沈阳 110819;2. 东北大学机器人科学与工程学院 沈阳 110169;3. 高知工科大学智能机械系统工学科 高知 782-8502 日本

关键词：变刚度,机器人关节,肌电信号,Hill肌肉模型,运动能力；

基金：国家自然科学基金资助项目(52005344)

为探索人机共融环境中机器人柔顺性和环境适应性的问题，提出了一种基于表面肌电信号驱动拮抗式柔性变刚度机器人关节的方法。该方法利用表面肌电信号和改进Hill肌肉模型的肘关节刚度估计策略，通过肌电信号数据计算关节力矩和角度，从而得到人体肌肉骨骼系统在运动过程中的刚度变化规律。提出结合表面肌电信号和神经网络的运动角度和关节刚度估计方法，实现拮抗式变刚度关节的刚度与位置解耦控制。设计了一种生理-物理控制方案，模拟人体肘关节位置与刚度协调规律，用于提升变刚度机器人关节的运动能力。最后，通过飞镖投掷实验证明借鉴人体肌肉骨骼系统刚度调节规律，可以增强变刚度机器人关节的执行任务动作的运动性能。这一研究为机器人在复杂人机交互环境中的应用提供了新的思路和技术支持。

来源：2025年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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