CN113084864A - 一种可变刚度的机器人关节结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变刚度的机器人关节结构，包括关节机构和可变刚度调节机构，关节机构包括第一关节和第二关节，第一关节和第二关节之间通过第一驱动组件进行连接；可变刚度调节机构包括外壳和齿轮齿条组件，齿轮齿条组件包括相互啮合的齿轮和齿条，可变刚度调节机构还包括能够带动齿轮转动的第二驱动组件，齿条滑动连接在外壳上，以在齿条的移动路径上还设有弹性件，弹性件的两端分别与齿条和外壳相抵，以使得齿条在沿外壳滑动时能够压缩弹性件。本发明能够实现刚度调节，以此提高机器人使用的安全性，避免对人及周围环境造成进一步伤害，实现人机安全。

Description

一种可变刚度的机器人关节结构

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种可变刚度的机器人关节结构。

背景技术

随着机电一体化技术的发展、产业的升级换代和机器人产业发展的需要。近年来，机器人技术得到了迅速的发展。机器人关节作为机器人结构中的重要零部件，其结构设计也成为了机器人重要的研究方向。

目前机器人关节的研究领域主要是考虑到关节的使用柔顺性，传统的机器人关节常采用刚性结构，关节使用的柔顺性较差，同时其使用的人机安全也需要改善，而目前常见的提高机器人安全性的方式是在现有的刚性机器人基础上通过高品质的传感器和控制算法来实现，但由此牺牲了大量成本且能耗增多。因此，如何设计一款具有变刚度的机器人关节结构，使得将现有高刚性的机器人关节替换为类似于动物的变刚度柔性关节，进而提高使用安全性也成为了急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能够实现刚度调节，以此提高机器人使用的安全性，避免对人及周围环境造成进一步伤害，实现人机安全的可变刚度的机器人关节结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种可变刚度的机器人关节结构，包括关节机构和可变刚度调节机构，所述关节机构包括第一关节和第二关节，所述第一关节和所述第二关节之间通过第一驱动组件进行连接，以使得所述第一关节和所述第二关节在所述第一驱动组件的作用下能够相对转动；

所述可变刚度调节机构包括外壳和齿轮齿条组件，所述外壳与所述第二关节固定连接，所述齿轮齿条组件包括相互啮合的齿轮和齿条，所述可变刚度调节机构还包括能够带动所述齿轮转动的第二驱动组件，所述第二驱动组件安装在所述关节机构上，且所述齿条滑动连接在所述外壳上，以使得所述齿轮转动时，所述齿条能够沿所述外壳滑动，在所述齿条的移动路径上还设有弹性件，所述弹性件的两端分别与所述齿条和所述外壳相抵，以使得所述齿条在沿所述外壳滑动时能够压缩所述弹性件。

本发明的工作原理是：本发明的机器人关节结构在使用时，第一驱动组件用于实现第一关节和第二关节之间的相对转动，进而实现关节机构的运动。

当需要对关节机构的刚度进行调节时，第二驱动组件带动齿轮转动，齿轮转动的同时将使得与齿轮啮合的齿条沿外壳滑动，在齿条滑动的路径上设置有弹性件，且该弹性件的两端分别与齿条和外壳相抵，当齿条沿外壳滑动时，外壳处于静止状态，故齿条在沿外壳滑动的同时还将对弹性件进行压缩，根据需要进行刚度调节的具体情况，选择将齿条移动到对应位置来达到对弹性件压缩状态的改变，从而使得此时弹性件对外壳具有不同的弹性力，以此来达到改变关节机构的刚度的目的。这样，本发明通过对关节机构刚度的调节，使得整个机器人关节结构变为了类似于动物关节的变刚度柔性关节，从而在一定程度上增强了机器人的安全性同时提高了能量利用率，即在发生碰撞产生冲击的时候能够在一定范围内产生柔性变形，进而避免对人及周围环境造成进一步的伤害，实现人机安全。同时，本发明中可变刚度调节机构中的弹性件还能够在碰撞中吸收部分能量，并可以在下一步动作中释放并利用，由此，既保证了人机安全，又减少了系统能耗。

优选的，在所述齿轮的周向均布有三个齿条，三个所述齿条均与对应位置的所述齿轮啮合，在每个所述齿条的移动路径上均设置有弹性件。

这样，通过在齿轮的周向均布三个齿条，在进行刚度调节时，齿轮传递过来的动力可以均匀的分布到三个齿条处，使得各个齿条获得的动力更加均匀，从而使得关节结构的运行更加的稳定。同时三个齿条周向均布在齿轮的周围，也可以使得整个齿轮齿条组件的结构更加的紧凑，体积更小。

优选的，所述第二驱动组件包括刚度调节电机、齿轮传动组和传动轴，所述刚度调节电机安装在所述第一关节上，所述齿轮连接在所述传动轴上，且所述传动轴与对应位置的所述外壳转动连接，所述齿轮传动组包括相互啮合的第一直齿轮和第二直齿轮，所述第一直齿轮与所述刚度调节电机的转轴连接，所述第二直齿轮与所述传动轴连接，以使得所述刚度调节电机转动时，所述传动轴能够在所述齿轮传动组的作用下带动所述齿轮转动。

这样，当需要进行刚度调节时，启动刚度调节电机，刚度调节电机转动再带动第一直齿轮转动，第一直齿轮转动再带动与其啮合的第二直齿轮转动，第二直齿轮转动再通过传动轴带动齿轮转动，齿轮转动再带动与其啮合的齿条移动，进而达到调节关节结构刚度的目的，因此本方案通过对刚度调节电机的控制就可以实现对关节结构刚度的调节。

优选的，在所述外壳上与所述弹性件相抵的位置均设有压缩端面，所述压缩端面能够与对应位置的所述弹性件完全接触。

这样，通过在外壳上设置能够与弹性件完全接触的压缩端面，其优点在于能够使弹性件在压缩过程中与压缩端面能够充分的接触，从而使得弹性件被压缩的更好，进而保证可变刚度调节机构性能的可靠性。

优选的，在所述外壳上还设有保护罩，所述保护罩的位置与所述弹性件的位置相对应，在所述保护罩上还开设有移动定位孔，所述弹性件的两端穿过对应位置的所述移动定位孔后分别与所述齿条和所述外壳相抵。

这样，通过设置保护罩，利用保护罩对弹性件起保护作用，同时移动定位孔还能对弹性件的移动提供定位效果，使得弹性件在齿条的作用下能够按既定路线压缩到指定的位置。

优选的，所述外壳上与所述齿条对应的位置还设有安装底座，所述齿条滑动连接在对应位置的所述安装底座上。

这样，安装底座对齿条的移动进行限制，使得齿条在齿轮的作用下始终按既定路线移动。

优选的，所述第一驱动组件包括驱动电机和齿形带传动组，所述齿形带传动组包括第一带轮、第二带轮、以及同时套设在所述第一带轮和所述第二带轮上的同步齿形带，所述第一带轮用于与所述驱动电机的转轴连接，所述第二带轮上套设有连接轴，所述连接轴与所述外壳固定连接。

这样，当关节机构需要动作时，启动驱动电机，驱动电机转动带动第一带轮转动，第一带轮转动再通过同步齿形带带动第二带轮转动，第二带轮转动再带动连接轴转动，连接轴是固定在外壳上的，外壳又是固定在第二关节上的，故此时连接轴将通过外壳进一步带动第二关节转动，进而实现第一关节和第二关节之间的相对转动，达到关节机构运动的目的；同时采用同步齿形带还能避免传动过程中的滑动，能够按既定的传动比进行精确传动，传动准确，由于同步齿形带的传动效率非常高，可以节省传动过程中的能量损失，这对于需要很好续航能力的可变刚度的机器人关节结构来说是非常重要的。

优选的，所述第一驱动组件还包括减速器，所述减速器的输入轴与所述驱动电机的输出轴连接，且所述第一带轮套设在所述减速器的输出轴上，以使得所述驱动电机的转速通过所述减速器的减速后输出到所述第一带轮处。

这样，通过设置减速器，利用减速器对驱动电机的运动实现减速增扭的效果，由于关节机构的运动速度往往较慢，但运动需要的扭矩往往较大，故通过减速器的减速增扭，可以使得关节机构获得足够的转矩。

优选的，所述第一带轮的直径小于所述第二带轮的直径，以使得所述第二带轮的转动速度小于所述第一带轮的转动速度。

这样，第一带轮的直径小于第二带轮的直径，这样可以通过第二带轮进一步对第一带轮的运动进行减速并增扭，从而进一步提高关节机构获得的扭矩，保证关节机构的有效运动。

优选的，所述第二关节包括左侧部和右侧部，所述左侧部和所述右侧部分别连接在对应位置的所述外壳上，且所述左侧部和所述右侧部之间还设有自适应弹簧，以对所述左侧部和所述右侧部的旋转误差进行自适应调节。

这样，通过在第二关节的左侧部和右侧部之间设置自适应弹簧，当其旋转有较小的误差时，自适应弹簧可以起到自适应的效果，使得第二关节部分能够合理的运动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明创新使用了齿轮齿条组件，使得可变刚度调节机构更加紧凑，变比更精确，通过改变齿条相对位置使得弹性件产生不同的变形量，就可实现输出刚度的变化，本发明关节结构的刚度变化由齿轮机构的几何关系来保证，运算及仿真证明，该关节结构在各个齿条的运动下，可以产生均衡、稳定的刚度变化，有效的提升了精度。

2、本发明可变刚度调节机构的内部采用齿轮齿条的传动方式，其主要是利用齿轮传动的传动动力大，效率高，寿命长，工作平稳，可靠性高，能保证恒定的传动比等特点，压缩弹性件时，利用准确传动比的特点，弹性件的伸缩量就能够得到准确控制，使得刚度的可调性更好。

3、本发明采用了基于齿轮动力学解算法的运动传递方式，通过固定齿轮产生的旋转运动将运动与动力传递给齿条，完成变刚度部分所需的直线运动，该传动方式摒弃了传统丝杠传动尺寸大的缺点，以自下而上传递运动的方式为结构在外壳内的高度集成带来了便利，这一传动方式有效的解决了目前已有结构重量较大，结构复杂，布局不合理的缺点。

4、本发明通过驱动电机与减速器相连，驱动电机的运动传递给减速器后，减速器输出端与直径较小的第一带轮连接，然后将运动传递给整个关节结构，使得关节机构中的第二关节做旋转运动；此外，在变刚度结构中，它是通过控制刚度调节电机使得齿轮旋转，齿轮旋转再带动与它啮合的齿条作直线运动，齿条通过压缩其一端的弹性件，进而达到改变整个系统刚度的目的。

5、本发明的控制采用两台电机，是一种非线性刚柔耦合的多体动力学系统，其两个电机共同作用，整体完成一个自由度的输出，又属于冗余驱动。

6、本发明中关节扭转最大角度为160°，同时本发明控制方式简单，可通过简单的对电机驱动的方式实现关节的主动变刚度；与现有变刚度关节相比，能够实现大角度旋转、输出刚度范围大的特性。

附图说明

图1为本发明可变刚度的机器人关节结构其中一个视角的结构示意图；

图2为本发明可变刚度的机器人关节结构其中另一个视角的结构示意图；

图3为本发明可变刚度的机器人关节结构中可变刚度调节机构的结构示意图；

图4为本发明可变刚度的机器人关节结构中可变刚度调节机构其中一个视角的爆炸示意图；

图5为本发明可变刚度的机器人关节结构中可变刚度调节机构另一个视角的爆炸示意图。

附图标记说明：第一关节1、第二关节2、左侧部21、右侧部22、自适应弹簧23、第一驱动组件3、驱动电机31、减速器32、第一带轮33、同步齿形带34、第二带轮35、连接轴35、可变刚度调节机构4、外壳41、第二驱动组件42、刚度调节电机421、第一直齿轮422、第二直齿轮423、传动轴424、安装底座43、保护罩44、弹性件45、齿条46、齿轮47。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如附图1到附图5所示，一种可变刚度的机器人关节结构，包括关节机构和可变刚度调节机构4，关节机构包括第一关节1和第二关节2，第一关节1和第二关节2之间通过第一驱动组件3进行连接，以使得第一关节1和第二关节2在第一驱动组件3的作用下能够相对转动；

可变刚度调节机构4包括外壳41和齿轮齿条组件，外壳41与第二关节2固定连接，齿轮齿条组件包括相互啮合的齿轮47和齿条46，可变刚度调节机构4还包括能够带动齿轮47转动的第二驱动组件42，第二驱动组件42安装在关节机构上，且齿条46滑动连接在外壳41上，以使得齿轮47转动时，齿条46能够沿外壳41滑动，在齿条46的移动路径上还设有弹性件45，弹性件45的两端分别与齿条46和外壳41相抵，以使得齿条46在沿外壳41滑动时能够压缩弹性件45。

本发明的工作原理是：本发明的机器人关节结构在使用时，第一驱动组件3用于实现第一关节1和第二关节2之间的相对转动，进而实现关节机构的运动。

当需要对关节机构的刚度进行调节时，第二驱动组件42带动齿轮47转动，齿轮47转动的同时将使得与齿轮47啮合的齿条46沿外壳41滑动，在齿条46滑动的路径上设置有弹性件45，且该弹性件45的两端分别与齿条46和外壳41相抵，当齿条46沿外壳41滑动时，外壳41处于静止状态，故齿条46在沿外壳41滑动的同时还将对弹性件45进行压缩，根据需要进行刚度调节的具体情况，选择将齿条46移动到对应位置来达到对弹性件45压缩状态的改变，从而使得此时弹性件45对外壳41具有不同的弹性力，以此来达到改变关节机构的刚度的目的。这样，本发明通过对关节机构刚度的调节，使得整个机器人关节结构变为了类似于动物关节的变刚度柔性关节，从而在一定程度上增强了机器人的安全性同时提高了能量利用率，即在发生碰撞产生冲击的时候能够在一定范围内产生柔性变形，进而避免对人及周围环境造成进一步的伤害，实现人机安全。同时，本发明中可变刚度调节机构4中的弹性件45还能够在碰撞中吸收部分能量，并可以在下一步动作中释放并利用，由此，既保证了人机安全，又减少了系统能耗。

在本实施例中，弹性件45为弹簧，整个可变刚度调节机构4为一个圆柱形形状，外壳41采用的是铝质材料，其主要是能够减轻整个关节的重量的同时也能够保持足够的性能；外壳41设计成一种异型结构，其主要目的是根据弹簧的安装位置来进行设计的，优点在于弹簧与压缩端面之间具有足够的接触面，使其能够将弹更好的进行压缩，外壳41内部的三组齿条46，其安装位置一定，结构也非常的紧凑。

在本实施例中，在齿轮47的周向均布有三个齿条46，三个齿条46均与对应位置的齿轮47啮合，在每个齿条46的移动路径上均设置有弹性件45。

这样，通过在齿轮47的周向均布三个齿条46，在进行刚度调节时，齿轮47传递过来的动力可以均匀的分布到三个齿条46处，使得各个齿条46获得的动力更加均匀，从而使得关节结构的运行更加的稳定。同时三个齿条46周向均布在齿轮47的周围，也可以使得整个齿轮齿条组件的结构更加的紧凑，体积更小。

在本实施例中，第二驱动组件42包括刚度调节电机421、齿轮传动组和传动轴424，刚度调节电机421安装在第一关节1上，齿轮47连接在传动轴424上，且传动轴424与对应位置的外壳41通过滚动轴承进行转动连接，齿轮传动组包括相互啮合的第一直齿轮422和第二直齿轮423，第一直齿轮422与刚度调节电机421的转轴连接，第二直齿轮423与传动轴424连接，以使得刚度调节电机421转动时，传动轴424能够在齿轮传动组的作用下带动齿轮47转动。

这样，当需要进行刚度调节时，启动刚度调节电机421，刚度调节电机421转动再带动第一直齿轮422转动，第一直齿轮422转动再带动与其啮合的第二直齿轮423转动，第二直齿轮423转动再通过传动轴424带动齿轮47转动，齿轮47转动再带动与其啮合的齿条46移动，进而达到调节关节结构刚度的目的，因此本方案通过对刚度调节电机421的控制就可以实现对关节结构刚度的调节。

在本实施例中，在外壳41上与弹性件45相抵的位置均设有压缩端面，压缩端面能够与对应位置的弹性件45完全接触。

这样，通过在外壳41上设置能够与弹性件45完全接触的压缩端面，其优点在于能够使弹性件45在压缩过程中与压缩端面能够充分的接触，从而使得弹性件45被压缩的更好，进而保证可变刚度调节机构4性能的可靠性。

在本实施例中，在外壳41上还设有保护罩44，保护罩44的位置与弹性件45的位置相对应，在保护罩44上还开设有移动定位孔，弹性件45的两端穿过对应位置的移动定位孔后分别与齿条46和外壳41相抵。

这样，通过设置保护罩44，利用保护罩44对弹性件45起保护作用，同时移动定位孔还能对弹性件45的移动提供定位效果，使得弹性件45在齿条46的作用下能够按既定路线压缩到指定的位置。

在本实施例中，外壳41上与齿条46对应的位置还设有安装底座43，齿条46滑动连接在对应位置的安装底座43上。

这样，安装底座43对齿条46的移动进行限制，使得齿条46在齿轮47的作用下始终按既定路线移动。

在本实施例中，第一驱动组件3包括驱动电机31和齿形带传动组，齿形带传动组包括第一带轮33、第二带轮35、以及同时套设在第一带轮33和第二带轮35上的同步齿形带34，第一带轮33用于与驱动电机31的转轴连接，第二带轮35上套设有连接轴35，连接轴35与外壳41固定连接。

这样，当关节机构需要动作时，启动驱动电机31，驱动电机31转动带动第一带轮33转动，第一带轮33转动再通过同步齿形带34带动第二带轮35转动，第二带轮35转动再带动连接轴35转动，连接轴35是固定在外壳41上的，外壳41又是固定在第二关节2上的，故此时连接轴35将通过外壳41进一步带动第二关节2转动，进而实现第一关节1和第二关节2之间的相对转动，达到关节机构运动的目的；同时采用同步齿形带34还能避免传动过程中的滑动，能够按既定的传动比进行精确传动，传动准确，由于同步齿形带34的传动效率非常高，可以节省传动过程中的能量损失，这对于需要很好续航能力的可变刚度的机器人关节结构来说是非常重要的。

在本实施例中，第一驱动组件3还包括减速器32，减速器32的输入轴与驱动电机31的输出轴连接，且第一带轮33套设在减速器32的输出轴上，以使得驱动电机31的转速通过减速器32的减速后输出到第一带轮33处。

这样，通过设置减速器32，利用减速器32对驱动电机31的运动实现减速增扭的效果，由于关节机构的运动速度往往较慢，但运动需要的扭矩往往较大，故通过减速器32的减速增扭，可以使得关节机构获得足够的转矩。

在本实施例中，第一带轮33的直径小于第二带轮35的直径，以使得第二带轮35的转动速度小于第一带轮33的转动速度。

这样，第一带轮33的直径小于第二带轮35的直径，这样可以通过第二带轮35进一步对第一带轮33的运动进行减速并增扭，从而进一步提高关节机构获得的扭矩，保证关节机构的有效运动。

在本实施例中，第二关节2包括左侧部21和右侧部22，左侧部21和右侧部22分别连接在对应位置的外壳41上，且左侧部21和右侧部22之间还设有自适应弹簧23，以对左侧部21和右侧部22的旋转误差进行自适应调节。

这样，通过在第二关节2的左侧部21和右侧部22之间设置自适应弹簧23，当其旋转有较小的误差时，自适应弹簧23可以起到自适应的效果，使得第二关节2部分能够合理的运动。

本发明的可变刚度的机器人关节结构可以应用在多个领域：如家庭服务类机器人在人机交互时的安全性问题，让家庭用户感受到舒适性和实用性；当用于医疗康复当中时，可以充分利用变刚度环节的柔顺性，使得患者能够更加安全，避免受到二次伤害；例如在工业机器人中，当机械手夹持工件时，为避免发生碰伤产品和机械臂，保护周边设备和人类安全，可以使用本发明中的变刚度关节；设置变刚度关节的转动频率，即可节约关节在运行时的能量消耗。同时还可以将本发明中的变刚度环节组合到整个机器人当中，使得机器人各个关节转变为柔性系统。本发明的变刚度关节还可以应用于农业机器人，例如采摘机器人，在崎岖不平的土泥路上行走时，可以根据探测的路面，利用本发明的关节利用弹簧的弹性和能够变刚度的性能，在土路上更加的顺畅。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明创新使用了齿轮齿条组件，使得可变刚度调节机构更加紧凑，变比更精确，通过改变齿条相对位置使得弹性件产生不同的变形量，就可实现输出刚度的变化，本发明关节结构的刚度变化由齿轮机构的几何关系来保证，运算及仿真证明，该关节结构在各个齿条的运动下，可以产生均衡、稳定的刚度变化，有效的提升了精度。

2、本发明可变刚度调节机构的内部采用齿轮齿条的传动方式，其主要是利用齿轮传动的传动动力大，效率高，寿命长，工作平稳，可靠性高，能保证恒定的传动比等特点，压缩弹性件时，利用准确传动比的特点，弹性件的伸缩量就能够得到准确控制，使得刚度的可调性更好。

3、本发明采用了基于齿轮动力学解算法的运动传递方式，通过固定齿轮产生的旋转运动将运动与动力传递给齿条，完成变刚度部分所需的直线运动，该传动方式摒弃了传统丝杠传动尺寸大的缺点，以自下而上传递运动的方式为结构在外壳内的高度集成带来了便利，这一传动方式有效的解决了目前已有结构重量较大，结构复杂，布局不合理的缺点。

4、本发明通过驱动电机与减速器相连，驱动电机的运动传递给减速器后，减速器输出端与直径较小的第一带轮连接，然后将运动传递给整个关节结构，使得关节机构中的第二关节做旋转运动；此外，在变刚度结构中，它是通过控制刚度调节电机使得齿轮旋转，齿轮旋转再带动与它啮合的齿条作直线运动，齿条通过压缩其一端的弹性件，进而达到改变整个系统刚度的目的。

5、本发明的控制采用两台电机，是一种非线性刚柔耦合的多体动力学系统，其两个电机共同作用，整体完成一个自由度的输出，又属于冗余驱动。

6、本发明中关节扭转最大角度为160°，同时本发明控制方式简单，可通过简单的对电机驱动的方式实现关节的主动变刚度；与现有变刚度关节相比，能够实现大角度旋转、输出刚度范围大的特性。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种可变刚度的机器人关节结构，其特征在于，包括关节机构和可变刚度调节机构，所述关节机构包括第一关节和第二关节，所述第一关节和所述第二关节之间通过第一驱动组件进行连接，以使得所述第一关节和所述第二关节在所述第一驱动组件的作用下能够相对转动；

所述可变刚度调节机构包括外壳和齿轮齿条组件，所述外壳与所述第二关节固定连接，所述齿轮齿条组件包括相互啮合的齿轮和齿条，所述可变刚度调节机构还包括能够带动所述齿轮转动的第二驱动组件，所述第二驱动组件安装在所述关节机构上，且所述齿条滑动连接在所述外壳上，以使得所述齿轮转动时，所述齿条能够沿所述外壳滑动，在所述齿条的移动路径上还设有弹性件，所述弹性件的两端分别与所述齿条和所述外壳相抵，以使得所述齿条在沿所述外壳滑动时能够压缩所述弹性件。

2.根据权利要求1所述的可变刚度的机器人关节结构，其特征在于，在所述齿轮的周向均布有三个齿条，三个所述齿条均与对应位置的所述齿轮啮合，在每个所述齿条的移动路径上均设置有弹性件。

3.根据权利要求1所述的可变刚度的机器人关节结构，其特征在于，所述第二驱动组件包括刚度调节电机、齿轮传动组和传动轴，所述刚度调节电机安装在所述第一关节上，所述齿轮连接在所述传动轴上，且所述传动轴与对应位置的所述外壳转动连接，所述齿轮传动组包括相互啮合的第一直齿轮和第二直齿轮，所述第一直齿轮与所述刚度调节电机的转轴连接，所述第二直齿轮与所述传动轴连接，以使得所述刚度调节电机转动时，所述传动轴能够在所述齿轮传动组的作用下带动所述齿轮转动。

4.根据权利要求1所述的可变刚度的机器人关节结构，其特征在于，在所述外壳上与所述弹性件相抵的位置均设有压缩端面，所述压缩端面能够与对应位置的所述弹性件完全接触。

5.根据权利要求1所述的可变刚度的机器人关节结构，其特征在于，在所述外壳上还设有保护罩，所述保护罩的位置与所述弹性件的位置相对应，在所述保护罩上还开设有移动定位孔，所述弹性件的两端穿过对应位置的所述移动定位孔后分别与所述齿条和所述外壳相抵。

6.根据权利要求1所述的可变刚度的机器人关节结构，其特征在于，所述外壳上与所述齿条对应的位置还设有安装底座，所述齿条滑动连接在对应位置的所述安装底座上。

7.根据权利要求1所述的可变刚度的机器人关节结构，其特征在于，所述第一驱动组件包括驱动电机和齿形带传动组，所述齿形带传动组包括第一带轮、第二带轮、以及同时套设在所述第一带轮和所述第二带轮上的同步齿形带，所述第一带轮用于与所述驱动电机的转轴连接，所述第二带轮上套设有连接轴，所述连接轴与所述外壳固定连接。

8.根据权利要求7所述的可变刚度的机器人关节结构，其特征在于，所述第一驱动组件还包括减速器，所述减速器的输入轴与所述驱动电机的输出轴连接，且所述第一带轮套设在所述减速器的输出轴上，以使得所述驱动电机的转速通过所述减速器的减速后输出到所述第一带轮处。

9.根据权利要求7所述的可变刚度的机器人关节结构，其特征在于，所述第一带轮的直径小于所述第二带轮的直径，以使得所述第二带轮的转动速度小于所述第一带轮的转动速度。

10.根据权利要求1所述的可变刚度的机器人关节结构，其特征在于，所述第二关节包括左侧部和右侧部，所述左侧部和所述右侧部分别连接在对应位置的所述外壳上，且所述左侧部和所述右侧部之间还设有自适应弹簧，以对所述左侧部和所述右侧部的旋转误差进行自适应调节。

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