“与人共融”是下一代机器人的主要特征，然而实现机器人与人共融的首要问题就是如何保证机器人的轻量、可靠、柔顺和安全。传统的机器人操作臂，其驱动装置安装在机械臂的关节上，机械结构沉重，惯性大，且所有部件均为刚性结构，存在较为严重的安全隐患。因此具有柔性或软体结构机器人是下一代机器人尤其是社会服务机器人探索和发展的方向之一，它们能够在满足工作空间和额定载荷的条件下具有较小的质量和转动惯量，同时通过力控制或变刚度控制实现柔顺运动，还能够灵活地改变位姿以适应环境的变化，实现本质安全的灵活操作。在下一代机械臂研究中，采用绳索驱动的机械臂可以将所有的驱动装置全部安装在基座上，驱动力均通过轻质的绳子来传递，因此机器人自身载重/质量比高，转动惯量较小，且机械臂很容易通过多个绳驱动关节模块的串联组合实现多自由度的灵活运动。

   本实验室首先开展了基于绳驱动机械臂的变刚度装置的研究，其次通过将刚度矩阵的行列式作为关节刚度的衡量指标，以该关节模块在工作空间内能实现的刚度调整范围最大化为目的进行优化，实验室还分别针对三自由度的绳驱动关节模块进行了建模和分析，并且提出了刚度测量方法、张力分配方法以及张力-位置同步控制方法。

三自由度绳驱动变刚度关节模块