一种单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节及工作方法

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其适用于一种单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节及工作方法。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，机器人应用范围越来越广泛，伴随着机器人人机交互场景越来越丰富，迫切需要一种能够进行安全人机交互、对环境友好、且不对外界环境产生危害的机器人系统。变刚度柔顺关节因为内部含有柔性元件，可以有效降低冲击对人体的损伤，充分保证人机交互安全，因此成为人机交互机器人领域的研究热点。

当前机器人变刚度柔顺关节从结构原理上主要分为：平衡位置调节式、拮抗作用式、变结构式以及机械式。如中国专利一种可变刚度柔性转动关节(CN201610538322.0)提出了通过改变柔性杆的有效变形支点实现关节的变刚度输出，就是典型的变结构式，受柔性杆本身结构强度限制，在外界负载作用下柔性杆容易发生疲劳变形破环，此外柔性杆在变刚度传递过程中会发生弯扭耦合变形，输出刚度非线性强，控制困难；又如中国专利基于电磁屈曲梁结构的变刚度柔性关节系统及控制方法(CN201811323942.8)提出了通过电磁屈曲梁结构实现输出机构的变刚度，同样屈曲梁结构强度限制，频繁变形下梁结构易发生疲劳破环，并且该装置无过载保护能力，因此应用场景受限。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节及工作方法，克服现有技术中变刚度原理复杂、关节过载保护能力差的问题，在设计过程中，通过摩擦传动保证关节的过载保护能力。

为了实现上述目的，本发明一种单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节，其特征在于：包括安装在机械臂Ⅰ端部的动力源，动力源通过支撑轴连接有摩擦变刚度模块，支撑轴与摩擦变刚度模块之间设有压紧环，摩擦变刚度模块通过套在支撑轴上的副轴与机械臂Ⅱ的端部连接；

其中动力源包括通过电机安装架安装在机械臂Ⅰ上的传动电机，传动电机的输出轴连接有主齿轮，主齿轮啮合有从动齿轮，从动齿轮的轴心与支撑轴连接，将传动电机动力传递给与从动齿轮联接的支撑轴；

支撑轴上依次安装有轴承Ⅰ、管状的副轴以及轴承Ⅱ，其中支撑轴通过轴承Ⅰ与机械臂Ⅰ连接，管状的副轴的端部设有与摩擦变刚度模块连接的花键，副轴的尾部设有与轴承Ⅱ的外圈匹配的内孔，轴承Ⅱ的外圈与副轴尾端的内孔匹配安装，实现副轴在支撑轴上的支撑，压紧环套在副轴的前端，机械臂Ⅱ的端部套在副轴的后端上，机械臂Ⅱ的端部设有与副轴固定的套筒结构，压紧环靠近机械臂Ⅱ一侧设有圆盘面，圆盘面与机械臂Ⅱ之间设有推动结构；

摩擦变刚度模块包括摩擦盘组Ⅰ和摩擦盘组Ⅱ，摩擦盘组Ⅰ和摩擦盘组Ⅱ之间设置有联接盘和弹簧盘，其中摩擦盘组Ⅰ包括匹配的外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ，摩擦盘组Ⅱ包括匹配的内摩擦盘Ⅱ与外摩擦盘Ⅱ，靠近机械臂Ⅰ侧的设置顺序为外摩擦盘Ⅰ和内摩擦盘Ⅰ、联接盘、支圈Ⅱ、弹簧盘、支圈Ⅰ、内摩擦盘Ⅱ、外摩擦盘Ⅱ，其中内摩擦盘Ⅰ、联接盘、支圈Ⅱ、弹簧盘、支圈Ⅰ之间通过多根铆钉连接固定，弹簧盘位于铆钉固定位置与支撑轴之间设有多根相当于轮辐的柔性辐板，联接盘上设有多组传动销，并与内摩擦盘Ⅱ上的多组传动套配合，实现联接盘与内摩擦盘Ⅱ的联接，外摩擦盘Ⅰ通过键连接与支撑轴配合，并通过支撑轴上的轴肩进行轴向固定；外摩擦盘Ⅱ与外摩擦盘Ⅰ外缘设有垫圈将两者之间的部分包裹形成轴向空间，联接盘设有花键槽，用于与副轴上的花键配合，利用弹簧盘外圈、弹簧盘柔性辐板在压紧环作用下产生变形，弹簧盘中间的柔性辐板在压紧环作用下压向内摩擦盘Ⅰ，将支圈Ⅰ和支圈Ⅱ作为杠杆支点，使弹簧盘中间柔性辐板和弹簧盘外圈分别处于杠杆的两端，弹簧盘外圈反向变形压向内摩擦盘Ⅱ，从而实现内摩擦盘Ⅰ压紧外摩擦盘Ⅰ、内摩擦盘Ⅱ压紧外摩擦盘Ⅱ；

位置调节电机通过导线顺序连接有伺服驱动器、位置控制器和专家知识库。

进一步，所述压紧环的端部与弹簧盘的柔性辐板接触，压紧环的尾端上设有用于与机械臂Ⅱ传力连接的圆盘结构，圆盘结构上设有与机械臂Ⅱ传力连接的三组导槽，机械臂Ⅱ端部的圆筒指向导槽水平设置有两根导杆以及一根能够旋转从而提供推力的传动丝杆螺母副与三组导槽位置匹配。

进一步，外摩擦盘Ⅰ和外摩擦盘Ⅱ之间通过设置在最外圈的多组螺栓进行固定，内摩擦盘Ⅰ、联接盘、支圈Ⅱ、弹簧盘、支圈Ⅰ、内摩擦盘Ⅱ的尺寸均小于螺栓固定的位置。

进一步，传动丝杆螺母副的端部设有驱动其移动的位置调节电机，压紧环在位置调节电机以及传动丝杆螺母副驱动下向内摩擦盘Ⅰ方向运动的位置极限到联接盘处，使外摩擦盘Ⅰ和内摩擦盘Ⅰ之间紧贴闭合；副轴的端部通过花键与联接盘固定。

进一步，在传动销与传动套保持联接的同时，内摩擦盘Ⅱ相对于联接盘能轴向移动以压紧外摩擦盘Ⅱ。

进一步，支圈Ⅱ与支圈Ⅰ轴向宽度满足条件：在压紧环作用下，以支圈Ⅰ和支圈Ⅱ作为杠杆支点，弹簧盘外圈和弹簧盘的柔性辐板分别变形，从而使弹簧盘外圈反向变形后向内摩擦盘Ⅱ产生压力以压紧外摩擦盘Ⅱ，弹簧盘的柔性辐板受压紧环加压从而使内摩擦盘Ⅰ压向外摩擦盘Ⅰ，使外摩擦盘Ⅰ和内摩擦盘Ⅰ组成的摩擦盘，以及内摩擦盘Ⅱ、外摩擦盘Ⅱ组成的摩擦盘实现同步推力，且两组摩擦盘的推力大小可以根据实际需要进行调整，只需要控制在一个数量级即可。

进一步，传动丝杆螺母副为带有自锁功能的动丝杆螺母副，位置调节电机停机后，能锁死压紧环位置。

进一步，从动齿轮与主齿轮外侧设有通过螺钉固定在机械臂Ⅰ上的外壳Ⅰ，摩擦变刚度模块、压紧环以及机械臂Ⅱ外侧设有保护用的外壳Ⅱ，外壳Ⅱ通过螺钉与副轴固定联接。

进一步，专家知识库用于将输入所需要的转动刚度期望值转化为位置控制器控制位置调节电机通过传动丝杆螺母副驱动压紧环运动到指定轴向绝对位置，从而改变机械臂Ⅱ转动刚度关系。

一种使单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节的调整方法，其步骤如下：

步骤一，标定压紧环轴向位置：定义弹簧盘未变形时，压紧环与弹簧盘接触位置为压紧环的零点，通过位置调节电机与传动丝杆螺母副驱动压紧环轴向移动，利用绝对式编码器测量位置调节电机转角，根据传动丝杆螺母副导程换算得到压紧环的轴向绝对位置并进行标定；

步骤二、标定外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ之间正压力、外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ之间正压力与压紧环轴向绝对位置关系；在外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ之间以及外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ之间分别安装膜片式压力传感器，通过位置调节电机与传动丝杆螺母副驱动压紧环轴向移动，利用粘贴在外摩擦盘Ⅰ、外摩擦盘Ⅱ上的两组膜片式压力传感器获得外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ之间正压力、外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ之间正压力，绘制压紧环轴向绝对位置与外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ之间正压力以及外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ之间正压力两者之和的关系曲线，截取其中线性化较好地一段作为工作区间并基于最小二乘法进行线性拟合，获得压紧环轴向绝对位置与外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ之间正压力以及外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ之间正压力之和的解析关系；

步骤三、标定外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ之间正压力以及外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ之间正压力之和与机械臂Ⅱ转动刚度关系，确定压紧环轴向绝对位置信号与机械臂Ⅱ转动刚度关系的专家知识库：根据单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节的实际结构布局，在软件ANSYS中构建外摩擦盘Ⅰ、内摩擦盘Ⅰ、外摩擦盘Ⅱ、内摩擦盘Ⅱ、副轴、机械臂Ⅱ的有限元分析模型，在内摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅱ之间设置固定联接，副轴与机械臂Ⅱ之间设置固定联接，定义外摩擦盘Ⅰ以及外摩擦盘Ⅱ为零位移约束，基于步骤二确定的工作区间，以工作区间中正压力变化范围的/N为步长选取离散点，N为工作区间内正压力的最大值与最小值的差值，给定内摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅱ正压力，通过静力学分析获得出机械臂Ⅱ转动刚度，描点绘制外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ之间正压力以及外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ之间正压力之和与机械臂Ⅱ转动刚度的关系曲线，基于最小二乘法进行曲线拟合，进一步结合步骤二中确定的压紧环轴向绝对位置与外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ之间正压力以及外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ之间正压力之和的解析关系，对压紧环轴向绝对位置与机械臂Ⅱ转动刚度的关系进行映射，确定压紧环轴向绝对位置与机械臂Ⅱ转动刚度关系的专家知识库；

步骤四、根据实际使用需求，确定机械臂Ⅱ转动刚度的期望值，根据专家知识库，位置控制器通过伺服驱动器控制位置调节电机，驱动压紧环运动到指定位置，启动传动电机，机械臂Ⅱ在期望转动刚度下旋转：

一种单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节的工作方法，其步骤如下：

根据实际使用需求，明确机械臂Ⅱ转动刚度的期望值，根据记载的压紧环轴向绝对位置与机械臂Ⅱ转动刚度关系的专家知识库，位置控制器通过伺服驱动器控制位置调节电机，并通过传动丝杆螺母副驱动压紧环运动到指定位置，位置调节电机抱闸，在压紧环端部对弹簧盘的挤压，弹簧盘中间的柔性辐板压向内摩擦盘Ⅰ挤压，在支圈Ⅰ和支圈Ⅱ作用下，弹簧盘外圈反向变形压向内摩擦盘Ⅱ，使外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ之间产生设定正压力，外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ之间产生设定正压力；

启动传动电机，通过主齿轮和从动齿轮将动力传递给支撑轴，支撑轴通过键传动将动力传递给外摩擦盘Ⅰ，内摩擦盘Ⅰ通过铆钉与联接盘固定联接，内摩擦盘Ⅱ通过传动销以及传动套配合与联接盘联接，在外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ联合外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ作用下，将外摩擦盘Ⅰ动力传递给联接盘，联接盘通过花键将动力传递给副轴，并进一步传递给与副轴固定联接的机械臂Ⅱ，机械臂Ⅱ在期望转动刚度下旋转；

外摩擦盘Ⅰ与内摩擦盘Ⅰ、外摩擦盘Ⅱ与内摩擦盘Ⅱ之间在正压力的作用下产生摩擦力后机器臂Ⅱ才能转动，且摩擦力越大则传动力矩就越大。

有益效果：

1)采用摩擦传动实现机械臂Ⅱ的变刚度输出，变刚度原理简单并且可保证关节的过载保护能力；2)巧妙运用弹簧盘的变形，实现了单侧压紧下双边摩擦盘同时摩擦传动的目的，提高了摩擦传动下机械臂Ⅱ的动力输出能力；3)单侧压紧下能够保证两组摩擦盘同时传动，传动能力更强，结构紧凑、使用方便。

附图说明

图1为本发明单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节结构示意图；

图2为本发明单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节爆炸视图；

图3为本发明摩擦变刚度模块爆炸视图；

图4为本发明机械臂Ⅱ与副轴联接关系示意图；

图5为本发明联接盘与副轴联接关系示意图；

图6为本发明单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节工作流程图；

图7为本发明单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节的实施例简图。

图中：1—传动电机、2—外壳Ⅰ、3—机械臂Ⅰ、4—支撑轴、5—外壳Ⅱ、6—机械臂Ⅱ、7—电机安装架、8—从动齿轮、9—主齿轮、10—摩擦变刚度模块、10-1—外摩擦盘Ⅰ、10-2—外摩擦盘Ⅱ、10-3—内摩擦盘Ⅰ、10-4—内摩擦盘Ⅱ、10-5—联接盘、10-6—弹簧盘、10-7—支圈Ⅰ、10-8—支圈Ⅱ、10-9—铆钉、10-10—螺栓、10-11—传动销、10-12—传动套、10-13—垫圈、11—压紧环、12—副轴、13—传动丝杆螺母副、14—位置调节电机、15—轴承Ⅰ、16—轴承Ⅱ、17—导杆、18—导槽、19—专家知识库、20—伺服驱动器、21—位置控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述，但本发明的实施不限于此。

如图1、图2所示，本发明的单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节，其特征在于：它包括传动电机1，外壳Ⅰ2，机械臂Ⅰ3，支撑轴4，外壳Ⅱ5，机械臂Ⅱ6，电机安装架7，从动齿轮8，主齿轮9，摩擦变刚度模块10，压紧环11，副轴12，传动丝杆螺母副13，位置调节电机14，轴承Ⅰ15，轴承Ⅱ16，导杆17，导槽18。

如图2所示，传动电机1通过电机安装架7安装在机械臂Ⅰ3，主齿轮9固定在传动电机1输出轴上，并与从动齿轮8啮合，将传动电机1动力传递给与从动齿轮8联接的支撑轴4；外壳Ⅰ2通过螺钉固定在机械臂Ⅰ3上，从动齿轮8与主齿轮9放置于外壳Ⅰ2与机械臂Ⅰ3之间；支撑轴4上依次安装有轴承Ⅰ15和轴承Ⅱ16，轴承Ⅰ15的外圈安装在机械臂Ⅰ3上，轴承Ⅱ16的外圈安装在副轴12的内孔面上；机械臂Ⅱ6套在副轴12上并且通过螺钉与副轴12固定联接；机械臂Ⅱ6上设置有2组导杆17以及位置调节电机14，传动丝杆螺母副13与位置调节电机14的输出轴联接并将动力传递给压紧环11；压紧环11同样套在副轴12上，并且位于摩擦变刚度模块10与机械臂Ⅱ6之间，压紧环11上设置有2组导槽18，与2组导杆17配合作用，限制压紧环11沿副轴12轴线移动；外壳Ⅱ5同样通过螺钉与副轴12固定联接。

如图3所示，所述摩擦变刚度模块10包括外摩擦盘Ⅰ10-1，外摩擦盘Ⅱ10-2，内摩擦盘Ⅰ10-3，内摩擦盘Ⅱ10-4，联接盘10-5，弹簧盘10-6，支圈Ⅰ10-7，支圈Ⅱ10-8，铆钉10-9，螺栓10-10，传动销10-11，传动套10-12，垫圈10-13；外摩擦盘Ⅰ10-1通过键连接与支撑轴4配合，并通过支撑轴4上的轴肩实现轴向固定；外摩擦盘Ⅱ10-2与外摩擦盘Ⅰ10-1中间放置垫圈10-13形成轴向空间，并通过6组螺栓固定联接，6组螺栓在外摩擦盘Ⅱ10-2、外摩擦盘Ⅰ10-1、垫圈10-13上呈中心对称布置；外摩擦盘Ⅱ10-2与外摩擦盘Ⅰ10-1之间依次放置有内摩擦盘Ⅰ10-3、联接盘10-5、支圈Ⅱ10-8、弹簧盘10-6、支圈Ⅰ10-7、内摩擦盘Ⅱ10-4；内摩擦盘Ⅰ10-3、联接盘10-5、支圈Ⅱ10-8、弹簧盘10-6、支圈Ⅰ10-7端面接触，并且通过6组铆钉10-9将内摩擦盘Ⅰ10-3、联接盘10-5、支圈Ⅱ10-8、弹簧盘10-6、支圈Ⅰ10-7固定联接，6组铆钉10-9在内摩擦盘Ⅰ10-3、联接盘10-5、支圈Ⅱ10-8、弹簧盘10-6、支圈Ⅰ10-7上呈中心对称布置；联接盘10-5上设有6组传动销10-11，并与内摩擦盘Ⅱ10-4上的6组传动套10-12配合，实现联接盘10-5与内摩擦盘Ⅱ10-4的联接；联接盘10-5设有花键槽，用于与副轴12上的花键配合。

进一步的，所述的压紧环11初始安装位置与弹簧盘10-6的柔性辐板接触，并且压紧环11在位置调节电机14驱动下向内摩擦盘Ⅰ10-3方向运动的位置极限到联接盘10-5处；

进一步的，在6组传动销10-11与6组传动套10-12保持联接的同时，内摩擦盘Ⅱ10-4相对于联接盘10-5能轴向移动以压紧外摩擦盘Ⅱ10-2；

进一步的，所述支圈Ⅱ10-8与支圈Ⅰ10-7轴向宽度应满足，在压紧环11作用下，弹簧盘10-6柔性辐板变形导致弹簧盘10-6外圈反向变形后能与内摩擦盘Ⅱ10-4接触，并产生压力以压紧外摩擦盘Ⅱ10-2；

进一步的，所述的传动丝杆螺母副13带自锁功能，位置调节电机14停机后，能锁死压紧环11位置；

如图4所示，是机械臂Ⅱ6与副轴12的联接关系，机械臂Ⅱ6套在副轴12上，两者同轴线，并且通过螺钉将机械臂Ⅱ6与副轴12固定联接。

如图5所示，是联接盘10-5与副轴12的联接关系，联接盘10-5设有花键槽，用于与副轴12上的花键配合，同时联接盘10-5可在副轴12上轴向移动，实现外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间正压力、外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间正压力改变，从而改变机械臂Ⅱ6转动刚度。

如图6所示，一种基于单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节的工作方法，其步骤如下：

步骤一，压紧环11轴向位置标定；

定义弹簧盘10-6未变形时，压紧环11与弹簧盘10-6接触位置为压紧环11的零点，通过位置调节电机14与传动丝杆螺母副13驱动压紧环11轴向移动，利用绝对式编码器测量位置调节电机14转角，根据传动丝杆螺母副13导程换算得到压紧环11的轴向绝对位置并进行标定；

步骤二、外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间正压力、外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间正压力与压紧环11轴向绝对位置关系标定

在外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间以及外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间分别安装膜片式压力传感器，通过位置调节电机14与传动丝杆螺母副13驱动压紧环11轴向移动，利用膜片式压力传感器获得外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间正压力、外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间正压力，绘制压紧环11轴向绝对位置与外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间正压力以及外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间正压力两者之和的关系曲线，截取其中线性化较好地一段作为工作区间并基于最小二乘法进行线性拟合，获得压紧环11轴向绝对位置与外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间正压力以及外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间正压力之和的解析关系；

步骤三、外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间正压力以及外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间正压力之和与机械臂Ⅱ6转动刚度关系标定，并确定压紧环11轴向绝对位置信号与机械臂Ⅱ6转动刚度关系的专家知识库19

根据单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节的实际结构布局，在ANSYS中构建外摩擦盘Ⅰ10-1、内摩擦盘Ⅰ10-3、外摩擦盘Ⅱ10-2、内摩擦盘Ⅱ10-4、副轴12、机械臂Ⅱ6的有限元分析模型，在内摩擦盘Ⅰ10-3与内摩擦盘Ⅱ10-4之间设置固定联接，副轴12与机械臂Ⅱ6之间设置固定联接，定义外摩擦盘Ⅰ10-1以及外摩擦盘Ⅱ10-2为零位移约束，基于步骤二确定的工作区间，以工作区间中正压力变化范围的1/N为步长选取离散点其中N为工作区间内正压力的最大值与最小值的差值，给定内摩擦盘Ⅰ10-3与内摩擦盘Ⅱ10-4正压力，通过静力学分析获得出机械臂Ⅱ6转动刚度，描点绘制外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间正压力以及外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间正压力之和与机械臂Ⅱ6转动刚度的关系曲线，并基于最小二乘法进行曲线拟合，进一步结合步骤二中确定的压紧环11轴向绝对位置与外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间正压力以及外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间正压力之和的解析关系，对压紧环11轴向绝对位置与机械臂Ⅱ6转动刚度的关系进行映射，确定压紧环11轴向绝对位置与机械臂Ⅱ6转动刚度关系的专家知识库19；

步骤四、根据实际使用需求，确定机械臂Ⅱ6转动刚度的期望值，根据专家知识库19，位置控制器21通过伺服驱动器20控制位置调节电机14，驱动压紧环11运动到指定位置。

如图7的左图所示，初始状态压紧环11与弹簧盘10-6未接触，未给弹簧盘10-6施加压力，此时外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间无摩擦力、外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间无摩擦力，传动电机1动力无法传递给机械臂Ⅱ6，根据实际使用需求，明确机械臂Ⅱ6转动刚度的期望值，根据步骤三确定的压紧环11轴向绝对位置与机械臂Ⅱ6转动刚度关系的专家知识库19，位置控制器21通过伺服驱动器20驱动位置调节电机14，驱动压紧环11运动到指定位置，此时如图7右图所示，压紧环11压紧弹簧盘10-6的柔性辐板，继而压紧内摩擦盘Ⅰ10-3，弹簧盘10-6柔性辐板变形导致弹簧盘10-6外圈反向变形后压紧外摩擦盘Ⅱ10-2，外摩擦盘Ⅰ10-1与内摩擦盘Ⅰ10-3之间产生摩擦力、外摩擦盘Ⅱ10-2与内摩擦盘Ⅱ10-4之间产生摩擦力，启动传动电机1，单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节开始工作。