根据未来机器人的发展趋势,人与机器人协同工作的情况日益增多,在与人接触时刚性机器人会产生交互的安全性不足、对于未知复杂环境的适应性差等问题。目前机器人采用的刚性设计、柔性控制的策略已经无法满足安全性需求。而具有变刚度柔顺关节机器人因为内部含有柔性元件,可以降低冲击对人体的损伤,保证了人机安全。本课题通过对变刚度机构原理的分析,设计出了基于串行双驱动方式的可变刚度柔顺关节。首先,本文对可变刚度关节的国内外研究现状进行了分析,提出了串联双驱动关节结构的方案,建立了变刚度柔顺关节模型。对多种变刚度机构实现原理进行了分析和总结,通过对变刚度机构优缺点的对比,提出了一种新型的变刚度机构方案,对变刚度机构的关节零件进行了参数化设计,为减小系统摩擦设计了零件的特殊结构,完成了弹性部件的选型和校核。完成了关节驱动部分的选型和校核。其次,对关键零件进行了力学计算和有限元分析,完成静力校核。基于变刚度机构的实现原理,对关节刚度输出特性和关节刚度的调节特性进行了分析。然后,通过串联驱动器模型的建模方法建立关节的整体动力学仿真模型,计算了模型中的参数,并对仿真结果进行了分析。对基于力源控制的开环系统及关节刚度对系统的影响进行了分析,同时也对闭环系统特性进行了分析。最后,在ADAMS中建立了柔顺关节的虚拟样机模型,完成虚拟样机模型参数的设置。将虚拟样机模型导入到MATLAB中,在MATLAB中运行虚拟样机模型导出的模块进行联合仿真,最终得到关节输出并进行了分析。