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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种用于狭小空间操作机械臂的高刚度关节设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117067259B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311190964.2，技术领域涉及：B25J19/00；该发明授权一种用于狭小空间操作机械臂的高刚度关节设计方法是由李特;王永青;庹桂本;罗超;刘行健;李旭;刘海波设计研发完成，并于2023-09-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种用于狭小空间操作机械臂的高刚度关节设计方法在说明书摘要公布了：本发明一种用于狭小空间操作机械臂的高刚度关节设计方法属于机械人设计制造领域，涉及一种用于狭小空间操作机械臂的高刚度关节设计方法。该方法通过控制三根呈120°分布绳索长度，实现关节两个自由度关节的运动。关节在同一位姿处，通过优化绳索力来实现关节刚度的控制；控制吸盘与环境吸附支撑，相变固持模块内相变材料相态及其组合的方式，大幅度提升关节的刚度。高刚度关节由两个套筒、两个中空臂杆、中空连接环组件，相变保形固持模块，驱动绳索构成。本发明通过控制真空吸盘与环境吸附支撑、绳索力，相变固持模块内部相变材料相态及其组合方式，提升了关节刚度和稳定性。高刚度关节采用上下结构对称布局，结构简单、操作方便。

本发明授权一种用于狭小空间操作机械臂的高刚度关节设计方法在权利要求书中公布了：1.一种用于狭小空间操作机械臂的高刚度关节设计方法，其特征是，该设计方法控制三根呈120°分布绳索长度，实现关节两个自由度方向的运动；关节在同一位姿处，通过优化绳索力来实现关节刚度的控制；控制吸盘与环境吸附支撑，相变保形固持模块内相变材料相态及其组合的方式，大幅度提升关节的刚度；设计方法的具体内容如下： A、高刚度关节设计采用上下结构对称布局； 所述的高刚度关节由两个套筒1、两个中空臂杆5、中空连接环组件2，相变保形固持模块3，驱动绳索4构成；其中，上下两个中空臂杆5各外套一个套筒1，套筒1与中空臂杆5上键槽5.4安装的连接键连接；中空臂杆5两端分别加工有一个凸台5.2和一个一体的万向节节叉5.3；中空臂杆5两侧端面上加工有一系列均布的绳索过孔5.1，将三根绳索4呈120°穿过两个中空臂杆5的绳索过孔5.1，其中一端经过绳索过孔后固定于中空臂杆的端面上，另一端可连接于电机驱动的滑块上；通过控制三个绳索长度，实现关节的两个自由度方向的运动；关节在同一位姿处，通过优化绳索力来实现关节刚度的控制； B、设计的中空连接环组件中，中空连接环2.5安装在上下两个中空臂杆5一端的相互交叉装配的万向节节叉5.3的中间，用四个转轴2.2分别通过中空连接环2.5上的四个轴孔2.4，将万向节节叉5.3和中空连接环2.5连接起来，用四个紧固螺钉2.3分别将四个转轴2.2与中空连接环2.5固定； C、设计相变保形固持模块，通过加热丝控制温度，实现相变保形固持模块内相变材料固-液两相之间的转变，实现关节刚度的改变，进而提升由关节构成的机械臂整体刚度； 所述相变保形固持模块3由硅橡胶内层3.4、硅橡胶外层3.1、真空吸盘3.2、绝缘加热丝3.3、加热丝电极3.5、相变材料3.6组成，真空吸盘3.2设在硅橡胶外层3.1上；其中，硅橡胶内层3.4、硅橡胶外层3.1、真空吸盘3.2是采用3D打印方式进行一体化成型制作；首先，利用胶封的方式，将硅橡胶内层3.4固定于两个中空臂杆5的凸台5.2内侧；然后将绝缘加热丝3.3沿硅橡胶内层3.4的外表面的凹槽进行双螺旋缠绕，并将两个加热丝电极3.5通过两个电极孔引出，同时将电极孔进行密封处理；以同样的方式将硅橡胶外层3.1胶封于两个中空臂杆5的凸台5.2外侧，最后，将液态的相变材料通过注入孔3.7充入由硅橡胶内层3.4和外层3.1形成的空腔内；相变材料填充结束后，通过胶封的方式将注入孔3.7密封；通过加热丝3.3控制温度，实现相变保形固持模块3内相变材料3.6固-液两相之间的转变，实现关节刚度的改变，进而提升由关节构成的机械臂整体刚度，同时，利用相变保形固持模块3外侧的真空吸盘3.2与环境接触吸附支撑，改变关节的受力情况，实现机械臂的刚度的提升； D、高刚度关节在同一个位姿下的刚度提升有7种方式： ①在同一位姿下，控制绳索力和相变材料相态不变，通过真空吸盘3.2与环境吸附固持，实现环境对关节支撑，进而改变关节受力状态提升关节刚度和稳定性； ②在同一位姿下，保持绳索力不变和真空吸盘3.2吸附状态不变，控制绝缘加热丝3.3温度，使相变保形固持模块内的相变材料3.6由液相转变为固相，提升关节处的刚度，进而提升关节末端的刚度； ③在同一位姿下，通过优化驱动绳索力来实现刚度的提升，即控制真空吸盘3.2吸附状态和相变材料3.6相态不变，在同一位姿下提升三根驱动绳索4的力，提升了关节的末端刚度； ④、⑤、⑥、⑦四种方式为以上三种方式的两两组合或三种方式同时起作用来实现。

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