软体机械臂以其自由度多,运动灵活,环境相容性好,适合于人机交互作业的优势受到了越来越多研究者的关注。但与刚性机械臂相比,软体机械臂的负载能力低,难于胜任钻孔、装配等要求一定负载能力的作业任务。如果机械臂刚度可变,这些问题则可以得到解决:需要适应环境几何约束时呈现为低刚度,需要执行负载任务时呈现为高刚度。因此软体机械臂变刚度技术具有重要的研究价值。本文主要研究软体机械臂的变刚度技术,以低熔点合金相变作为变刚度方式,实现机械臂的刚度大范围可变,使其兼具软体机械臂和刚性机械臂的优点,并针对合金相变的问题建立热交换模型,进行理论和仿真分析,并完成实验验证,具体研究内容如下:首先根据机械臂指标设计变刚度功能模块结构,研究各部分材料性质,指导各个子模块尺寸的确定,根据结构和材料性质制定变刚度模块各部分的制备工艺,制备变刚度模块。其次,建立变刚度模块的传热模型,理论计算模块的稳态传热过程中各个子模块的温度,传热功率和螺旋盘管中水的对流换热情况。并利用COMSOL Multiphysics软件仿真分析稳态传热过程,以及变刚度层凝固和熔化的非稳态传热过程,并分析变刚度层初始温度、螺旋盘管形态、螺旋盘管中水流速和硅胶层散热对传热的影响。最后,搭建实验平台,测试变刚度模块刚性状态时不同姿态的刚度变化情况,测量柔性状态的刚度;设计变刚度层相变测试实验,测试变刚度层不同姿态的相变时间并与仿真结果对比,验证仿真结果的正确性。测试变刚度模块的刚度变化倍数及刚度变化速率,验证基于低熔点合金相变实现大范围快速变刚度的可行性。