[实用新型]一种并联四足机器狗

说明书

本实用新型提供了一种并联四足机器狗，其包括二自由度五连杆机械腿、动力传动系统、STM32单片机控制系统和机身；STM32单片机控制系统固定在机身底部上方，4个独立的动力传动系统分别设置在机身内4个方位，二自由度五连杆机械腿设置在机身下方，并连接在动力传动系统的外侧。本实用新型提供的并联四足机器狗采用简单的设计原理来完成复杂动作的理念；设计合理，结构简单，模块集成度高；与其他串联机器狗相比较，本实用新型的并联四足机器狗重负荷比小，且具有精度高，强度大、刚度大、承载能力强，无累计误差、便于控制等特点。

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，涉及一种并联四足机器狗。更具体地，本实用新型涉及一种小型并联四足机器狗，该小型并联四足机器狗是以电动作为动力，以STM32单片机控制系统控制电机有效工作，结合平面二自由度五杆机构，来实现机器狗仿四足动物运动的一种仿生装置。

背景技术

四足机器狗因其优越的地形适应能力，近年来一直是国内外的研究重点。其中美国波士顿动力公司(Boston Dynamics)的Spot系列的机器狗已经开始商业化，支持订购；美国麻省理工学院(MIT)的猎豹系列机器人(Cheetah)；国内宇树科技的XDog、浙江大学的“绝影”等相继出现。对于复杂狭小的地形(如室内、街道、石路等)，小型并且运动灵活的四足机器人，像狗等四足动物，更加适合这种场合的应用。这些四足机器人采用串联结构，12自由度闭环控制。因此设计难度高、控制控制难度大、易累计误差、门槛较高。

实用新型内容

本实用新型专利的目的在于：基于单片机控制技术、无刷电机控制技术，设计一种仿生并联四足机器狗，主要完成四足动物-狗的对角行走方式完成行走动作。

本实用新型提供的并联四足机器狗包括4个二自由度五连杆机械腿Ⅰ(第一机械腿Ⅰ-1、第二机械腿Ⅰ-2、第三机械腿Ⅰ-3和第四机械腿Ⅰ-4)、4个动力传动系统Ⅱ(第一动力传动Ⅱ-1、第二动力传动Ⅱ-2、第三动力传动Ⅱ-3和第四动力传动Ⅱ-4)、STM32单片机控制系统Ⅲ、机身Ⅳ四大部分。其中，所述的STM32单片机控制系统Ⅲ固定在机身Ⅳ底部上方，4个独立的动力传动系统Ⅱ分别设置在机身Ⅳ内4个方位，呈前后左右对称分布，二自由度五连杆机械腿Ⅰ设置在机身Ⅳ下方，并连接在动力传动系统Ⅱ的外侧。

所述机身Ⅳ包括上板Ⅳ-3、底板Ⅳ-1和侧板Ⅳ-2，所述的上板Ⅳ-3、底板Ⅳ-1和侧板Ⅳ-2均为碳纤维板，上板Ⅳ-3和底板Ⅳ-1相互平行设置于上方及下方，二者垂直方向投影重叠，所述的侧板Ⅳ-2设置有两块，对称设置于上板Ⅳ-3和底板Ⅳ-1的两长边位置；上板Ⅳ-3、底板Ⅳ-1和两块侧板Ⅳ-2组成了机身Ⅳ的框架结构。

每一个所述的动力传动系统Ⅱ包括2个直流无刷减速电机Ⅱ-1-1、电机支架Ⅱ-1-2、2个梅花桩联轴器Ⅱ-1-3、第一轴承座Ⅱ-1-4、第二轴承座Ⅱ-1-9、4个卡簧Ⅱ-1-5、4个轴承Ⅱ-1-6、2个第一轴套Ⅱ-1-7、2个第二轴套Ⅱ-1-8；其中，在机身Ⅳ中，每个动力传动系统Ⅱ的电机支架Ⅱ-1-2、第一轴承座Ⅱ-1-4和第二轴承座Ⅱ-1-8由内至外依次设置于上板Ⅳ-3和底板Ⅳ-1之间，具体地，通过螺丝钉将电机支架Ⅱ-1-2、第一轴承座Ⅱ-1-4和第二轴承座Ⅱ-1-8的上、下面分别固定在上板Ⅳ-3和底板Ⅳ-1上。并且，位于同侧的两个第二轴承座Ⅱ-1-8的外端面上固定侧板Ⅳ-2。

所述的直流无刷减速电机Ⅱ-1-1固定在电机支架Ⅱ-1-2上，通过梅花桩联轴器Ⅱ-1-3将直流无刷减速电机Ⅱ-1-1的输出轴与二自由度五连杆机械腿Ⅰ的传动轴Ⅰ-1-9连接。

所述的传动轴Ⅰ-1-9的短轴端与第一轴套Ⅱ-1-7、轴承Ⅱ-1-6内圈间隙配合，轴承Ⅱ-1-6外圈与第一轴承座Ⅱ-1-4间隙配合，并由卡簧Ⅱ-1-5固定。

具体地，传动轴Ⅰ-1-9的短轴端的轴肩与第一轴套Ⅱ-1-7的一端接触，第一轴套Ⅱ-1-7的另一端与轴承Ⅱ-1-6的内圈接触，轴承Ⅱ-1-6的外圈与卡簧Ⅱ-1-5接触，卡簧Ⅱ-1-5将轴承Ⅱ-1-6外圈固定在第一轴承座Ⅱ-1-4上。