1.一种并联四足机器狗,其特征在于,包括4个二自由度五连杆机械腿(Ⅰ)、4个动力传动系统(Ⅱ)、STM32单片机控制系统(Ⅲ)、机身(Ⅳ);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;
所述的机身(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;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;同样地,所述的传动轴(Ⅰ‑1‑9)的长轴端与第二轴套(Ⅱ‑1‑8)、轴承的内圈间隙配合,轴承的外圈与第二轴承座(Ⅱ‑1‑9)间隙配合,并由卡簧固定;
每一个所述的二自由度五连杆机械腿(Ⅰ)包括足部(Ⅰ‑1‑1)、第一小腿(Ⅰ‑1‑2)、第二小腿(Ⅰ‑1‑3)、轴肩螺栓组(Ⅰ‑1‑4)、机械腿轴承(Ⅰ‑1‑5)、第一大腿(Ⅰ‑1‑6)、圆柱销(Ⅰ‑1‑7)、第二大腿(Ⅰ‑1‑8)和传动轴(Ⅰ‑1‑9);所述的足部(Ⅰ‑1‑1)是由橡胶材料制成,直接粘附在第一小腿(Ⅰ‑1‑2)的近足端末端处;
所述的第一大腿(Ⅰ‑1‑6)、第一小腿(Ⅰ‑1‑2)、第二小腿(Ⅰ‑1‑3)和第二大腿(Ⅰ‑1‑8)依次连接,连接处通过过盈配合连接机械腿轴承(Ⅰ‑1‑5),并配合轴肩螺栓组(Ⅰ‑1‑4)依次串联固定,所述的第一大腿(Ⅰ‑1‑6)和第二大腿(Ⅰ‑1‑8)分别与连接于同一动力传动系统(Ⅱ)的两个直流无刷减速电机(Ⅱ‑1‑1)的两个传动轴(Ⅰ‑1‑9)相连接,且位于第一轴承座(Ⅱ‑
1‑4)与第二轴承座(Ⅱ‑1‑8)之间;
所述的STM32单片机控制系统(Ⅲ)包括STM32控制板(Ⅲ‑1)、电池(Ⅲ‑2)、陀螺仪(Ⅲ‑
3)和8个C620无刷电机调速器(Ⅲ‑4);其中,STM32控制板(Ⅲ‑1)固定在底板(Ⅳ‑1)中间段的一侧,电池(Ⅲ‑2)、陀螺仪(Ⅲ‑3)固定在底板(Ⅳ‑1)中间段的中心位置,C620无刷电机调速器(Ⅲ‑4)固定在底板(Ⅳ‑1)中间段的另一侧;STM32控制板(Ⅲ‑1)与电池(Ⅲ‑2)电连接,由电池(Ⅲ‑2)为并联四足机器狗供电;STM32控制板(Ⅲ‑1)与陀螺仪(Ⅲ‑3)连接,以读取陀螺仪(Ⅲ‑3)的信号;STM32控制板(Ⅲ‑1)与各C620无刷电机调速器(Ⅲ‑4)连接,各C620无刷电机调速器(Ⅲ‑4)与各直流无刷减速电机(Ⅱ‑1‑1)一一对应连接,以通过STM32单片机(Ⅲ‑1)控制各C620无刷电机调速器(Ⅲ‑4),进而控制各直流无刷减速电机(Ⅱ‑1‑1);
所述的传动轴(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)外圈固定第一轴承座(Ⅱ‑1‑4)上;所述的传动轴(Ⅰ‑1‑9)长轴端的轴肩与第二轴套(Ⅱ‑1‑8)的一端接触,第二轴套(Ⅱ‑1‑8)的另一端与轴承的内圈接触,轴承的外圈与卡簧接触,卡簧将轴承的外圈固定在第二轴承座(Ⅱ‑1‑9)上;
所述的第一大腿(Ⅰ‑1‑6)的两端分别设置有连接孔和通孔,第二大腿(Ⅰ‑1‑8)的两端分别设置有连接孔和通孔;第一小腿(Ⅰ‑1‑2)的近足端及远足端均设置有一连接孔,第二小腿(Ⅰ‑1‑3)的两端均设置有一连接孔;其中,第一大腿(Ⅰ‑1‑6)的连接孔与第一小腿(Ⅰ‑1‑2)的远足端连接孔连接,第一小腿(Ⅰ‑1‑2)的近足端连接孔与第二小腿(Ⅰ‑1‑3)的一端连接孔连接,第二小腿(Ⅰ‑1‑3)的另一端连接孔与第二大腿(Ⅰ‑1‑8)的连接孔连接;腿部的各连接孔均为阶梯孔,腿部各连接处设置有机械腿轴承(Ⅰ‑1‑5),机械腿轴承(Ⅰ‑1‑5)的外圈端面与各连接孔的阶梯面接触;轴肩螺栓组(Ⅰ‑1‑4)与机械腿轴承(Ⅰ‑1‑5)的内圈间隙配合;第一大腿(Ⅰ‑1‑6)、第二大腿(Ⅰ‑1‑8)的通孔分别与两传动轴(Ⅰ‑1‑9)间隙配合,并通过圆柱销(Ⅰ‑1‑7)固定;
通过调整所述的第一大腿(Ⅰ‑1‑6)的通孔和第二大腿(Ⅰ‑1‑8)的通孔与不同的传动轴(Ⅰ‑1‑9)相连接,使得4个二自由度五连杆机械腿(Ⅰ)具有两种安装布置方式:1)前机械腿的足部(Ⅰ‑1‑1)朝向前,后机械腿的足部(Ⅰ‑1‑1)朝向后,2)前机械腿的足部(Ⅰ‑1‑1)朝向前,后机械腿的足部(Ⅰ‑1‑1)朝向前。
2.根据权利要求1所述的并联四足机器狗,其特征在于,所述的直流无刷减速电机(Ⅱ‑
1‑1)采用闭环控制技术,以实现对电机的力矩控制、速度控制、位置控制;所述的直流无刷减速电机(Ⅱ‑1‑1)设有霍尔编码器和温度传感器,以使直流无刷减速电机(Ⅱ‑1‑1)具有温度感知功能,防止电机过热;并且,所述的直流无刷减速电机(Ⅱ‑1‑1)允许实施超额定电流驱动,使直流无刷减速电机(Ⅱ‑1‑1)瞬时获得较大的驱动电流而瞬时输出较大的力矩。