一种四足机器人及脊椎-腿足耦合驱动方法

1.本发明涉及仿生机器人技术领域，特别是涉及一种四足机器人及脊椎-腿足耦合驱动方法。


背景技术：

2.四足机器人由于自身可以灵活规划落脚支撑点，相较于轮式或履带式机器人它们能提供更好的环境适应性，因而被广泛应用于野外探测、复杂场景巡检等领域。
3.自然界中的四足动物拥有卓越的跑跳运动能力，这归功于他们在运动时全身肌肉与骨骼关节的协调匹配，尤其是脊柱和腿部的动态协调匹配。然而现有的四足机器人的脊柱通常为刚性脊柱或被动脊柱，并不同时具备俯仰与收缩伸展两种动物脊柱的基础运动，这使得四足机器人在实际运行过程中由于欠缺主动脊柱运动产生运动僵硬，灵活性下降等问题，进而掣肘了四足机器人的运动速度、能量效率等关键指标的提升。
4.现有的主动脊柱有哈尔滨工业大学发明的一种多关节脊柱及脊柱型四足机器人(cn109940586a)，该发明公开了一种多关节脊柱，包括依次铰接的第一脊骨、第二脊骨与第三脊骨，所述第一脊骨与所述第三脊骨分别用于安装机器人下肢，所述第一脊骨连接有用于驱动其绕铰接轴旋转的第一驱动单元，所述第三脊骨连接有用于驱动其绕铰接轴旋转的第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元分别安装于所述第二脊骨上；
5.然而其仅仅具备俯仰功能，四足动物在跳跃时会伴随着脊柱的伸缩，这个问题并没有被现有技术公开，基于此，急需一种新型的方案来解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种四足机器人及脊椎-腿足耦合驱动方法，以解决上述现有技术存在的问题，更加真实地模拟四足动物的奔跑姿态，以提高移动速度以及能量效率。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.本发明提供一种四足机器人，包括主动脊柱和两个肢体，两个所述肢体分别为前肢和后肢，两个所述肢体分别能够俯仰且沿着前后方向能够伸缩地设置于所述主动脊柱的两端，所述主动脊柱能够驱动所述肢体俯仰以及伸缩。
9.优选的，所述主动脊柱包括脊柱安装架、两个所述摆动输出件和俯仰驱动电机，两个摆动输出件能够俯仰地安装于所述脊柱安装架的前后两端，所述肢体沿远离和靠近所述摆动输出件的方向能够移动地设置于所述摆动输出件上，所述俯仰驱动电机固定设置于所述脊柱安装架内并能够驱动所述摆动输出件俯仰，所述摆动输出件能够带动所述肢体俯仰。
10.优选的，所述摆动输出件的中部铰接于所述脊柱安装架上并形成一个固定转动副，所述脊柱安装架上设置有滑槽，所述摆动输出件通过滑动轴与所述滑槽形成一个活动转动副，所述滑动轴移动至所述滑槽的端部时即为所述摆动输出件俯仰的极限角度，所述俯仰驱动电机能够驱动所述滑动轴在所述滑槽中移动以实现所述摆动输出件俯仰。
11.优选的，所述俯仰驱动电机的输出轴上固定设置有脊柱驱动轮，所述脊柱驱动轮上偏心设置有安装部，所述俯仰驱动电机分别通过第一多连杆机构和第二多连杆机构驱动两个所述摆动输出件做俯仰运动，所述第一多连杆机构和所述第二多连杆机构的一端均固定连接于所述安装部上，另一端分别铰接于两个所述滑动轴上，所述第一多连杆机构和所述第二多连杆机构关于一点中心对称，所述俯仰驱动电机驱动所述脊柱驱动轮单向转动即实现所述摆动输出件往复摆动，所述第一多连杆机构和所述第二多连杆机构为二连杆机构，所述二连杆机构中两个连杆通过三杆连接轴连接，所述三杆连接轴上还铰接有一个曲柄杆，所述曲柄杆远离所述三杆连接轴的一端与所述脊柱安装架铰接。
12.优选的，所述脊柱安装架的结构关于第一平面平面对称，所述第一平面为所述脊柱安装架宽度方向上的中心平面，所述俯仰驱动电机为双轴驱动电机，所述俯仰驱动电机安装于所述脊柱安装架的中部且两个输出轴分别与所述脊柱安装架两侧的所述脊柱驱动轮固定连接。
13.优选的，所述主动脊柱还包括两个伸缩驱动电机，两个所述伸缩驱动电机分别对应于两个肢体，所述伸缩驱动电机固定设置于所述摆动输出件上或所述脊柱安装架的端部，所述肢体上设置有螺纹孔，所述伸缩驱动电机的输出轴上连接有丝杆，所述丝杆螺纹连接于所述螺纹孔中，所述伸缩驱动电机通过驱动所述丝杆向不同的方向旋转进而实现所述肢体的伸缩；
14.所述伸缩驱动电机固定设置于所述脊柱安装架的端部时，所述伸缩驱动电机的输出轴通过一个万向节与所述丝杆进行传动连接。
15.优选的，每个所述肢体的下方设置有多个弹性腿，所述主动脊柱包括弹性腿收缩驱动装置，所述弹性腿收缩驱动装置能够驱动所述弹性腿压缩蓄能，并能够结束压缩状态使所述弹性腿放能实现弹跳。
16.优选的，所述弹性腿收缩驱动装置包括拉绳、卷线筒和所述丝杆，所述卷线筒上绕设有两股拉绳，两股所述拉绳对应于两个所述弹性腿，所述拉绳的自由端固定连接于所述弹性腿的末端，所述卷线筒同轴安装于所述丝杆的末端，所述伸缩驱动电机驱动所述丝杆转动时带动所述卷线筒正反转，所述肢体上设置有导向滑轮来对所述拉绳进行导向。
17.优选的，所述肢体包括肢体安装架、两个弹性腿摆动驱动电机、两个驱动曲柄和两个弹性腿旋转轴，所述肢体安装架上设置有两个滑道，所述摆动输出件上设置有两个柱状的滑柱，所述滑柱与所述滑道形成移动副，两个所述弹性腿摆动驱动电机布置在肢体安装架内部两侧，两个所述弹性腿摆动驱动电机之间留有卷线筒的工作空间，所述弹性腿旋转轴固定安装于肢体安装架下侧，所述弹性腿转动连接于所述弹性腿旋转轴上，弹性腿摆动驱动电机输出轴固定连接到驱动曲柄第一端，驱动曲柄第二端凸起的圆柱体与弹性腿上侧的滑槽形成移动转动副，驱动曲柄单向转动能够使得弹性腿绕弹性腿旋转轴进行周期性往复转动。
18.本发明还提供了一种如上所述的四足机器人的脊椎-腿足耦合驱动方法，包括：
19.所述四足机器人中在每个所述肢体的下方设置有多个弹性腿，所述主动脊柱包括弹性腿收缩驱动装置，所述弹性腿收缩驱动装置能够驱动所述弹性腿压缩蓄能，并能够结束收缩状态使所述弹性腿放能实现弹跳；
20.通过耦合控制所述摆动输出件的摆动状态、所述肢体的伸缩状态和所述弹性腿的
蓄放能状态来模拟四足动物奔跑时脊柱俯仰、收缩和腿部的蓄放能状态。
21.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
22.本发明提供的四足机器人的脊柱能够俯仰、伸缩，以更加真实地模拟四足动物的奔跑姿态，进而提高移动速度以及能量效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为实施例一提供的四足机器人的结构示意图；
25.图2为图1的正视图；
26.图3为三自由度主动脊柱的结构示意图；
27.图4为脊柱安装架的结构示意图；
28.图5为后肢结构示意图；
29.图6为图5的正视图；
30.图7为肢体安装架的结构示意图；
31.图8为图7另一个方向上的视图；
32.图9为拉绳与滑轮布置结构示意图；
33.图10为弹性腿安装结构示意图；
34.图11为一个步态周期内脊柱与腿部的动作状态；
35.图中：1-主动脊柱；2-前肢；3-后肢、101-脊柱安装架、102-脊柱驱动轮；103-驱动杆；104-曲柄杆；105-三杆连接轴；106-连杆；107-滑动轴；108-短杆；109-短杆轴；110-万向节；111-摆动输出件；112-丝杆；113-卷线筒；114-曲柄杆轴；201-肢体安装架；202-驱动曲柄；203-弹性腿；204-丝杆螺母；205-弹性腿旋转轴；206-滑道；207-导向滑轮；212-右侧拉绳；213-左侧拉绳。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.本发明的目的是提供一种四足机器人及脊椎-腿足耦合驱动方法，以解决上述现有技术存在的问题，更加真实地模拟四足动物的奔跑姿态，以提高移动速度以及能量效率。
38.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
39.实施例一
40.本实施例提供一种四足机器人，如图1～图3所示，包括：主动脊柱1和两个肢体，两个肢体分别为前肢2和后肢3，两个肢体分别能够俯仰且沿着前后方向能够伸缩地设置于主
动脊柱1的两端，主动脊柱1能够驱动肢体俯仰以及伸缩。
41.其中的主动脊柱1包括脊柱安装架101、两个摆动输出件111和俯仰驱动电机，两个摆动输出件111能够俯仰地安装于脊柱安装架101的前后两端，肢体沿远离和靠近摆动输出件111的方向能够移动地设置于摆动输出件111上，俯仰驱动电机固定设置于脊柱安装架101内并能够驱动摆动输出件111俯仰，摆动输出件111能够带动肢体俯仰。
42.具体的，为了实现摆动输出件111俯仰，将摆动输出件111的中部铰接于脊柱安装架101上并形成一个固定转动副，脊柱安装架101上设置有滑槽，摆动输出件111通过滑动轴107与滑槽形成一个活动转动副，滑动轴107移动至滑槽的端部时即为摆动输出件111俯仰的极限角度，摆动输出件111能够带动肢体相对于脊柱安装架101俯仰，主动脊柱1包括俯仰驱动电机，俯仰驱动电机固定于脊柱安装架101中部，俯仰驱动电机通过多连杆机构驱动滑动轴107在滑槽中移动实现摆动输出件111俯仰，俯仰驱动电机的输出轴上固定设置有脊柱驱动轮102，脊柱驱动轮102上偏心设置有安装部，俯仰驱动电机分别通过第一多连杆机构和第二多连杆机构驱动两个摆动输出件111做俯仰运动，第一多连杆机构和第二多连杆机构的一端均固定连接于安装部上，另一端分别铰接于两个滑动轴107上，第一多连杆机构和第二多连杆机构关于一点中心对称，多连杆机构为二连杆机构，二连杆机构中两个连杆通过三杆连接轴105连接，三杆连接轴105上还铰接有一个曲柄杆104，曲柄杆104远离三杆连接轴105的一端与脊柱安装架101铰接，二连杆机构包括驱动杆103和连杆106，驱动杆103的第一端与脊柱驱动轮102上的安装部固定连接，驱动杆103第二端通过三杆连接轴105与曲柄杆104第一端和连杆106第一端连接形成活动的转动副，驱动杆103、曲柄杆104与连杆106可绕三杆连接轴105产生相对转动。曲柄杆104第二端通过曲柄杆轴114与脊柱安装架101连接形成定轴转动副。连杆106第二端与滑动轴107连接形成活动转动副，滑动轴107在脊柱安装架101末端设置的滑槽内直线运动。短杆108第一端与滑动轴107连接形成活动转动副，短杆108第二端通过短杆轴109与摆动输出件111第一端连接形成活动转动副。摆动输出件111第二端与脊柱安装架101形成固定转动副，摆动输出件111与脊柱安装架101形成转动副的轴线在脊柱安装架101中心平面内。
43.如图3和4所示，整个脊柱安装架101上下侧的连杆系统呈中心对称布置，通过优化杆长，两侧的摆动输出件111随着脊柱驱动轮102的单向转动能输出对称的转动角度，以简单的驱动结构实现复杂的往复摆动。
44.两个肢体分别能够伸缩地设置于两个摆动输出件111上，主动脊柱1能够驱动肢体朝远离和靠近摆动输出件111的方向伸缩，具体的，主动脊柱1还包括两个伸缩驱动电机，两个伸缩驱动电机分别对应于两个肢体，伸缩驱动电机固定设置于摆动输出件111上或脊柱安装架101的端部，肢体滑动连接于摆动输出件111上，肢体上设置有螺纹孔，伸缩驱动电机的输出轴上连接有丝杆112，丝杆112螺纹连接于螺纹孔中，伸缩驱动电机通过驱动丝杆112向不同的方向旋转进而实现肢体的伸缩；螺纹孔由固定设置于肢体安装架201上的丝杆螺母204内孔构成.
45.伸缩驱动电机固定设置于脊柱安装架101的端部时，伸缩驱动电机的输出轴通过一个万向节110与丝杆112进行传动连接，丝杆112穿过摆动输出件111中心设置的圆孔。
46.脊柱安装架101的结构关于第一平面平面对称，第一平面为脊柱安装架101宽度方向上的中心平面，即在脊柱安装架101宽度方向的两侧均设置有传动系统以进行平稳的传
动，脊柱安装架宽度方向垂直于四足机器人的移动方向。
47.本实施例提供的四足机器人的脊柱能够俯仰、伸缩，以更加真实地模拟四足动物的奔跑姿态，进而提高移动速度以及能量效率。
48.于一些实施例中，俯仰驱动电机为双轴驱动电机，双轴驱动电机布置在脊柱安装架101中心位置，两侧输出轴分别与两侧的脊柱驱动轮102固定连接，同步输出转矩。
49.于一些实施例中，如图5～图10所示，每个肢体的下方均设置有多个弹性腿203，优选为两个，主动脊柱1包括弹性腿收缩驱动装置，弹性腿收缩驱动装置包括拉绳、卷线筒113和丝杆112，卷线筒113上绕设有两股拉绳，分别为左侧拉绳213和右侧拉绳212，两股拉绳对应于两个弹性腿203，拉绳的自由端固定连接于弹性腿203的末端，卷线筒113同轴安装于丝杆112的末端，伸缩驱动电机驱动丝杆112转动时带动卷线筒113正反转，肢体上设置有导向滑轮207来对拉绳进行导向，卷线筒113驱动电机驱动拉绳缠绕于卷线筒113上时，实现弹性腿203压缩蓄能，当卷线筒113驱动电机反向转动时，弹性腿203放能实现弹跳。
50.本实施例提供的四足机器人中的卷线筒113由丝杆112控制收卷和放卷。如图11所示，前肢2为收缩状态时的弹性腿203为释放状态，前肢2为伸展状态时的弹性腿203为压缩蓄能状态；后肢3为收缩状态时的弹性腿203为压缩蓄能状态，后肢3为伸展状态时的弹性腿203为释放状态。脊柱运动和腿足运动以有限的驱动将其原本独立的运动关联起来并产生运动叠加效果，解决了传统四足机器人由于刚性躯干引起的行走奔跑僵硬，移动速度慢，能量效率低等问题。
51.在其他实施例中，也可采用独立的电机驱动卷线筒113收卷和放卷。
52.肢体包括肢体安装架201、两个弹性腿摆动驱动电机、两个驱动曲柄202和两个弹性腿旋转轴205，肢体安装架201如图7和图8所示，肢体安装架201上设置有两个滑道206，摆动输出件111上设置有两个柱状的滑柱，滑柱与滑道206形成移动副，两个弹性腿摆动驱动电机布置在肢体安装架201内部两侧，两个弹性腿摆动驱动电机之间留有卷线筒113的工作空间，弹性腿旋转轴205固定安装于肢体安装架201下侧，弹性腿203转动连接于弹性腿旋转轴205上，弹性腿摆动驱动电机输出轴固定连接到驱动曲柄202第一端，驱动曲柄202第二端凸起的圆柱体与弹性腿203上侧的滑槽形成移动转动副，驱动曲柄202单向转动时能够使得弹性腿203绕弹性腿旋转轴205进行周期性往复转动。
53.本实施例可以实现弹性腿203独立摆动，以模仿四足动物跳跃时腿部的摆动。
54.实施例二
55.本实施例提供了一种实施例一所述的四足机器人的脊椎-腿足耦合驱动方法，包括：
56.四足机器人中在每个肢体的下方设置有多个弹性腿203，驱动装置包括弹性腿收缩驱动装置，弹性腿收缩驱动装置能够驱动弹性腿203压缩蓄能，并能够结束收缩状态使弹性腿203放能实现弹跳；
57.通过耦合控制摆动输出件111的摆动状态、肢体的伸缩状态和弹性腿203的蓄放能状态来模拟四足动物奔跑时脊柱俯仰、收缩和腿部的蓄放能状态。
58.具体的，脊柱驱动轮102单向旋转时，两侧的摆动输出件111带动前肢2和后肢3作周期性的对称摆动，这模拟了动物奔跑时脊柱的动态俯仰。位于脊柱安装机架两侧的电机可分别独立输出扭矩到万向节110进而带动丝杆112实现前肢2与后肢3相对于摆动输出件
111的位移，这模拟了动物奔跑时脊柱的动态收缩与伸展。当机器人以跳跃步态奔跑时，前肢2的弹性腿203保持相位一致，后肢3的弹性腿203保持相位一致，前肢2与后肢3在一个步态周期内相继触地，一个步态周期内脊柱与腿部的动作状态如图11所示。
59.图11中，从左至右依次为状态
①
、状态
②
、状态
③
和状态
④
。
60.在状态
①
，控制摆动输出件111摆角使得弹性腿203向内聚拢，前肢2、后肢3收缩靠近脊柱侧，此时前肢2弹性腿203处于释放状态，后肢3弹性腿203处于压缩状态。
61.在状态
②
，控制摆动输出件111摆角使得弹性腿203向外扩张，前肢2收缩在脊柱侧。后肢3内的丝杆112旋转使得后肢3与脊柱安装机架产生相对位移同时引起后肢3弹性腿203的拉绳脱离卷线筒113，后肢3弹性腿203从收紧状态转换为释放状态并与丝杆112产生的后肢3位移共同叠加作用产生蹬地效果，机器人向前跃起，此时前肢2弹性腿203处于释放状态。
62.在状态
③
，机器人结束腾空阶段，前肢2的开始触地。前肢2内的丝杆112旋转使得前肢2靠近脊柱侧同时引起前肢2弹性腿203的拉绳卷在卷线筒113上。前肢2弹性腿203从释放状态转换为收紧状态。此时后肢3弹性腿203处于释放状态。
63.在状态
④
，控制摆角使得弹性腿203向内收缩，前肢2内的丝杆112旋转使得前肢2与脊柱安装机架产生相向位移同时引起前肢2弹性腿203的拉绳脱离卷线筒113，前弹性腿203从收紧状态转换为释放状态并与丝杆112产生的前肢2位移共同叠加作用产生蹬地效果，机器人向前跃起，此时后肢3弹性腿203处于释放状态。至此完成一个步态周期循环。
64.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种四足机器人，其特征在于：包括主动脊柱和两个肢体，两个所述肢体分别为前肢和后肢，两个所述肢体分别能够俯仰且沿着前后方向能够伸缩地设置于所述主动脊柱的两端，所述主动脊柱能够驱动所述肢体俯仰以及伸缩。2.根据权利要求1所述的四足机器人，其特征在于：所述主动脊柱包括脊柱安装架、两个摆动输出件和俯仰驱动电机，两个所述摆动输出件能够俯仰地安装于所述脊柱安装架的前后两端，所述肢体沿远离和靠近所述摆动输出件的方向能够移动地设置于所述摆动输出件上，所述俯仰驱动电机固定设置于所述脊柱安装架内并能够驱动所述摆动输出件俯仰，所述摆动输出件能够带动所述肢体俯仰。3.根据权利要求2所述的四足机器人，其特征在于：所述摆动输出件的中部铰接于所述脊柱安装架上并形成一个固定转动副，所述脊柱安装架上设置有滑槽，所述摆动输出件通过滑动轴与所述滑槽形成一个活动转动副，所述滑动轴移动至所述滑槽的端部时即为所述摆动输出件俯仰的极限角度，所述俯仰驱动电机能够驱动所述滑动轴在所述滑槽中移动以实现所述摆动输出件俯仰。4.根据权利要求3所述的四足机器人，其特征在于：所述俯仰驱动电机的输出轴上固定设置有脊柱驱动轮，所述脊柱驱动轮上偏心设置有安装部，所述俯仰驱动电机分别通过第一多连杆机构和第二多连杆机构驱动两个所述摆动输出件做俯仰运动，所述第一多连杆机构和所述第二多连杆机构的一端均固定连接于所述安装部上，另一端分别铰接于两个所述滑动轴上，所述第一多连杆机构和所述第二多连杆机构关于一点中心对称，所述俯仰驱动电机驱动所述脊柱驱动轮单向转动即实现所述摆动输出件往复摆动，所述第一多连杆机构和所述第二多连杆机构为二连杆机构，所述二连杆机构中两个连杆通过三杆连接轴连接，所述三杆连接轴上还铰接有一个曲柄杆，所述曲柄杆远离所述三杆连接轴的一端与所述脊柱安装架铰接。5.根据权利要求4所述的四足机器人，其特征在于：所述脊柱安装架的结构关于第一平面平面对称，所述第一平面为所述脊柱安装架宽度方向上的中心平面，所述俯仰驱动电机为双轴驱动电机，所述俯仰驱动电机安装于所述脊柱安装架的中部且两个输出轴分别与所述脊柱安装架两侧的所述脊柱驱动轮固定连接。6.根据权利要求3所述的四足机器人，其特征在于：所述主动脊柱还包括两个伸缩驱动电机，两个所述伸缩驱动电机分别对应于两个肢体，所述伸缩驱动电机固定设置于所述摆动输出件上或所述脊柱安装架的端部，所述肢体上设置有螺纹孔，所述伸缩驱动电机的输出轴上连接有丝杆，所述丝杆螺纹连接于所述螺纹孔中，所述伸缩驱动电机通过驱动所述丝杆向不同的方向旋转进而实现所述肢体的伸缩；所述伸缩驱动电机固定设置于所述脊柱安装架的端部时，所述伸缩驱动电机的输出轴通过一个万向节与所述丝杆进行传动连接。7.根据权利要求6所述的四足机器人，其特征在于：每个所述肢体的下方设置有多个弹性腿，所述主动脊柱包括弹性腿收缩驱动装置，所述弹性腿收缩驱动装置能够驱动所述弹性腿压缩蓄能，并能够结束压缩状态使所述弹性腿放能实现弹跳。8.根据权利要求7所述的四足机器人，其特征在于：所述弹性腿收缩驱动装置包括拉绳、卷线筒和所述丝杆，所述卷线筒上绕设有两股拉绳，两股所述拉绳对应于两个所述弹性腿，所述拉绳的自由端固定连接于所述弹性腿的末端，所述卷线筒同轴安装于所述丝杆的
末端，所述伸缩驱动电机驱动所述丝杆转动时带动所述卷线筒正反转，所述肢体上设置有导向滑轮来对所述拉绳进行导向。9.根据权利要求7所述的四足机器人，其特征在于：所述肢体包括肢体安装架、两个弹性腿摆动驱动电机、两个驱动曲柄和两个弹性腿旋转轴，所述肢体安装架上设置有两个滑道，所述摆动输出件上设置有两个柱状的滑柱，所述滑柱与所述滑道形成移动副，两个所述弹性腿摆动驱动电机布置在肢体安装架内部两侧，两个所述弹性腿摆动驱动电机之间留有卷线筒的工作空间，所述弹性腿旋转轴固定安装于肢体安装架下侧，所述弹性腿转动连接于所述弹性腿旋转轴上，弹性腿摆动驱动电机输出轴固定连接到驱动曲柄第一端，驱动曲柄第二端凸起的圆柱体与弹性腿上侧的滑槽形成移动转动副，驱动曲柄单向转动能够使得弹性腿绕弹性腿旋转轴进行周期性往复转动。10.一种权利要求1～9任意一项所述的四足机器人的脊椎-腿足耦合驱动方法，其特征在于：包括：所述四足机器人中在每个所述肢体的下方设置有多个弹性腿，所述主动脊柱包括弹性腿收缩驱动装置，所述弹性腿收缩驱动装置能够驱动所述弹性腿压缩蓄能，并能够结束收缩状态使所述弹性腿放能实现弹跳；通过耦合控制所述摆动输出件的摆动状态、所述肢体的伸缩状态和所述弹性腿的蓄放能状态来模拟四足动物奔跑时脊柱俯仰、收缩和腿部的蓄放能状态。

技术总结
本发明提供一种四足机器人及脊椎-腿足耦合驱动方法，涉及仿生机器人技术领域，包括主动脊柱和两个肢体，两个肢体分别为前肢和后肢，两个肢体分别能够俯仰且沿着前后方向能够伸缩地设置于主动脊柱的两端，主动脊柱能够驱动肢体俯仰以及伸缩。脊椎-腿足耦合驱动方法通过耦合控制摆动输出件的摆动状态、肢体的伸缩状态和弹性腿的蓄放能状态来模拟四足动物奔跑时脊柱俯仰、收缩和腿部的蓄放能状态。本发明提供的方案能够更加真实地模拟四足动物的奔跑姿态，以提高移动速度以及能量效率。以提高移动速度以及能量效率。以提高移动速度以及能量效率。


技术研发人员：石青 王若超 肖航 权小龙 杜鎔杰 高俊辉
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/7/21