2 机械构造

2.1 结构概述

该系统的机械结构采用如下方案：该四足仿生机器狗由四只相同的机械腿、身体框架、坦克底盘、机械臂和电磁铁构成。其中，机械腿有两个自由度，通过位于身体框架上的电机固定孔和电机轴伸入孔固定于身体框架；履带通过电磁铁和螺钉固定于身体框架的中下方。

身体框架前后两端分别有两组电机轴深入孔及电机固定孔，身体框架中部由带孔的铁架构成。

机械腿关节的活动由两个舵机进行控制。孔和螺钉通过法兰盘固定，并将法兰盘与横向连接件连接。将机械腿第一关节舵机通过身体框架上的电机固定孔和电机轴伸入孔与横向连接件用螺钉进行固定。将碳纤维大腿骨干于大腿骨干套入孔伸入，用螺钉将其固定，将大腿骨干另一端插入电机与大腿骨干，通过固定孔将大腿骨干固定。再将控制小腿自由度的电机通过电机固定孔和电机轴伸入孔固定于大腿骨干与电机连接件上。将法兰盘与螺钉连接以固定小腿舵机与小腿骨干连接件。将碳纤维小腿骨干伸入小腿套入孔并由固定孔固定，将小腿骨干尾部套入橡胶套。前机械腿和后机械腿都由这种方式组装。

2.2 整体结构及单条腿部结构

该四足仿生机器狗的整体结构如图1所示，其单条腿部结构如图2所示。

图1 整体结构
Fig.1 Whole structure

图2中小腿骨干橡胶套由PVC材料制成，可增大足部与地面的摩擦力，提高其行走稳定性；小腿骨干由碳纤维材料制成，外径为15mm；大腿骨干由碳纤维材料制成，外径为20mm；法兰盘与小腿骨干连接件由铝合金材料制成；法兰盘与大腿骨干连接件由铝合金材料制成；舵机与大腿骨干连接件由铝合金材料制成。

图2 单条腿部结构
Fig.2 Leg structure

2.3 系统优点

本系统的优点如下：

（1）全身大部分支架采用碳纤维打造，其自重低。

（2）采用360kg大扭矩电机，负载能力强。

（3）搭配坦克底盘，通过调控髋关节和膝关节的舵机可将前肘后膝式四足收起，转化为搭配坦克底盘的履带车前进，适应多种地形的不同需求。

（4）机械狗顶部加装了具有六自由度的机械臂，可配合机械狗完成复杂的采集工作。

（5）简化机械狗关节设计，每条腿具有两个自由度，分别由位于髋关节和膝关节的两个大扭矩舵机控制。相比12自由度机械狗，既减少了舵机的数量节约了成本，也提升了机械狗站立时的稳定性。

（6）结合仿生学知识，机械狗的腿形采用前肘后膝式，提高了其行走状态下的稳定性。