2020-05-05

学习stanford doggo的机械结构的自我总结，近年来机器狗真的是火了一把，最为大众所知晓的应该就是波士顿动力的Spot了，而且该四足机器人已经开始投放到一家医院投入使用，帮助医护人员远程诊断患者并与新冠病人沟通。那么四足机器人是不是长得都一样呢？当然不是，stanford doggo就是比较独特的一种。

从图中可以看到stanford doggo与波士顿动力机器狗不同的地方就是腿部了，总体来说，stanford doggo的腿部结构是“双曲柄五连杆结构”采用铰链连接，单腿自由度为2，这个五连杆很特殊，先看看一般的五连杆长什么样:

然后是stanford doggo腿部结构图
这是机器人最复杂的地方，要完成同轴结构，两个电机直接传动肯定会冲突，所以stanford doggo团队就采用了如图所示的结构，用两条同步带“齿轮带”，两个电机的轴与连杆轴组成一个三角形，这样就避免了同轴电机安装位置冲突的问题，这里我设想了一下，三角结构不变的情况下，采用齿轮传动应该也可行。再来说一下同轴的这部分，一条腿（见上图）的内轴（红色轴）与外轴（蓝色轴）这样设计使其机构更紧凑，由两个电机带动，也就是说，一台Stanford doggo要用到八个电机来配合控制，这让机器狗不仅可以完成简单的行走，转弯，原地旋转，更可以做到原地跳跃，后空翻，侧空翻等等高难度动作。

查阅资料我了解到，和大部分四足动物一样，doggo的这种仿生行走被称作“对角线步态行走”，对角线步态有一个极不安定的过程，那就是想要尽可能保持平稳，就得合理分配质量（机身的重心要与触地四点对角线中心重合），想要在追求速度与步态幅度的关系过长的对角线双腿滞空时间给机身的倾斜带来了机会，解决这种问题的办法之一就是“小碎步”，推动机身往前时，2个触地点距离机身的位置尽量变化小，这样就解决了机身摆动幅度大的问题（这个准则几乎所有足类机器通用），当然理论说什么都简单，要想解决任何问题，都需要我们从实践中去完成。