前方的场景 进行3D建模，然后实现路径规划、避障等运动控制策略，然后把策略结果发送给运动控制 器执行；所述可选扩展设备还提供很多通用接口，如WIFI、UART、SPI、GPI0等，方便机器人 使用者扩展机器人功能。
[0013] 所述12个关节驱动单元（电机控制板+PMSM)，均采用带前馈控制的直接力矩控制 技术，实现对电机的力矩控制、速度控制、位置控制；所述各PMSM电机上都装有温度传感器 和磁旋转编码器；所述电机控制板内的微控制器MCU根据采集到的电机各相电流信号（iA、 iB、iC)、电机当前角度信号和电机温度信号运行相应的控制算法，输出电机相电压控制信 号（vA、vB、vC)给三相逆变电桥，以实现对电机的控制；所述各电机控制板通过温度传感器 监测对应电机的温度，防止电机过热；所述各电机控制板在当前各电机温度较低时，允许对 各电机实施超额定电流驱动，使电机瞬时获得较大的驱动电流而瞬时输出较大的力矩；所 述超额定电流工作的电机，是为了提升机器人腿部间歇性发力运动步态下(如奔跑、跳跃） 的性能。
[0014] 本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术 进步：
[0015] 1.本实用新型是基于四足哺乳动物的仿生结构和运动特征设计的四足机器人机 构构型，其具有多种类型的运动方式，例如奔跑、跳跃、匍匐等。本实用新型针对自身特定构 型设计了高效的动力传动结构和弹性储能结构，这极大的增强了机器人的能量利用效率， 并将能显著提升机器人的运动性能，例如使机器人获得更高的跳跃高度。在保证上述功能 的基础上，本实用新型进一步实现了高度集成化、模块化的机械结构。
[0016] 2.本实用新型具有基于交流永磁同步电机直接驱动技术设计的关节驱动单元。在 作用形式上实现了与动物关节运动相一致的驱动-执行-传感一体化特征，在驱动方式上 实现了低阻尼关节的力矩直接驱动，这有助于机器人高动态稳定性步态的实现。本实用新 型具有小型化的运动控制系统，以实现四足机器人的实时运动控制。
[0017] 3.依据上述机械结构及动力与运动控制系统，本实用新型所构建的机器人系统 整体上具有小型化、高运动灵活性、超低运动噪声等特征
[0018] 在实际应用当中，本实用新型将体现出如下显著优点：
[0019] 1.本实用新型由于具有卓越的运动性能(奔跑、跳跃）和超低的运动噪声，非常适 合车事侦测任务。
[0020] 2.本实用新型由于成本低廉，可以作为生活娱乐用通用移动平台，开发出足式竞 技机器人（田径、特技等)、宠物狗等商品。
【附图说明】
[0021] 图1是本实用新型四足机器人的整体结构示意图。
[0022] 图2是本实用新型四足器人动力系统示意图。
[0023] 图3是本实用新型四足机器人单腿结构爆炸图。
[0024] 图4是本实用新型四足机器人单腿结构示意图。
[0025] 图5是本实用新型四足机器人单腿机械原理图。
[0026] 图6是本实用新型四足机器人4条腿的不同布置方式的示意图。
[0027] 图7是本实用新型四足机器人动力与运动控制系统架构。
[0028] 图8是本实用新型四足机器人电机控制板结构示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步说明，但以下实施例仅是说明 性的，本实用新型的保护范围并不受这些实施例的限制。
[0030] 实施例一：
[0031] 如图1、图2所示，本电驱动小型仿生四足机器人包括机械系统I、动力与运动控 制系统II ;其特征在于：所述机械系统I包括机身Body模块I -0和4个腿Leg模块I -1、 I -2、I -3、I -4;所述动力与运动控制系统II包括运动控制模块11-1、第一电机驱动与控 制模块II -2、第二电机驱动与控制模块II -3、第一电机II -4-1、第二电机II -4-2、第三电机 II -4-3、第四电机II -4-4、第五电机II -4-5、第六电机II -4-6、第七电机II -4-7、第八电机 II _4_8、第九电机II _4_9、第十电机II _4_10、第十一电机II -4_11、第十二电机II -4-12 ; 所述机身Body模块I -0作为四足机器人的身体；所述第一腿Leg模块I -1、第二腿Leg模 块I -2、第三腿Leg模块I -3、第四腿Leg模块I -4分别对称安装在机身Body模块I -ο 上；所述动力与运动控制系统II也固定安装在机身Body模块I -0上；所述4个腿Leg模块 I -1、I -2、I -3、I -4机械原理完全相同，实际安装布置方式根据机器人对不同运动性能 的优化会有所不同。
[0032] 如图6所示，所述四足机器人4个腿Leg模块I -1、I -2、I -3、I -4的实际的 安装布置方式，划分为如图中a、b、c、d这4种；①当为使四足机器人具有较好的被控性能 时，选用a这种布置方式，因为在四足机器人典型的对角步态时，机器人的左前腿Leg模块 与右后腿Leg模块和右前腿Leg模块与左后腿Leg模块的运动是关于机器人中心完全对称 的，这将明显削弱腿部运动惯性力；②当为使机器人具有较多的载货空间时，选用b这种布 置方式，此时机器人4个腿Leg模块都较远离机器人身体，这给货物腾出了更多的空间；③ 当为了提升机器人奔跑的速度、跳跃的高度时，选用c这种布置方式，由于两连杆腿在动力 学上的特点，使得这种结构形式有利于提升机器人在奔跑、跳跃等步态的性能；④当机器人 在复杂地形(如爬楼梯）运动时，选用d这种布置方式，此时腿Leg模块各膝关节靠后，以尽 量避免膝关节与其前方的障碍物相碰撞。
[0033] 如图1、图3、图4、图5所示，所述各腿Leg模块，其具有3个自由度，即3个运动关 节，各关节分别记为;為:与是两个相互正交的髋关节，3?为膝关节；经过足 端点并与為舶线平行的轴线记为％ ;其中#轴线与為轴线正交，為軸线与办舶线相平 行；所述腿Leg模块的大腿长记为Μ，小腿长记为為，左右两腿间距记为揉。，前后两腿间距 记为:為；所述為与基本等长；所述四足机器人+ / Ζ? > 2，这模仿了 4足哺乳动 物的腿长与腿间距的比值，四足哺乳动物一般都具有狭窄的身体，这有助于四足机器人实 现较好的运动性能，并且能较容易的通过狭小地形；当为使四足机器人具有较好的稳定性 及具有较大的载货空间时，取此时机器人的身体相比身高较长；当为使 四足机器人具有较好的运动性能时，取此时机器人的身体较短，机器人 整体的转动惯量较小；所述每个腿Leg模块理想的足端点是在舶线在為轴线的垂直投 影点上，但实际由于机械结构的限制，足端点会有在沿轴线上向身体外侧的稍许偏移。
[0034] 如图3、图4所示，以第四腿Leg模块I -4为例来说明每条腿的机械结构：所述办 关节由第七电机II -4-7通过第七主电机摇臂4-17拉动第四从摇臂4-18驱动；所述第七电 机II -4-7的定子固定在机器人机身上；所述第七主电机摇臂4-17固定在第七电机II -4-7 的转子上；所述第七主电机摇臂4-17通过第四拉杆4-16拉动第四从摇臂4-18 ;所述第四 从摇臂4-18的转轴铰接在机器人机身上；所述第四从摇臂4-18通过第四联轴器4-15驱动 第四腿固定架4-14 ;所述第四腿固定架4-14两端的转轴铰接在机器人机身上；所述第八电 机II -4-8的定子固定在第四腿固定架4-14上；第一大腿板4-20固定在第八电机II -4-8 的转子上；所述关节由第八电机II -4-8直接驱动；第二大腿板4-6通过第一支撑板4-9 固定在第一大腿板4-20上；上诉$3关节由第九电机II -4-9通过第9主电机摇臂4-13拉 动小腿4-4来驱动；所述第9主电机摇臂4-13固定在第九电机II -4-9的转子上；所述第 九电机II -4-9的定子固定在第三大腿板4-10上；所述第三大腿板4-10通过第二支撑板 4-8和第三支撑板4-12固定在第一大腿板4-20上；所述第9主电机摇臂4-13通过第九拉 杆4-19拉动小腿4-4上的摇臂；所述小腿4-4通过转轴4-5铰接在第一大腿板4-20和第 二大腿板4-6上；所述#3关节的驱动方式还可以更换为同步带传动方式，这使得可简单通 过同步带轮不同的齿数比实现不同的减速比，并且使得/3关节的运动空间接近于360度， 这将使得机器人能自行在a、b、c、d这四种不同的机器人腿布置方式中切换；所述第八电机 II -4-8、第九电机II -4-9、:名^轴线三者共轴线安装，这样整个腿Leg模块的质量将主要就 集中在舶线附近，这使得整个腿Leg模块具有较小的转动惯量，故在相同的关节驱动力 矩下，腿Leg模块具有了较好的动态响应能力；所述第一大腿板4-20与小腿4-4之间安装 有第四弹簧储能器4-7 ;所述第四弹簧储能器4-7的一端通过固定在第一大腿板4-20上的 第四储能器固定架4-11铰接在第一大腿板4-20上