四足机器人最显著的优势就是能够自如行走于复杂的地形中,这也是四足超越轮式、履带式机器人的主要特性。机器狗具有对复杂地形很强的适应能力,具有很高的运动自主性,同时还有较高的导航智能性,独立对环境实施感知和自主路径规划,很少需要人工的干预。机器狗属于典型的具有全自主运动能力,较强全自主导航能力,是当前机器人领域较难实现的一种陆地移动机器人。
机器狗结构设计的主要特点:仿造四足哺乳动物的肢体结构。机器狗机体结构主要包括机身刚体,及12或16段肢体。机身就是最上面背着的那个,这个刚体里面放置了很多传感器、控制器、电源等部件。
机器狗所有肢体都属于严格的单轴性关节,只能绕着对应转轴旋转。每段肢体在各自液压执行器的驱动下做往复加减速旋转运动,构成了机器狗肢体的基本运动常态。机器狗在任何情况下的运动都是由12或16段肢体的运动所拟合而成的。
机体支撑倒立摆运动、重心颠簸起伏、机体重心自扰动、肢体往复加减速运动构成了机器狗的基本运动特性。机器狗的多肢体旋转形成的支撑倒立摆结构,每段肢体在任何情况下都不是直线运动而是旋转运动。为使机器狗能够处于平稳的运动状态,必须保证力和扭矩的输出能刚好满足对应肢体的实际动力需求,也就是恰到好处的油压值及流量输出。不断的规划、不断的检测、不断的反馈、不断的调整输出,构成了机器狗运动控制的基本常态。
机器狗液压动力系统主要包括:汽油发动机、变量活塞泵、液压油箱、油压总路、蓄电池、16个电液伺服阀和16个子液压执行器等。
电液伺服阀是机器狗最复杂的器件之一。借助电液伺服阀的优良性能可实现液态能量精确控制。电液伺服阀的最显著特性是具有增压的功能。电液伺服阀的电动机借助蓄电池的电能启动旋转,同步带动泵旋转,把从总路引入至子路的油压实施进一步增压。电液伺服阀可及时弥补由于传输损耗造成的油压值不足,使得动力系统的输出始终能够跟上动力学规划的输出要求。
机载蓄电池需要给如下主要器件提供稳压电能输出:两台机载计算机、所有传感器、机载通信装置、16个电液伺服阀、两台散热风扇。