大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架及其加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架及其加工工艺，包括头部、躯干、尾部；头部包括头部杆件框架、肢体连接结构；头部杆件框架包括左侧轴承座固定杆组、右侧轴承座固定杆组、侧摆板上固定杆、侧摆板下固定杆；左侧轴承座固定杆组包括左前轴承座固定杆、左后轴承座固定杆；右侧轴承座固定杆组包括右前轴承座固定杆、右后轴承座固定杆；肢体连接结构包括轴承座、腿足安装杆；整体式轻质机架由若干空心杆件组成；左侧轴承座固定杆组和右侧轴承座固定杆组的壁厚大于其余杆件的壁厚；所有杆件均通过焊接工艺和L型角座进行固定连接。本发明专利技术有效解决了整体式轻质机架各腿组主轴间的大轴距尺寸跨度与高定位精度需求间的矛盾。

【技术实现步骤摘要】
大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架及其加工工艺
本专利技术属于机器人身体机架
，更具体的说是涉及一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架及其加工工艺。
技术介绍
足式机器人因其潜在具有的灵活运动能力和地形适应能力，一直是机器人领域的研究热点。自波士顿动力公司的大狗机器人诞生以来，规格各异的高性能四足机器人样机不断推陈出新。尽管四足机器人的动态运动能力不断提升，但当前大型重载四足机器人整机研制仍存在诸多技术难题。机器人机身是连接并定位腿足肢体机构的主体结构。采用焊接工艺的整体框架式结构作为机身方案，是破解机身大承载能力需求与自身设计质量限制间矛盾的方法之一。但对于大尺寸整体式轻质机架，如何解决各腿组主轴间的大轴距尺寸跨度与相互间共线共面精度需求间的矛盾，以及如何有效抵御高动态运动对机身结构带来的强交变载荷，成为新的技术挑战。因此，如何提供一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架及其加工工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架，其特征在于，包括：头部(1)、躯干(2)、尾部(3)；/n所述头部(1)、躯干(2)、尾部(3)依次连接组成整体式轻质机架，其结构前后主体对称、左右主体对称；/n所述头部(1)包括头部杆件框架、肢体连接结构；所述头部杆件框架包括左侧轴承座固定杆组(111)、右侧轴承座固定杆组(112)、侧摆板上固定杆(113)、侧摆板下固定杆(114)；所述左侧轴承座固定杆组(111)包括左前轴承座固定杆(1111)、左后轴承座固定杆(1112)；所述右侧轴承座固定杆组(112)包括右前轴承座固定杆(1121)、右后轴承座固定杆(1122)；所述肢体连接结构包括...

【技术特征摘要】
1.一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架，其特征在于，包括：头部(1)、躯干(2)、尾部(3)；
所述头部(1)、躯干(2)、尾部(3)依次连接组成整体式轻质机架，其结构前后主体对称、左右主体对称；
所述头部(1)包括头部杆件框架、肢体连接结构；所述头部杆件框架包括左侧轴承座固定杆组(111)、右侧轴承座固定杆组(112)、侧摆板上固定杆(113)、侧摆板下固定杆(114)；所述左侧轴承座固定杆组(111)包括左前轴承座固定杆(1111)、左后轴承座固定杆(1112)；所述右侧轴承座固定杆组(112)包括右前轴承座固定杆(1121)、右后轴承座固定杆(1122)；所述肢体连接结构包括轴承座(121)、腿足安装杆(122)；
所述尾部(3)与头部(1)的结构相同；
所述整体式轻质机架由若干空心杆件组成；左侧轴承座固定杆组(111)和右侧轴承座固定杆组(112)的壁厚大于其余杆件的壁厚，以承受大负载和预留加工余量；所有杆件均通过焊接工艺和L型角座进行固定连接。


2.根据权利要求1所述的一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架，其特征在于，所述头部的侧摆板上固定杆(113)的安装面Fa1与侧摆板下固定杆(114)的安装面Fa2共面；
安装在同一侧的腿足安装杆(122)的轴线位于同一水平线上，对称安装在机身两侧的若干腿足安装杆的轴线位于同一水平面内。


3.一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架的加工工艺，其特征在于，所述整体式轻质机架采用分段式加工，分别对头部(1)、躯干(2)、尾部(3)进行预安装、焊接、平面铣削和孔加工一系列工序，随后通过电木治具、L型角座和长型扁铁将三部分进行安装固定，最后焊接成一个整体。


4.根据权利要求3所述的一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架的加工工艺，其特征在于，所述电木治具含有与所述空心杆件形状相同的槽口，两相邻槽口之间的距离为槽距，用于约束相邻杆件之间的距离和平行度关系；
所述L型角座，用于初步约束所述整体式轻质机架中各杆件的位置关系；
所述长型扁铁，其长度大于整体式轻质机架中头部与尾部之间的距离，将所述头部、躯干、尾部固定约束。


5.根据权利要求4所述的一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架的加工工艺，其特征在于，所述头部(1)的预安装由电木治具配合L型角座在铲花面装配平台上进行；选择所述头部(1)中杆件数量最多的一层开始装配，将其作为头部(1)的第一层，使用L型角座对其进行初步连接，同一方向上杆件数量超过预设值V1的杆件端面Fe与另一杆件的侧面Fs连接，不锁死L型角座上螺丝；
在杆件端面Fe参与连接的杆件上，靠近杆件连接处安装两根电木治具，以减小杆件间产生的支撑力与电木治具产生的夹紧力形成力偶；两根电木治具之间的距离超过预设值V2则再添加电木治具辅助定位；依据电木治具的槽距将杆件约束到准确位置；
完成所述头部(1)的第一层杆件连接后，按与所述头部第一层杆件连接相同的步骤完成头部的内部杆件连接，随后完成第一层的相邻层杆件连接，所有杆件连接和对应的电木治具安装完成后，锁紧压在杆件上的扁铁，约束杆件在槽深方向上的位移，随后将螺杆安装在电木治具的通孔上，锁紧螺杆上的螺母，控制头部的整体外形尺寸；
所述躯干(2)、尾部(3)的预安装与所述头部预安装的步骤相同；
所述电木治具的安装不影响各杆件连接处的焊接，且躯干两侧的电木治具的槽口朝向机架外部，以留有安装长型扁铁的空间，其余位置的电木夹具槽口朝向机架内部。


6.根据权利要求3或5所述的一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架的加工工艺，其特征在于，所述头部(1)的焊接步骤为先采用局部点焊的方式焊接各杆件相互连接处，以形成一个初步整体；再采用氩弧焊对头部杆件框架(11)进行整体交替分散段焊，以减少应力集中；随后对L型角座与杆件连接处进行局部点焊以增强连接刚度；待工件自然冷却后，拆除电木治具；
所述躯干(2)、尾部(3)的焊接步骤与所述头部焊接步骤相同。


7.根据权利要求6所述的一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架的加工工艺，其特征在于，所述头部(1)的表面铣削加工在工作台可绕工具坐标系的Z轴360°旋转的卧式镗床上进行；
轴承座固定杆的安装面为轴承座与轴承座固定杆的连接面；
完成焊接后，头部(1)的下底面Fu与镗床工作台上表面贴合固定安装，调整工作台角度，使镗床主轴(13)与左前轴承座固定杆的安装面Fl1垂直，再使用百分表测量头部(1)的左前轴承座固定杆(1111)的安装面Fl1和左后轴承座固定杆(1112)的安装面Fl2的平面度，确定左前轴承...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾文川，曾翔，秦建，孙翊，马书根，袁建军，蒲华燕，苏桂淦，王泽宇，
申请(专利权)人：上海大学，苏州新虎将精密机电有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31