CN108621137A

CN108621137A - 一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置

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Publication number: CN108621137A
Application number: CN201810648213.3A
Authority: CN
Inventors: 王鹏; 黎晓强; 宋春宵; 张元�; 张鹏; 罗鹏
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2018-10-09

Abstract

本发明涉及一种机器人脊柱装置，具体涉及一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置。本发明为解决现有技术中地震救援四足机器人的脊柱柔性不足、缺乏减震功能的问题。本发明所述机器人脊柱装置包括：脊前端盘，前脊柱组，脊间盘，后脊柱组，脊后端盘和控制器。前脊柱组包含上脊节、左脊节和右脊节，前脊柱组和后脊柱组总共由六个相同的脊节分成两组并联组成，并且对称设置在脊间盘两侧，每个脊节包含万向联轴器、导向杆套、蜗轮蜗杆减速器和伺服电机。本发明脊柱组通过万向联轴器串联，扩展了脊柱的运动范围、提升了脊柱的柔韧性。该装置用于地震救援领域。

Description

一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置

技术领域

本发明涉及一种机器人脊柱装置，特别是涉及一种用于地震救援的机器人脊柱装置。

背景技术

地震是一种破坏力极强的地质灾害，我国每年或多或少会发生震级不一的地震，地震总是伴随着伤亡，需要我们动用各种机器人搜救受伤人员，而地震灾区中的路面往往被废墟覆盖，还有高低不平的石阶，如何进行地震后的救灾工作显得尤为重要。目前，轮式和履带式机器人由于移动速度快、控制方便、性能可靠等优点，一直是地面移动机器人的首选移动方式。但是，现有的轮式和履带式机器人很难进入地震废墟中进行工作，这就促使了四足机器人的发展。随着四足机器人近几年的发展，国内外很多科研院校都开展了四足机器人的相关工作。

2006年，由美国国防部高级研究计划署（DARPA）资助，美国波士顿动力公司（Boston Dynamics）研发的BigDog系列仿生四足机器人，它将仿生四足机器人的研究推上了巅峰。该仿生四足机器人的腿部机械结构模仿自爬行四足动物的腿部结构，以左右迈步方式对抗外界干扰，保持身体平衡和稳定性，液压驱动系统提供动力，具备攀爬25度的上斜坡和35度下斜坡的能力，理论上拥有穿越陆地上四分之三地形的运动能力。但是该仿生四足机器人的机身采用刚性机械结构，在复杂非结构地形下运动容易产生冲击损坏，而且该仿生四足机器人结构复杂、功耗大，缩短了机器人在地震环境下有效的工作时间。

2015年，山东大学机器人研究中心在Scalf-1实验原型机的基础上发展出有中国版的“大狗”之称的Scalf-2仿生四足机器人。该仿生四足机器人具有8个自由度和4个横摆主动自由度的液压驱动结构，该仿生四足机器人具有一定的抗侧向冲击和地形适应能力，是国内在大型负载仿生四足机器人研制方面较为成功的案例。同年，上海大学设计的XDog实现了类似BigDog的动平衡性能，该机器人每条腿有三个自由度，在机器人四肢上设有减速器，直接加电驱动，具有良好的机动性，对于外界干扰仍然能保持动态平衡。但是，该仿生四足机器人采用刚性机械结构，在运动过程中容易产生冲击损坏，增加维修成本和时间。

2017年，浙江大学控制学院联合杭州南江机器人有限公司共同推出一款“赤兔”仿生四足机器人。该仿生四足机器人机器人有12个自由度，每条腿3个自由度，其中髋关节有2个自由度（一个俯仰、一个侧摆），膝关节1个俯仰自由度。机器人电机和减速机构都布置于机体上方，并且腿部进行了轻量化和低惯量化设计，这使得机器人在运动时加减速更快，电机能耗又不至于过高。但是，该仿生四足机器人也采用刚性机械结构，缺乏柔性，在地震狭窄的废墟环境下机体运动范围不足。

中国专利申请CN201510690265.3公开了一种仿生奔跑四足机器人，包括腿部、前肩梁、后肩梁和脊椎，脊椎两端分别固定于前肩梁和后肩梁的中部，该发明通过电动机带动连杆运动，进而拉着腰部滑块沿着圆柱导轨做竖直滑动，腰部滑块的上下滑动带动脊椎沿竖直方向上下同步弯曲。上述发明中的脊椎采用曲柄滑块的机械机构，电机带动曲柄滑块做往复运动实现脊柱在竖直方向的弯曲，该四足机器人的脊椎自由度低，灵活度不足，仅能实现竖直方向的弯曲，腰部过于依靠脊椎中部的柔性薄板，减震性能不足。

中国专利申请CN201510293445.8公开了一种四足机器人非线性刚度的脊柱模块，该发明通过舵机的来回转动实现脊柱模块的弯曲运动，通过对拉簧施加不同的预载荷来实现脊柱模块刚度的非线性。上述发明采用舵机和拉簧的方式实现脊柱的旋转弯曲，该机构四足机器人脊柱模块控制精度低，灵活度和柔性不足，无法在废墟中主动控制机身完成转向、俯仰等动作，以及无法吸收机身在高低不平的石阶上行走时不稳定的冲击力，从而限制了四足机器人运行时的自由度、稳定性和速度。

中国专利申请CN201720491911.8公开了一种串并混联的四足机器人主动柔顺脊椎，该实用新型由前后两个脊椎节段交错嵌入式地串联组成，每个脊椎节段包括底盘、球副连接件、转动连接件、非定轴椎间盘和若干直线驱动器，直线驱动器采用气动执行单元。该柔性脊椎采用并联结构和串联结构相结合的串并混联方式，具有并联结构定位精度高的特点，同时通过串联的方式增加了整个柔性脊椎的运动范围和自由度。该柔性脊椎气动直线驱动器因气体有削减性所以速度不易匀称，使四足机器人运动时产生不稳定性。

现有四足机器人中，针对地震救援环境的脊柱设计不多，更难实现其柔性和减震的兼顾。由此，本发明提出具有柔性和减震特点的四足机器人脊柱装置用于地震环境下。

发明内容

本发明为了解决现有技术中地震救援四足机器人的脊柱柔性不足、缺乏减震功能的问题，从而提供了一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述机器人脊柱装置包括脊前端盘，前脊柱组，脊间盘，后脊柱组，脊后端盘和控制器。前脊柱组包含上脊节、左脊节和右脊节，前脊柱组和后脊柱组总共由六个相同的脊节分成两组并联组成，并且对称设置在脊间盘两侧，每个脊节包含万向联轴器、导向杆套、蜗轮蜗杆减速器和伺服电机，脊间盘垂直设置于脊前端盘和脊后端盘的中间，控制器固定安装在脊间盘上，且控制器分别与六个脊节伺服电机控制连接。

本发明具有以下有益效果：本发明具有脊前端盘，前脊柱组，脊间盘，后脊柱组，脊后端盘和控制器。本发明脊柱组通过万向联轴器串联，扩展了脊柱的运动范围、提升了脊柱的柔韧性。

附图说明

图1为本发明的整体结构主视视图，图2是图1的左视图，图3是本发明的整体结构示意图，图4是前脊柱组上脊节的结构示意图，图5是前脊柱组上脊节导向杆套的结构示意图，图6是前脊柱组上脊节蜗轮蜗杆减速器的结构示意图，图7是前脊柱组左脊节的结构示意图，图8是前脊柱组左脊节导向杆套的结构示意图，图9是前脊柱组左脊节蜗轮蜗杆减速器的结构示意图，图10是前脊柱组右脊节的结构示意图，图11是前脊柱组右脊节导向杆套的结构示意图，图12是前脊柱组右脊节蜗轮蜗杆减速器的结构示意图，图13是后脊柱组上脊节的结构示意图，图14是后脊柱组上脊节导向杆套的结构示意图，图15是后脊柱组上脊节蜗轮蜗杆减速器的结构示意图，图16是后脊柱组左脊节的结构示意图，图17是后脊柱组左脊节导向杆套的结构示意图，图18是后脊柱组左脊节蜗轮蜗杆减速器的结构示意图，图19是后脊柱组右脊节的结构示意图，图20是后脊柱组右脊节导向杆套的结构示意图，图21是后脊柱组右脊节蜗轮蜗杆减速器的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置包括脊前端盘1，前脊柱组2，脊间盘3，后脊柱组4，脊后端盘5和控制器6。前脊柱组2包含前脊柱上脊节21、前脊柱左脊节22和前脊柱右脊节23，前脊柱组2和后脊柱组4都由三个相同的脊节并联组成，并且对称设置在脊间盘3两侧，前脊柱上脊节21包含左万向联轴器21A、导向杆套21B、蜗轮蜗杆减速器21C、前脊柱上脊节伺服电机21D和右万向联轴器21E组成，脊间盘3垂直设置于脊前端盘1和脊后端盘5的中间，控制器6固定安装在脊间盘3上，且控制器6分别与前脊柱上脊节伺服电机21D、前脊柱左脊节伺服电机22D、前脊柱右脊节伺服电机23D、后脊柱上脊节伺服电机41D、后脊柱左脊节伺服电机42D、后脊柱右脊节伺服电机43D控制连接。

具体实施方式

本实施方式中前脊柱上脊节伺服电机21D为现有技术，生产厂家台州亿丰电子公司，型号为80ST-M02430。

本实施方式中前脊柱左脊节伺服电机22D为现有技术，生产厂家台州亿丰电子公司，型号为80ST-M02430。

本实施方式中前脊柱右脊节伺服电机23D为现有技术，生产厂家台州亿丰电子公司，型号为80ST-M02430。

本实施方式中后脊柱上脊节伺服电机41D为现有技术，生产厂家台州亿丰电子公司，型号为80ST-M02430。

本实施方式中后脊柱左脊节伺服电机42D为现有技术，生产厂家台州亿丰电子公司，型号为80ST-M02430。

本实施方式中后脊柱右脊节伺服电机43D为现有技术，生产厂家台州亿丰电子公司，型号为80ST-M02430。

本实施方式中控制器6为现有技术，生产厂家为粹联科技公司，型号为STM32F103。

具体实施方式二：结合图4-12说明本实施方式，本实施方式所述一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置，所述机器人的前脊柱组2包含前脊柱上脊节21、前脊柱左脊节22和前脊柱右脊节23，前脊柱上脊节21包括左万向联轴器21A、导向杆套21B、蜗轮蜗杆减速器21C、前脊柱上脊节伺服电机21D和右万向联轴器21E，导向杆套21B包括齿条导杆21BA、左端盖21BB、上端盖21BC、齿轮轴21BD、角接触球轴承21BE、角接触球轴承21BF、联轴器21BG、弹簧21BH、右端盖21BI和套筒21BJ，蜗轮蜗杆减速器21C包括联轴器21CA、蜗杆21CB和涡轮21CC，前脊柱左脊节22包括左万向联轴器22A、导向杆套22B、蜗轮蜗杆减速器22C、前脊柱左脊节伺服电机22D和右万向联轴器22E，导向杆套22B包括齿条导杆22BA、左端盖22BB、上端盖22BC、齿轮轴22BD、角接触球轴承22BE、角接触球轴承22BF、联轴器22BG、弹簧22BH、右端盖22BI和套筒22BJ，蜗轮蜗杆减速器22C包括联轴器22CA、蜗杆22CB和涡轮22CC，前脊柱右脊节23包括左万向联轴器23A、导向杆套23B、蜗轮蜗杆减速器23C、前脊柱右脊节伺服电机23D和右万向联轴器23E，导向杆套23B包括齿条导杆23BA、左端盖23BB、上端盖23BC、齿轮轴23BD、角接触球轴承23BE、角接触球轴承23BF、联轴器23BG、弹簧23BH、右端盖23BI和套筒23BJ，蜗轮蜗杆减速器23C包括联轴器23CA、蜗杆23CB和涡轮23CC；

左万向联轴器21A与脊前端盘1通过螺栓固定连接，左万向联轴器21A与导向杆套21B通过螺栓固定连接，导向杆套21B与蜗轮蜗杆减速器21C通过联轴器21BG固定连接，蜗轮蜗杆减速器21C与前脊柱上脊节伺服电机21D通过联轴器21CA固定连接，导向杆套21B与右万向联轴器21E通过螺栓固定连接，右万向联轴器21E与脊间盘3通过螺栓固定连接，齿轮轴21BD与齿条导杆21BA通过轮齿啮合，齿轮轴21BD与联轴器21BG通过键固定连接，齿轮轴21BD与角接触球轴承21BE和角接触球轴承21BF过盈配合，上端盖21BC与齿轮轴21BD固定连接，套筒21BJ与左端盖21BB和右端盖21BI通过螺栓固定连接，蜗杆21CB与前脊柱上脊节伺服电机21D通过联轴器21CA固定连接，蜗杆21CB与涡轮通过轮齿啮合，左万向联轴器22A与脊前端盘1通过螺栓固定连接，左万向联轴器22A与导向杆套22B通过螺栓固定连接，导向杆套22B与蜗轮蜗杆减速器22C通过联轴器22BG固定连接，蜗轮蜗杆减速器22C与前脊柱左脊节伺服电机22D通过联轴器22CA固定连接，导向杆套22B与右万向联轴器22E通过螺栓固定连接，右万向联轴器22E与脊间盘3通过螺栓固定连接，齿轮轴22BD与齿条导杆22BA通过轮齿啮合，齿轮轴22BD与联轴器22BG通过键固定连接，齿轮轴22BD与角接触球轴承22BE和角接触球轴承22BF过盈配合，上端盖22BC与齿轮轴22BD固定连接，套筒22BJ与左端盖22BB和右端盖22BI通过螺栓固定连接，蜗杆22CB与前脊柱左脊节伺服电机22D通过联轴器22CA固定连接，蜗杆22CB与涡轮通过轮齿啮合，左万向联轴器23A与脊前端盘1通过螺栓固定连接，左万向联轴器23A与导向杆套23B通过螺栓固定连接，导向杆套23B与蜗轮蜗杆减速器23C通过联轴器23BG固定连接，蜗轮蜗杆减速器23C与前脊柱右脊节伺服电机23D通过联轴器23CA固定连接，导向杆套23B与右万向联轴器23E通过螺栓固定连接，右万向联轴器23E与脊间盘3通过螺栓固定连接，齿轮轴23BD与齿条导杆23BA通过轮齿啮合，齿轮轴23BD与联轴器23BG通过键固定连接，齿轮轴23BD与角接触球轴承23BE和角接触球轴承23BF过盈配合，上端盖23BC与齿轮轴23BD固定连接，套筒23BJ与左端盖23BB和右端盖23BI通过螺栓固定连接，蜗杆23CB与前脊柱右脊节伺服电机23D通过联轴器23CA固定连接，蜗杆23CB与涡轮通过轮齿啮合，其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图13-21说明本实施方式，本实施方式所述一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置，所述机器人的后脊柱组4包含后脊柱上脊节41、后脊柱左脊节42和后脊柱右脊节43，后脊柱上脊节41包括左万向联轴器41A、导向杆套41B、蜗轮蜗杆减速器41C、后脊柱上脊节伺服电机41D和右万向联轴器41E，导向杆套41B包括齿条导杆41BA、左端盖41BB、上端盖41BC、齿轮轴41BD、角接触球轴承41BE、角接触球轴承41BF、联轴器41BG、弹簧41BH、右端盖41BI和套筒41BJ，蜗轮蜗杆减速器41C包括联轴器41CA、蜗杆41CB和涡轮41CC，后脊柱左脊节42包括左万向联轴器42A、导向杆套42B、蜗轮蜗杆减速器42C、后脊柱左脊节伺服电机42D和右万向联轴器42E，导向杆套42B包括齿条导杆42BA、左端盖42BB、上端盖42BC、齿轮轴42BD、角接触球轴承42BE、角接触球轴承42BF、联轴器42BG、弹簧42BH、右端盖42BI和套筒42BJ，蜗轮蜗杆减速器42C包括联轴器42CA、蜗杆42CB和涡轮42CC，后脊柱右脊节43包括左万向联轴器43A、导向杆套43B、蜗轮蜗杆减速器43C、后脊柱右脊节伺服电机43D和右万向联轴器43E，导向杆套43B包括齿条导杆43BA、左端盖43BB、上端盖43BC、齿轮轴43BD、角接触球轴承43BE、角接触球轴承43BF、联轴器43BG、弹簧43BH、右端盖43BI和套筒43BJ，蜗轮蜗杆减速器43C包括联轴器43CA、蜗杆43CB和涡轮43CC；

右万向联轴器41A与脊后端盘5通过螺栓固定连接，右万向联轴器41A与导向杆套41B通过螺栓固定连接，导向杆套41B与蜗轮蜗杆减速器41C通过联轴器41BG固定连接，蜗轮蜗杆减速器41C与后脊柱上脊节伺服电机41D通过联轴器41CA固定连接，导向杆套41B与左万向联轴器41E通过螺栓固定连接，左万向联轴器41E与脊间盘3通过螺栓固定连接，齿轮轴41BD与齿条导杆41BA通过轮齿啮合，齿轮轴41BD与联轴器41BG通过键固定连接，齿轮轴41BD与角接触球轴承41BE和角接触球轴承41BF过盈配合，上端盖41BC与齿轮轴41BD固定连接，套筒41BJ与左端盖41BB和右端盖41BI通过螺栓固定连接，蜗杆41CB与后脊柱上脊节伺服电机41D通过联轴器41CA固定连接，蜗杆41CB与涡轮通过轮齿啮合，右万向联轴器42A与脊后端盘5通过螺栓固定连接，右万向联轴器42A与导向杆套42B通过螺栓固定连接，导向杆套42B与蜗轮蜗杆减速器42C通过联轴器42BG固定连接，蜗轮蜗杆减速器42C与后脊柱左脊节伺服电机42D通过联轴器42CA固定连接，导向杆套42B与左万向联轴器42E通过螺栓固定连接，左万向联轴器42E与脊间盘3通过螺栓固定连接，齿轮轴42BD与齿条导杆42BA通过轮齿啮合，齿轮轴42BD与联轴器42BG通过键固定连接，齿轮轴42BD与角接触球轴承42BE和角接触球轴承42BF过盈配合，上端盖42BC与齿轮轴42BD固定连接，套筒42BJ与左端盖42BB和右端盖42BI通过螺栓固定连接，蜗杆42CB与后脊柱左脊节伺服电机42D通过联轴器42CA固定连接，蜗杆42CB与涡轮通过轮齿啮合，右万向联轴器43A与脊后端盘5通过螺栓固定连接，右万向联轴器43A与导向杆套43B通过螺栓固定连接，导向杆套43B与蜗轮蜗杆减速器43C通过联轴器43BG固定连接，蜗轮蜗杆减速器43C与后脊柱右脊节伺服电机43D通过联轴器43CA固定连接，导向杆套43B与左万向联轴器43E通过螺栓固定连接，左万向联轴器43E与脊间盘3通过螺栓固定连接，齿轮轴43BD与齿条导杆43BA通过轮齿啮合，齿轮轴43BD与联轴器43BG通过键固定连接，齿轮轴43BD与角接触球轴承43BE和角接触球轴承43BF过盈配合，上端盖43BC与齿轮轴43BD固定连接，套筒43BJ与左端盖43BB和右端盖43BI通过螺栓固定连接，蜗杆43CB与后脊柱右脊节伺服电机43D通过联轴器43CA固定连接，蜗杆43CB与涡轮通过轮齿啮合，其它与具体实施方式一相同。

工作原理

本发明工作过程：当四足机器人左转时，通过控制器6控制后脊柱组4的前脊柱左脊节伺服电机22D转动，前脊柱左脊节伺服电机22D经联轴器22CA的传递，带动蜗轮蜗杆减速器22C转动，蜗轮蜗杆减速器22C经联轴器22BG的传递，带动齿轮轴22BD转动，齿轮轴22BD通过齿轮啮合带动齿条导杆22BA沿竖直压缩弹簧22BH的方向运动，弹簧22BH被压缩使前脊柱左脊节22整体缩短一定的长度，通过控制器6控制前脊柱组2的前脊柱右脊节伺服电机23D转动，前脊柱右脊节伺服电机23D经联轴器23CA的传递，带动蜗轮蜗杆减速器23C转动，蜗轮蜗杆减速器23C经联轴器23BG的传递，带动齿轮轴23BD转动，齿轮轴23BD通过齿轮啮合带动齿条导杆23BA沿竖直拉伸弹簧23BH的方向运动，弹簧23BH被拉伸使前脊柱右脊节23整体伸长一定的长度，使脊前端盘1向左旋转一定的角度，后脊柱组方式与前脊柱组方式相同，使脊后端盘5向右旋转一定的角度，完成机身左转运动。

当四足机器人右转时，通过控制器6控制前脊柱组2的前脊柱左脊节伺服电机22D转动，前脊柱左脊节伺服电机22D经联轴器22CA的传递，带动蜗轮蜗杆减速器22C转动，蜗轮蜗杆减速器22C经联轴器22BG的传递，带动齿轮轴22BD转动，齿轮轴22BD通过齿轮啮合带动齿条导杆22BA沿竖直拉伸弹簧22BH的方向运动，弹簧22BH被拉伸使前脊柱左脊节22整体伸长一定的长度，通过控制器6控制前脊柱组2的前脊柱右脊节伺服电机23D转动，前脊柱右脊节伺服电机23D经联轴器23CA的传递，带动蜗轮蜗杆减速器23C转动，蜗轮蜗杆减速器23C经联轴器23BG的传递，带动齿轮轴23BD转动，齿轮轴23BD通过齿轮啮合带动齿条导杆23BA沿竖直压缩弹簧23BH的方向运动，弹簧23BH被压缩使前脊柱右脊节23整体缩短一定的长度，使脊前端盘1向右旋转一定的角度，后脊柱组方式与前脊柱组方式相同，使脊后端盘5向左旋转一定的角度，完成机身右转运动。

当四足机器人俯视时，通过控制器6控制前脊柱组2的前脊柱上脊节伺服电机21D转动，前脊柱上脊节伺服电机21D经联轴器21CA的传递，带动蜗轮蜗杆减速器21C转动，蜗轮蜗杆减速器21C经联轴器21BG的传递，带动齿轮轴21BD转动，齿轮轴21BD通过齿轮啮合带动齿条导杆21BA沿竖直拉伸弹簧21BH的方向运动，弹簧21BH被拉伸使前脊柱左脊节21整体伸长一定的长度，通过控制器6控制前脊柱组2的前脊柱左脊节伺服电机22D转动，前脊柱左脊节伺服电机22D经联轴器22CA的传递，带动蜗轮蜗杆减速器22C转动，蜗轮蜗杆减速器22C经联轴器22BG的传递，带动齿轮轴22BD转动，齿轮轴22BD通过齿轮啮合带动齿条导杆22BA沿竖直压缩弹簧22BH的方向运动，弹簧22BH被压缩使前脊柱左脊节22整体缩短一定的长度，通过控制器6控制前脊柱组2的前脊柱右脊节伺服电机23D转动，前脊柱右脊节伺服电机23D经联轴器23CA的传递，带动蜗轮蜗杆减速器23C转动，蜗轮蜗杆减速器23C经联轴器23BG的传递，带动齿轮轴23BD转动，齿轮轴23BD通过齿轮啮合带动齿条导杆23BA沿竖直压缩弹簧23BH的方向运动，弹簧23BH被压缩使前脊柱右脊节23整体缩短一定的长度，使脊前端盘1向上旋转一定的角度，后脊柱组方式与前脊柱组方式相同，使脊后端盘5向下旋转一定的角度，完成机身俯视运动。

当四足机器人仰视时，通过控制器6控制前脊柱组2的前脊柱上脊节伺服电机21D转动，前脊柱上脊节伺服电机21D经联轴器21CA的传递，带动蜗轮蜗杆减速器21C转动，蜗轮蜗杆减速器21C经联轴器21BG的传递，带动齿轮轴21BD转动，齿轮轴21BD通过齿轮啮合带动齿条导杆21BA沿竖直压缩弹簧21BH的方向运动，弹簧21BH被压缩使前脊柱左脊节21整体缩短一定的长度，通过控制器6控制前脊柱组2的前脊柱左脊节伺服电机22D转动，前脊柱左脊节伺服电机22D经联轴器22CA的传递，带动蜗轮蜗杆减速器22C转动，蜗轮蜗杆减速器22C经联轴器22BG的传递，带动齿轮轴22BD转动，齿轮轴22BD通过齿轮啮合带动齿条导杆22BA沿竖直拉伸弹簧22BH的方向运动，弹簧22BH被拉伸使前脊柱左脊节22整体伸长一定的长度，通过控制器6控制前脊柱组2的前脊柱右脊节伺服电机23D转动，前脊柱右脊节伺服电机23D经联轴器23CA的传递，带动蜗轮蜗杆减速器23C转动，蜗轮蜗杆减速器23C经联轴器23BG的传递，带动齿轮轴23BD转动，齿轮轴23BD通过齿轮啮合带动齿条导杆23BA沿竖直拉伸弹簧23BH的方向运动，弹簧23BH被拉伸使前脊柱右脊节23整体伸长一定的长度，使脊前端盘1向下旋转一定的角度，后脊柱组方式与前脊柱组方式相同，使脊后端盘5向上旋转一定的角度，完成机身仰视运动。

Claims

1.一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置，其特征在于：所述一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置包括脊前端盘（1），前脊柱组（2），脊间盘（3），后脊柱组（4），脊后端盘（5）和控制器（6），前脊柱组（2）包含前脊柱上脊节（21）、前脊柱左脊节（22）和前脊柱右脊节（23），前脊柱组（2）和后脊柱组（4）都由三个相同的脊节并联组成，并且对称设置在脊间盘（3）两侧，前脊柱上脊节（21）包含左万向联轴器（21A）、导向杆套（21B）、蜗轮蜗杆减速器（21C）、前脊柱上脊节伺服电机（21D）和右万向联轴器（21E）组成，脊间盘（3）垂直设置于脊前端盘（1）和脊后端盘（5）的中间，控制器（6）固定安装在脊间盘（3）上，且控制器（6）分别与前脊柱上脊节伺服电机（21D）、前脊柱左脊节伺服电机（22D）、前脊柱右脊节伺服电机（23D）、后脊柱上脊节伺服电机（41D）、后脊柱左脊节伺服电机（42D）、后脊柱右脊节伺服电机（43D）控制连接。

2.根据权利要求1所述一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置，其特征在于：一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置，所述机器人的前脊柱组（2）包含前脊柱上脊节（21）、前脊柱左脊节（22）和前脊柱右脊节（23），前脊柱上脊节（21）包括左万向联轴器（21A）、导向杆套（21B）、蜗轮蜗杆减速器（21C）、前脊柱上脊节伺服电机（21D）和右万向联轴器（21E），导向杆套（21B）包括齿条导杆（21BA）、左端盖（21BB）、上端盖（21BC）、齿轮轴（21BD）、角接触球轴承（21BE）、角接触球轴承（21BF）、联轴器（21BG）、弹簧（21BH）、右端盖（21BI）和套筒（21BJ），蜗轮蜗杆减速器（21C）包括联轴器（21CA）、蜗杆（21CB）和涡轮（21CC），前脊柱左脊节（22）包括左万向联轴器（22A）、导向杆套（22B）、蜗轮蜗杆减速器（22C）、前脊柱左脊节伺服电机（22D）和右万向联轴器（22E），导向杆套（22B）包括齿条导杆（22BA）、左端盖（22BB）、上端盖（22BC）、齿轮轴（22BD）、角接触球轴承（22BE）、角接触球轴承（22BF）、联轴器（22BG）、弹簧（22BH）、右端盖（22BI）和套筒（22BJ），蜗轮蜗杆减速器（22C）包括联轴器（22CA）、蜗杆（22CB)和涡轮（22CC)，前脊柱右脊节（23）包括左万向联轴器（23A）、导向杆套（23B）、蜗轮蜗杆减速器（23C）、前脊柱右脊节伺服电机（23D）和右万向联轴器（23E)，导向杆套（23B）包括齿条导杆（23BA）、左端盖（23BB）、上端盖（23BC）、齿轮轴（23BD）、角接触球轴承（23BE）、角接触球轴承（23BF）、联轴器（23BG）、弹簧（23BH）、右端盖（23BI）和套筒（23BJ），蜗轮蜗杆减速器（23C）包括联轴器（23CA）、蜗杆（23CB）和涡轮（23CC）；

左万向联轴器（21A）与脊前端盘（1）通过螺栓固定连接，左万向联轴器（21A）与导向杆套（21B）通过螺栓固定连接，导向杆套（21B）与蜗轮蜗杆减速器（21C）通过联轴器（21BG）固定连接，蜗轮蜗杆减速器（21C）与前脊柱上脊节伺服电机（21D）通过联轴器（21CA）固定连接，导向杆套（21B）与右万向联轴器（21E）通过螺栓固定连接，右万向联轴器（21E）与脊间盘（3）通过螺栓固定连接，齿轮轴（21BD）与齿条导杆（21BA）通过轮齿啮合，齿轮轴（21BD）与联轴器（21BG）通过键固定连接，齿轮轴（21BD）与角接触球轴承（21BE）和角接触球轴承（21BF）过盈配合，上端盖（21BC）与齿轮轴（21BD）固定连接，套筒（21BJ）与左端盖（21BB）和右端盖（21BI）通过螺栓固定连接，蜗杆（21CB）与前脊柱上脊节伺服电机（21D）通过联轴器（21CA）固定连接，蜗杆（21CB）与涡轮通过轮齿啮合，左万向联轴器（22A）与脊前端盘（1）通过螺栓固定连接，左万向联轴器（22A）与导向杆套（22B）通过螺栓固定连接，导向杆套（22B）与蜗轮蜗杆减速器（22C）通过联轴器（22BG）固定连接，蜗轮蜗杆减速器（22C）与前脊柱左脊节伺服电机（22D）通过联轴器（22CA）固定连接，导向杆套（22B）与右万向联轴器（22E）通过螺栓固定连接，右万向联轴器（22E）与脊间盘（3）通过螺栓固定连接，齿轮轴（22BD）与齿条导杆（22BA）通过轮齿啮合，齿轮轴（22BD）与联轴器（22BG）通过键固定连接，齿轮轴（22BD）与角接触球轴承（22BE）和角接触球轴承（22BF）过盈配合，上端盖（22BC）与齿轮轴（22BD）固定连接，套筒（22BJ）与左端盖（22BB）和右端盖（22BI）通过螺栓固定连接，蜗杆（22CB)与前脊柱左脊节伺服电机（22D）通过联轴器（22CA）固定连接，蜗杆（22CB)与涡轮通过轮齿啮合，左万向联轴器（23A）与脊前端盘（1）通过螺栓固定连接，左万向联轴器（23A）与导向杆套（23B）通过螺栓固定连接，导向杆套（23B）与蜗轮蜗杆减速器（23C）通过联轴器（23BG）固定连接，蜗轮蜗杆减速器（23C）与前脊柱右脊节伺服电机（23D）通过联轴器（23CA）固定连接，导向杆套（23B）与右万向联轴器（23E)通过螺栓固定连接，右万向联轴器（23E)与脊间盘（3）通过螺栓固定连接，齿轮轴（23BD）与齿条导杆（23BA）通过轮齿啮合，齿轮轴（23BD）与联轴器（23BG）通过键固定连接，齿轮轴（23BD）与角接触球轴承（23BE）和角接触球轴承（23BF）过盈配合，上端盖（23BC）与齿轮轴（23BD）固定连接，套筒（23BJ)与左端盖（23BB）和右端盖（23BI)通过螺栓固定连接，蜗杆（23CB）与前脊柱右脊节伺服电机（23D）通过联轴器（23CA）固定连接，蜗杆（23CB）与涡轮通过轮齿啮合。

3.根据权利要求1所述一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置，其特征在于：一种用于地震救援的四足机器人脊柱装置，所述机器人的后脊柱组（4）包含后脊柱上脊节（41）、后脊柱左脊节（42）和后脊柱右脊节（43），后脊柱上脊节（41）包括左万向联轴器（41A）、导向杆套（41B）、蜗轮蜗杆减速器（41C）、后脊柱上脊节伺服电机（41D）和右万向联轴器（41E），导向杆套（41B）包括齿条导杆（41BA）、左端盖（41BB）、上端盖（41BC）、齿轮轴（41BD）、角接触球轴承（41BE）、角接触球轴承（41BF）、联轴器（41BG）、弹簧（41BH）、右端盖（41BI）和套筒（41BJ），蜗轮蜗杆减速器（41C）包括联轴器（41CA）、蜗杆（41CB）和涡轮（41CC），后脊柱左脊节（42）包括左万向联轴器（42A）、导向杆套（42B）、蜗轮蜗杆减速器（42C）、后脊柱左脊节伺服电机（42D）和右万向联轴器（42E），导向杆套（42B）包括齿条导杆（42BA）、左端盖（42BB）、上端盖（42BC）、齿轮轴（42BD）、角接触球轴承（42BE）、角接触球轴承（42BF）、联轴器（42BG）、弹簧（42BH）、右端盖（42BI）和套筒（42BJ），蜗轮蜗杆减速器（42C）包括联轴器（42CA）、蜗杆（42CB）和涡轮（42CC），后脊柱右脊节（43）包括左万向联轴器（43A）、导向杆套（43B）、蜗轮蜗杆减速器（43C）、后脊柱右脊节伺服电机（43D）和右万向联轴器（43E），导向杆套（43B）包括齿条导杆（43BA）、左端盖（43BB）、上端盖（43BC）、齿轮轴（43BD）、角接触球轴承（43BE）、角接触球轴承（43BF）、联轴器（43BG）、弹簧（43BH）、右端盖（43BI）和套筒（43BJ），蜗轮蜗杆减速器（43C）包括联轴器（43CA）、蜗杆（43CB）和涡轮（43CC）；

右万向联轴器（41A）与脊后端盘（5）通过螺栓固定连接，右万向联轴器（41A）与导向杆套（41B）通过螺栓固定连接，导向杆套（41B）与蜗轮蜗杆减速器（41C）通过联轴器（41BG）固定连接，蜗轮蜗杆减速器（41C）与后脊柱上脊节伺服电机（41D）通过联轴器（41CA）固定连接，导向杆套（41B）与左万向联轴器（41E）通过螺栓固定连接，左万向联轴器（41E）与脊间盘（3）通过螺栓固定连接，齿轮轴（41BD）与齿条导杆（41BA）通过轮齿啮合，齿轮轴（41BD）与联轴器（41BG）通过键固定连接，齿轮轴（41BD）与角接触球轴承（41BE）和角接触球轴承（41BF）过盈配合，上端盖（41BC）与齿轮轴（41BD）固定连接，套筒（41BJ）与左端盖（41BB）和右端盖（41BI）通过螺栓固定连接，蜗杆（41CB）与后脊柱上脊节伺服电机（41D）通过联轴器（41CA）固定连接，蜗杆（41CB）与涡轮通过轮齿啮合，右万向联轴器（42A）与脊后端盘（5）通过螺栓固定连接，右万向联轴器（42A）与导向杆套（42B）通过螺栓固定连接，导向杆套（42B）与蜗轮蜗杆减速器（42C）通过联轴器（42BG）固定连接，蜗轮蜗杆减速器（42C）与后脊柱左脊节伺服电机（42D）通过联轴器（42CA）固定连接，导向杆套（42B）与左万向联轴器（42E）通过螺栓固定连接，左万向联轴器（42E）与脊间盘（3）通过螺栓固定连接，齿轮轴（42BD）与齿条导杆（42BA）通过轮齿啮合，齿轮轴（42BD）与联轴器（42BG）通过键固定连接，齿轮轴（42BD）与角接触球轴承（42BE）和角接触球轴承（42BF）过盈配合，上端盖（42BC）与齿轮轴（42BD）固定连接，套筒（42BJ）与左端盖（42BB）和右端盖（42BI）通过螺栓固定连接，蜗杆（42CB）与后脊柱左脊节伺服电机（42D）通过联轴器（42CA）固定连接，蜗杆（42CB）与涡轮通过轮齿啮合，右万向联轴器（43A）与脊后端盘（5）通过螺栓固定连接，右万向联轴器（43A）与导向杆套（43B）通过螺栓固定连接，导向杆套（43B）与蜗轮蜗杆减速器（43C）通过联轴器（43BG）固定连接，蜗轮蜗杆减速器（43C）与后脊柱右脊节伺服电机（43D）通过联轴器（43CA）固定连接，导向杆套（43B）与左万向联轴器（43E）通过螺栓固定连接，左万向联轴器（43E）与脊间盘（3）通过螺栓固定连接，齿轮轴（43BD）与齿条导杆（43BA）通过轮齿啮合，齿轮轴（43BD）与联轴器（43BG）通过键固定连接，齿轮轴（43BD）与角接触球轴承（43BE）和角接触球轴承（43BF）过盈配合，上端盖（43BC）与齿轮轴（43BD）固定连接，套筒（43BJ）与左端盖（43BB）和右端盖（43BI）通过螺栓固定连接，蜗杆（43CB）与后脊柱右脊节伺服电机（43D）通过联轴器（43CA）固定连接，蜗杆（43CB）与涡轮通过轮齿啮合。