CN112025163A - 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 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

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
技术领域
本发明属于机器人身体机架技术领域，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。
背景技术
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。
发明内容
有鉴于此，本发明提供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，采用承载式机架结构，有助于提升机器人整体的抗冲击能力，综合运用分段焊接、机加工等工艺实现整体式轻质机架表面精度高、质量轻、负载能力强等特点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架，包括：头部、躯干、尾部；
所述头部、躯干、尾部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、右侧轴承座固定杆组、侧摆板上固定杆、侧摆板下固定杆；所述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；所述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；所述肢体连接结构包括轴承座、腿足安装杆；
所述尾部与头部的结构相同；
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和右侧轴承座固定杆组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。
优选的，所述头部的侧摆板上固定杆的安装面Fa1与侧摆板下固定杆的安装面Fa2共面；
安装在同一侧的腿足安装杆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。
优选的，所述整体式轻质机架采用分段式加工，分别对头部、躯干、尾部进行预安装、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。
优选的，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。
优选的，所述头部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；选择所述头部中杆件数量最多的一层开始装配，将其作为头部的第一层，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、尾部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。
优选的，所述头部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、尾部的焊接步骤与所述头部焊接步骤相同。
优选的，所述头部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的左前轴承座固定杆的安装面Fl1和左后轴承座固定杆的安装面Fl2的平面度，确定左前轴承座固定杆的安装面Fl1、左后轴承座固定杆的安装面Fl2上的最低点，以最低点作为基准，计算半精加工过程主轴的进给量d1，对左前轴承座固定杆的安装面Fl1和左后轴承座固定杆的安装面Fl2进行半精加工；
完成左侧轴承座固定杆组的安装面Fl1和Fl2加工后，将工作台绕工具坐标系的Z轴逆时针旋转180°，采用与左侧轴承座固定杆组的安装面相同的步骤对右前轴承座固定杆的安装面Fr1和右后轴承座固定杆的安装面Fr2进行半精加工；
头部所有轴承座固定杆的安装面半精加工完成后，测量左前轴承座固定杆安装面Fl1与右前轴承座固定杆安装面Fr1之间的距离，选择半精加工后的左前轴承座固定杆的安装面Fl1与右前轴承座固定杆的安装面Fr1的中间平面Fm1作为基准面，根据头部中左侧轴承座固定杆组与右侧轴承座固定杆组之间距离的预设值V3，采用平分加工余量的方法确定两侧面的精加工进给量d2；
完成左侧轴承座固定杆组和左侧轴承座固定杆组的安装面加工后，调整工作台的角度，使镗床主轴与侧摆板上固定杆的安装面Fa1垂直，进行与所述左侧轴承座固定杆组的安装面半精加工相同的步骤，完成侧摆板上固定杆和侧摆板下固定杆的安装面Fa1、Fa2的半精加工；选择头部正面Ff与背面Fb的中间平面Fm2作为基准面，进行与所述左侧轴承座固定杆组的安装面精加工相同的步骤，完成侧摆板上固定杆和侧摆板下固定杆的安装面Fa1、Fa2的精加工；
所述左侧轴承座固定杆组和右侧轴承座固定杆组的安装面半精加工顺序可更换；所述尾部的表面铣削加工步骤与头部加工步骤相同。
优选的，所述百分表测量平面度的过程为将百分表安装于卧式镗床主轴上，百分表测头的方向与镗床坐标系的X轴正方向一致，将百分表测头与待测表面上的某一顶点贴合，控制镗床主轴沿工具坐标系的X轴和Y轴运动，运动过程中保持百分表测头与待测表面始终接触，并每隔n秒记录一次百分表的读数，确定百分表读数最小的位置，计算表面半精加工时镗床主轴的进给量d1。
优选的，所述头部的孔加工在所述卧式镗床上进行，平面铣削加工完成后，不拆装头部；
调整工作台角度使镗床主轴与侧摆板上固定杆的安装面Fa1垂直，选择左前轴承座固定杆的安装面Fl1与右前轴承座固定杆的安装面Fr的中间平面Fm1和头部下底面Fu作为基准面，根据侧摆板安装位置对侧摆板上固定杆和侧摆板下固定杆的安装面Fa1、Fa2进行孔加工；
完成侧摆板上固定杆和侧摆板下固定杆的孔加工后，调整卧式镗床工作台角度，使卧式镗床主轴与左前轴承座固定杆的安装面Fl1垂直，选择头部的下底面Fu和头部正面Ff与背面Fb的中间平面Fm2作为基准面，采用与所述侧摆板上固定杆孔加工相同的步骤对左前轴承座固定杆的安装面Fl1和左后轴承座固定杆的安装面Fl2进行孔加工；对右侧轴承座固定杆组采取与左侧轴承座固定杆组的孔加工相同的步骤进行加工；
对于承重大的安装孔加工，在空心杆件中填入刚度较大、尺寸与杆件内尺寸相同的高刚度填充物，在安装孔两侧平行于待加工孔轴线中点处分别加工一个工艺孔，填充物的对应位置加工同样尺寸的孔，将填充物填入空心杆件后通过螺丝固定在需要加工孔的位置，以增强机架的刚度及减小加工孔的变形；
所述躯干、尾部的安装孔加工按相同步骤进行。
优选的，所述头部、躯干、尾部分别完成孔加工后，在靠近杆件连接处安装若干电木治具，以减小热变形；随后通过L型角座和若干长型扁铁将头部、躯干、尾部在若干等高块上进行连接，头部的左前轴承座安装面Fl1与等高块上表面贴合，使用塞尺测量整体式轻质机架左侧面Fl的平面度，通过调整L型角座和长型扁铁使整体式轻质机架左侧面Fl的平面度满足设计要求；然后采用与头部焊接步骤相同的步骤进行焊接；待整体式轻质机架自然冷却后，拆除电木治具和长型扁铁；完成整体式轻质机架加工后，使用立式龙门数控加工中心对整体式轻质机架的左侧面Fl和右侧面Fr进行平面度检测，作为加工误差的判断依据。
本发明的有益效果在于：
1、整体式轻质机架结构采用空心杆件装配组成，同时兼顾重载与轻质的设计目标；承载式机架结构，有助于提升机器人整体的抗冲击能力。
2、设计了整体装配基准面预加工以及整体焊接工序，给出了实用化的机架精度测量方法。
3、模块化专用电木夹具设计及方案，为结构预安装提供了有效方法。
4、整体式轻质机架采用头、中、尾分段式加工，将整体精度需求进行有效分解。整体式机架的焊接采用先局部点焊，再交替分散段焊，最后点焊L型角座的步骤进行，既保证了机架连接强度，又降低了热应力引发的变形。
5、整体式轻质机架的分段加工在工作台可360°旋转的镗床上进行，一次装夹完成一个部位的平面铣削和安装孔加工，减少了装夹次数，从而减小了人为误差。
6、实现了机架同侧腿足安装杆轴线位于同一水平线上，所有腿足安装杆轴线位于同一水平面内，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，进而有效解决了因机械安装误差所导致的机器人控制难度提升的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明机架的整体结构示意图。
图2附图为本发明头部结构示意图。
图3附图为本发明躯干的结构示意图。
图4附图为本发明尾部的结构示意图。
图5附图为本发明的工艺流程图。
图6附图为本发明电木治具的结构示意图。
图7附图为本发明头部的第一层电木治具安装示意图。
图8附图为本发明头部预安装结构示意图。
图9附图为本发明百分表测量平面和进给量计算示意图。
图10附图为本发明头部平面铣削和安装孔加工示意图。
图11附图为本发明整体式轻质机架的轴承座固定杆的填充物安装示意图。
图12附图为本发明整体式轻质机架的整机装配示意图。
其中，1-头部；111-左侧轴承座固定杆组；112-右侧轴承座固定杆组；1111-左前轴承座固定杆；1112-左后轴承座固定杆；1121-右前轴承座固定杆；1122-右后轴承座固定杆；113-侧摆板上固定杆；114-侧摆板下固定杆；121-轴承座；122-腿足安装杆；2-躯干；3-尾部；4-电木治具；41-槽口；42-通孔；43-螺纹孔；44-槽距；5-L型角座；6-扁铁；7-螺杆；8-等高块；9-轴承座固定杆；10-赛钢；11-定位螺丝；12-长型扁铁；13-镗床主轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1，本发明提供了一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架，包括头部1、躯干2、尾部3；头部1、躯干2、尾部3均由空心杆件组成，依次连接成一个整体，其结构前后对称、左右基本对称。如图2所示，头部1结构包含左前轴承座固定杆1111、左后轴承座固定杆1112、右前轴承座固定杆1121、右后轴承座固定杆1122、轴承座121、腿足安装杆122；头部1两侧的腿足安装杆122的轴线位移同一水平线上；对于承重大的左侧轴承座固定杆组111、右侧轴承座固定杆组112的杆件壁厚大于承重小的杆件的壁厚，以承受大负载和留有加工余量；所有杆件连接前各表面的表面粗糙度均满足设计要求，并通过焊接工艺和L型角座5完成连接。如图3所示为躯干2结构示意图；如图4所示为尾部3结构示意图，与头部1结构相同。对称安装在整体式轻质机架两侧的腿足安装杆122的轴线位于同一水平面内，以实现机架大轴距和高精度。整体式轻质机架由空心杆件组成，以降低整体机架的质量。
如图5所示，一种大轴距高动态四足机器人的整体式轻质机架的工艺为：先分别对头部1、躯干2、尾部3进行预安装，随后进行焊接固定，紧接着使用百分表测量轴承座固定杆9安装面的平面度，确定进给量后对轴承座固定杆9的安装面进行铣削，然后对轴承座固定杆9进行安装孔加工，最后将头部1、躯干2、尾部3装配、焊接为一个整体式轻质机架。
如图6所示，电木夹具带有与空心杆件的形状相同的槽口41，两相邻槽口41之间的距离为槽距44，槽口41两边带有螺纹孔43用于固定扁铁6，槽距44较大的两槽口41间带有通孔42，用于安装螺杆7。如图7所示，选择头部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5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5上的螺丝；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4，以减小杆件间产生支撑力，与电木治具4产生的夹紧力形成力偶；两根电木治具4之间的距离超过预设值V2再添加电木治具4辅助定位；依据电木治具4的槽距44将杆件约束到准确位置。如图8所示，完成头部1的第一层杆件连接后，按与第一层杆件连接相同的步骤完成头部1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4安装完成后，锁紧压在杆件上的扁铁6，约束杆件在槽深方向上的位移，随后将螺杆7安装在电木治具4的通孔42上，锁紧螺杆7上的螺母，控制头部1的整体外形尺寸。躯干2、尾部3的预安装与头部1预安装的步骤相同。电木治具4的安装不影响各杆件连接处的焊接，且躯干2两侧的电木治具4的槽口41朝向机架外部，以留有安装长型扁铁12的空间，其余位置的电木夹具槽口41朝向机架内部。
如图2、图9和图10所示，百分表安装于卧式镗床主轴13上，百分表测头的方向与镗床坐标系的X轴正方向一致，将百分表测头与待测表面上的某一顶点贴合，控制镗床主轴13沿工具坐标系的X轴和Y轴运动，运动过程中保持百分表测头与待测表面始终接触，并每隔n秒记录一次百分表的读数，确定百分表读数最小的位置，计算表面半精加工时镗床主轴13的进给量d1；选择半精加工后的左前轴承座固定杆1111的安装面Fl1与右前轴承座固定杆1121的安装面Fr1的中间平面Fm1作为基准面，根据左前轴承座固定杆1111组与右侧轴承座固定杆组112之间距离的预设值V3，采用平分加工余量的方法确定两侧面的精加工进给量d2。
如图2、图9和图10所示，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，小壁厚的空心杆件的表面粗糙度在预安装前满足设计精度要求；头部1的焊接加工完成后，除左侧轴承座固定杆组111和右侧轴承座固定杆组112外其余杆件的平面均满足预设平面度设计要求；轴承座固定杆9的安装面为轴承座121与轴承座固定杆9的连接面。将完成焊接的头部1安装在工作台上，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1111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，确定左前轴承座固定杆1111的安装面Fl1、左后轴承座固定杆1112的安装面Fl2上的最低点，以最低点作为基准，计算半精加工过程主轴的进给量d1，对左前轴承座固定杆1111的安装面Fl1和左后轴承座固定杆1112的安装面Fl2进行半精加工。
完成左侧轴承座固定杆组111的安装面Fl1和Fl2加工后，将工作台绕工具坐标系的Z轴逆时针旋转180°，采用与左侧轴承座固定杆组111的安装面相同的步骤对右前轴承座固定杆1121的安装面Fr1和右后轴承座固定杆1122的安装面Fr2进行半精加工。
头部1所有轴承座固定杆的安装面半精加工完成后，测量左前轴承座固定杆1111安装面Fl1与右前轴承座固定杆1121安装面Fr1之间的距离，选择半精加工后的左前轴承座固定杆1111的安装面Fl1与右前轴承座固定杆1121的安装面Fr1的中间平面Fm1作为基准面，根据头部1中左侧轴承座固定杆组111与右侧轴承座固定杆组112之间距离的预设值V3，采用平分加工余量的方法确定两侧面的精加工进给量d2。
完成左侧轴承座固定杆组111和左侧轴承座固定杆组111的安装面加工后，调整工作台的角度，使镗床主轴13与侧摆板上固定杆113的安装面Fa1垂直，进行与左侧轴承座固定杆组111的安装面半精加工相同的步骤，完成侧摆板上固定杆113和114的安装面Fa1、Fa2的半精加工；选择头部1正面Ff与背面Fb的中间平面Fm2作为基准面，进行与左侧轴承座固定杆组111的安装面精加工相同的步骤，完成侧摆板上固定杆113和114的安装面Fa1、Fa2的精加工。
平面铣削加工完成后，不拆装头部1，在卧式镗床上进行头部1的孔加工；调整工作台角度使镗床主轴13与侧摆板上固定杆113的安装面Fa1垂直，选择左前轴承座固定杆1111的安装面Fl1与右前轴承座固定杆1121的安装面Fr的中间平面Fm1和头部1下底面Fu作为基准面，根据侧摆板安装位置对侧摆板上固定杆113和114的安装面Fa1、Fa2进行孔加工；
完成侧摆板上固定杆113和114的孔加工后，调整卧式镗床工作台角度，使卧式镗床主轴13与左前轴承座固定杆1111的安装面Fl1垂直，选择头部1的下底面Fu和头部1正面Ff与背面Fb的中间平面Fm2作为基准面，采用与侧摆板上固定杆113孔加工相同的步骤对左前轴承座固定杆1111的安装面Fl1和左后轴承座固定杆1112的安装面Fl2进行孔加工；对右侧轴承座固定杆组112采取与左侧轴承座固定杆组111的孔加工相同的步骤进行加工。
如图11所示，对于承重较大的轴承座固定杆的安装孔加工，在空心杆件中填入刚度较大、尺寸与杆件内尺寸相同的赛钢10作为填充物，以增强机架的刚度及减小加工孔的变形；在安装孔两侧平行于待加工孔轴线中点处分别加工一个工艺孔，填充物的对应位置加工同样尺寸的孔，将填充物填入空心杆件后通过定位螺丝11固定在需要加工孔的位置。
如图12所示，头部1、躯干2、尾部3分别完成孔加工后，在靠近杆件连接处安装若干电木治具4，以减小热变形；随后通过L型角座5和若干长型扁铁12将头部1、躯干2、尾部3在若干等高块8上进行连接，头部1的左前轴承座安装面Fl1与等高块8上表面贴合，使用塞尺测量整体式轻质机架左侧面Fl的平面度，通过调整L型角座5和长型扁铁12使整体式轻质机架左侧面Fl的平面度满足设计要求；然后采用与头部1焊接步骤相同的步骤进行焊接；待整体式轻质机架自然冷却后，拆除电木治具4和长型扁铁12；完成整体式轻质机架加工后，使用立式龙门数控加工中心对整体式轻质机架的左侧面Fl和右侧面Fr进行平面度检测，作为加工误差的判断依据。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

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，确定左前轴承座固定杆(1111)的安装面Fl1、左后轴承座固定杆(1112)的安装面Fl2上的最低点，以最低点作为基准，计算半精加工过程主轴的进给量d1，对左前轴承座固定杆(1111)的安装面Fl1和左后轴承座固定杆(1112)的安装面Fl2进行半精加工；
完成左侧轴承座固定杆组(111)的安装面Fl1和Fl2加工后，将工作台绕工具坐标系的Z轴逆时针旋转180°，采用与左侧轴承座固定杆组(111)的安装面相同的步骤对右前轴承座固定杆(1121)的安装面Fr1和右后轴承座固定杆(1122)的安装面Fr2进行半精加工；
头部所有轴承座固定杆的安装面半精加工完成后，测量左前轴承座固定杆(1111)安装面Fl1与右前轴承座固定杆(1121)安装面Fr1之间的距离，选择半精加工后的左前轴承座固定杆(1111)的安装面Fl1与右前轴承座固定杆(1121)的安装面Fr1的中间平面Fm1作为基准面，根据头部(1)中左侧轴承座固定杆组(111)与右侧轴承座固定杆组(112)之间距离的预设值V3，采用平分加工余量的方法确定两侧面的精加工进给量d2；
完成左侧轴承座固定杆组(111)和左侧轴承座固定杆组(112)的安装面加工后，调整工作台的角度，使镗床主轴与侧摆板上固定杆的安装面Fa1垂直，进行与所述左侧轴承座固定杆组(111)的安装面半精加工相同的步骤，完成侧摆板上固定杆(113)和侧摆板下固定杆(114)的安装面Fa1、Fa2的半精加工；选择头部正面Ff与背面Fb的中间平面Fm2作为基准面，进行与所述左侧轴承座固定杆组(111)的安装面精加工相同的步骤，完成侧摆板上固定杆(113)和侧摆板下固定杆(114)的安装面Fa1、Fa2的精加工；
所述左侧轴承座固定杆组(111)和右侧轴承座固定杆组(112)的安装面半精加工顺序可更换；所述尾部(3)的表面铣削加工步骤与头部加工步骤相同。
8.根据权利要求7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，所述百分表测量平面度的过程为将百分表安装于卧式镗床主轴上，百分表测头的方向与镗床坐标系的X轴正方向一致，将百分表测头与待测表面上的某一顶点贴合，控制镗床主轴沿工具坐标系的X轴和Y轴运动，运动过程中保持百分表测头与待测表面始终接触，并每隔n秒记录一次百分表的读数，确定百分表读数最小的位置，计算表面半精加工时镗床主轴的进给量d1。
9.根据权利要求8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)的孔加工在所述卧式镗床上进行，平面铣削加工完成后，不拆装头部；
调整工作台角度使镗床主轴与侧摆板上固定杆(113)的安装面Fa1垂直，选择左前轴承座固定杆(1111)的安装面Fl1与右前轴承座固定杆(1121)的安装面Fr的中间平面Fm1和头部(1)下底面Fu作为基准面，根据侧摆板安装位置对侧摆板上固定杆(113)和侧摆板下固定杆(114)的安装面Fa1、Fa2进行孔加工；
完成侧摆板上固定杆(113)和侧摆板下固定杆(114)的孔加工后，调整卧式镗床工作台角度，使卧式镗床主轴与左前轴承座固定杆(1111)的安装面Fl1垂直，选择头部(1)的下底面Fu和头部正面Ff与背面Fb的中间平面Fm2作为基准面，采用与所述侧摆板上固定杆(113)孔加工相同的步骤对左前轴承座固定杆的安装面Fl1和左后轴承座固定杆的安装面Fl2进行孔加工；对右侧轴承座固定杆组(112)采取与左侧轴承座固定杆组(111)的孔加工相同的步骤进行加工；
对于承重大的安装孔加工，在空心杆件中填入刚度较大、尺寸与杆件内尺寸相同的高刚度填充物，在安装孔两侧平行于待加工孔轴线中点处分别加工一个工艺孔，填充物的对应位置加工同样尺寸的孔，将填充物填入空心杆件后通过螺丝固定在需要加工孔的位置，以增强机架的刚度及减小加工孔的变形；
所述躯干(2)、尾部(3)的安装孔加工按相同步骤进行。
10.根据权利要求9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)、躯干(2)、尾部(3)分别完成孔加工后，在靠近杆件连接处安装若干电木治具，以减小热变形；随后通过L型角座和若干长型扁铁将头部、躯干、尾部在若干等高块上进行连接，头部的左前轴承座安装面Fl1与等高块上表面贴合，使用塞尺测量整体式轻质机架左侧面Fl的平面度，通过调整L型角座和长型扁铁使整体式轻质机架左侧面Fl的平面度满足设计要求；然后采用与头部焊接步骤相同的步骤进行焊接；待整体式轻质机架自然冷却后，拆除电木治具和长型扁铁；完成整体式轻质机架加工后，使用立式龙门数控加工中心对整体式轻质机架的左侧面Fl和右侧面Fr进行平面度检测，作为加工误差的判断依据。
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