CN114506399B - 基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人。全关节驱动共轴型腿部结构模块包含侧摆关节驱动单元、髋关节驱动单元、膝关节驱动单元、动力传动单元、单腿框架、腿部肢体单元。侧摆关节驱动输出轴线、髋关节驱动输出轴线、膝关节驱动输出轴线、侧摆运动旋转轴线在几何上空间共线。髋关节驱动单元和膝关节驱动单元各自通过一组伞齿轮与动力传动单元相连，进而分别带动腿部肢体单元中的大腿结构和小腿结构独立运动；且两组伞齿轮两两共轴。单腿框架起到固定各关节电机的作用，且作为该全关节驱动共轴型腿部结构模块的机械接口。通过将四个全关节驱动共轴型腿部结构模块的单腿框架相连接，即可直接组成高动态四足机器人。

Description

基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，更具体地说，给出了一种基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人。

背景技术

四足机器人、双足机器人等足式仿生机器人系统及技术发展迅猛，能够实现动态的行走、小跑、原地跳跃、穿越非平坦地形，以及在承受侧推等外部扰动等情形下依然保持身体平衡等运动能力，是这类机器人当前主要的功能特点。自然地，让这类机器人具有更快的移动速度、更高的负载能力、更强的平衡性能是本领域技术继续向前发展的核心目标与源动力。

对足式运动而言，更强的运动性能意味着系统具有更高的动态性，设计实现面向高动态运动的足式机器人系统本体，是挑战并实现更高足式运动性能的重要基础和先决条件。

降低腿部运动惯量是实现足式肢体更高频率往复摆动运动的基本技术措施。中国发明专利CN2015102731383所公开的方法，通过将传统位于四足机器人膝部的膝关节电机上移至髋部，并与髋关节电机保持两者同髋关节转轴共轴线，相比传统方案有效减小了腿部的运动惯量并从而率先在小型四足机器人上实现了高动态运动效果。发明专利CN2017103502592公开了一种通过将侧摆关节电机、髋关节电机、膝关节电机直接安装于机器人机身，并使得各电机旋转轴线均位于机身平面，以减小腿部运动惯量的多连杆式腿部机构方案，虽然对加工及安装精度要求高，但相比传统方案增强了腿部的刚度与承载能力。发明专利CN202110622621公开了一种将侧摆关节电机、髋关节电机、膝关节电机全部安装于机身处且呈T字型分布布置的方案，该布局方案通过侧摆关节电机与髋关节电机的转轴共轴线来进一步减小腿部的运动惯量，并基于万向节结构实现了膝关节的动力传动，这种方案对腿部运动动态性的提升更为显著，但需要克服万向节结构的运动范围限制，及其结构转动阻力补偿和机械装配问题。因此，需要创新地设计实现新型的腿部结构方案，使其既能适应足式机器人的更高动态运动行为技术需求，又能进一步克服现有方案存在的技术局限。

另一方面，结构的模块化设计能够有效降低产品的生产、装配、维护成本，是实现机器人产品应用推广的重要方式，因此同时实现腿部结构的高性能和模块化，是本领域的潜在技术需求。

综上，四足机器人是足式机器人的重要形态之一，进一步降低机器人腿部运动惯量，实现腿部结构的模块化设计，并基于此设计面向未来更高运动性能需求的高动态四足机器人，对仿生机器人技术领域和人工智能技术领域均具有重要的意义。

发明内容

本发明面向四足机器人等足式运动机器人的更高动态运动需求，提出一种全关节驱动共轴型腿部结构模块以及基于该模块所组成的高动态四足机器人，该方案进一步降低了机器人腿部运动惯量，并实现了机器人结构组成与装配的模块化，为更高运动性能足式机器人的研发提供了新的技术方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

所述高动态四足机器人由四个全关节驱动共轴型腿部结构模块组成，具有高动态特征的四足运动能力；

所述全关节驱动共轴型腿部结构模块，包含侧摆关节驱动单元、髋关节驱动单元、膝关节驱动单元、动力传动单元、单腿框架、腿部肢体单元；

所述侧摆关节驱动单元包含侧摆关节电机、侧摆框连接轴；所述侧摆关节电机为旋转式电机，所述侧摆框连接轴随所述侧摆关节电机的旋转而旋转；将所述侧摆关节电机的输出轴的旋转轴线记录为MotorAxis1，并将其定义为侧摆关节驱动输出轴线JointDrivingAxis1；所述侧摆关节驱动单元为所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的侧摆运动提供驱动动力，将侧摆运动的旋转轴线记录为JointAxis1；

所述髋关节驱动单元包含髋关节电机、外圈驱动伞齿；所述髋关节电机为旋转式电机，所述外圈驱动伞齿随所述髋关节电机的旋转而旋转；将所述髋关节电机的输出轴的旋转轴线记录为MotorAxis2，将所述外圈驱动伞齿的旋转轴线定义为髋关节驱动输出轴线JointDrivingAxis2；所述髋关节驱动单元为所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的髋部运动提供驱动动力，将髋部运动的旋转轴线记录为JointAxis2；

所述膝关节驱动单元包含膝关节电机、内圈驱动伞齿；所述膝关节电机为旋转式电机，所述内圈驱动伞齿随所述膝关节电机的旋转而旋转；将所述膝关节电机的输出轴的旋转轴线记录为MotorAxis3，将所述内圈驱动伞齿的旋转轴线定义为膝关节驱动输出轴线JointDrivingAxis3；所述膝关节驱动单元为所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的膝部运动提供驱动动力，将膝部运动的旋转轴线记录为JointAxis3；

所述动力传动单元包括外圈传动伞齿、内圈传动伞齿；所述外圈传动伞齿与所述外圈驱动伞齿为啮合传动关系，所述内圈传动伞齿与所述内圈驱动伞齿为啮合传动关系；将所述外圈传动伞齿的旋转轴线定义为髋关节动力输出轴线JointDynamicAxis2，将所述内圈传动伞齿的旋转轴线定义为膝关节动力输出轴线JointDynamicAxis3；

所述单腿框架用以固定所述侧摆关节电机、所述髋关节电机、所述膝关节电机，且作为所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的机械接口；所述腿部肢体单元与所述动力传动单元连接；

所述侧摆关节驱动输出轴线JointDrivingAxis1、所述髋关节驱动输出轴线JointDrivingAxis2、所述膝关节驱动输出轴线JointDrivingAxis3在几何上空间共线，将该轴线标记为驱动主轴线DrivingAxis；所述侧摆关节电机的旋转轴线MotorAxis1、膝关节电机的旋转轴线MotorAxis3与所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线；所述侧摆运动旋转轴线JointAxis1与所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线；所述髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2和所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上相平行；

所述髋关节动力输出轴线JointDynamicAxis2、膝关节动力输出轴线JointDynamicAxis3在几何上空间共线，将该轴线标记为动力主轴线DynamicAxis；所述髋部运动旋转轴线JointAxis2与所述动力主轴线DynamicAxis在几何上空间共线；

所述驱动主轴线DrivingAxis和所述动力主轴线DynamicAxis在几何上垂直相交；

所述膝部运动旋转轴线JointAxis3和所述动力主轴线DynamicAxis在几何上相平行。

优选地，所述侧摆关节驱动单元还包含侧摆关节电机端盖、侧摆框连接盘、侧摆框轴承b；所述髋关节驱动单元还包含驱动上带轮、驱动下带轮、髋关节内轴承、髋关节外轴承、同步带；所述膝关节驱动单元还包含膝关节电机端盖、内圈驱动伞齿连接盘、侧摆框轴承a；所述动力传动单元还包含侧摆框、大腿连接件、小腿连接件、外圈轴承、内圈轴承；

所述侧摆框为U形结构，将该U形结构的三个面分别记为侧摆框底面c、侧摆框侧面a、侧摆框侧面b，该U形结构的三个面均有圆柱形通孔，将位于所述侧摆框底面c的圆柱形通孔记为侧摆框底孔c，将位于所述侧摆框侧面a的圆柱形通孔记为侧摆框侧孔a，将位于所述侧摆框侧面b的圆柱形通孔记为侧摆框侧孔b；所述侧摆框底孔c的轴线与所述动力主轴线DynamicAxis在几何上空间共线，所述侧摆框侧孔a的轴线、所述侧摆框侧孔b的轴线均与所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线；

所述侧摆关节电机位于所述侧摆框侧面b的外侧，所述侧摆关节电机端盖与所述侧摆关节电机的外壳相固连，所述侧摆关节电机端盖具有与所述膝关节电机端盖相似的环形结构，所述侧摆关节电机端盖环形结构的外表面通过所述侧摆框轴承b与所述侧摆框侧孔b相连接；所述侧摆框连接盘与所述侧摆关节电机的输出轴相固接，所述侧摆框连接轴与所述侧摆框连接盘相对固定，且所述侧摆框连接轴与所述侧摆关节电机的输出轴在几何上保持同轴，所述侧摆框连接轴与所述侧摆框的所述侧摆框侧面b相固定，以实现所述侧摆关节电机带动所述侧摆框绕所述侧摆运动旋转轴线JointAxis1的转动；

所述髋关节电机的输出轴与所述驱动上带轮相固连，所述驱动下带轮与所述外圈驱动伞齿相固连，所述驱动上带轮与所述驱动下带轮间通过所述同步带进行带传动，以实现所述髋关节电机带动所述外圈驱动伞齿的转动；

所述外圈驱动伞齿和所述内圈驱动伞齿均为头部为锥齿、尾部为圆柱形、且头部和尾部同轴的结构，所述外圈驱动伞齿具有圆柱形空心内腔，所述内圈驱动伞齿的尾部圆柱形结构位于所述外圈驱动伞齿的圆柱形空心内腔内，并通过所述髋关节内轴承与所述外圈驱动伞齿相连接，且所述内圈驱动伞齿和所述外圈驱动伞齿在几何上保持同轴；所述内圈驱动伞齿连接盘与所述膝关节电机的输出轴相固接，所述内圈驱动伞齿与所述内圈驱动伞齿连接盘相对固定，且所述内圈驱动伞齿与所述膝关节电机的输出轴在几何上保持同轴；所述外圈驱动伞齿的尾部，通过所述髋关节外轴承与所述膝关节电机端盖相连接；所述膝关节电机位于所述侧摆框侧面a的外侧，所述膝关节电机端盖与所述膝关节电机的外壳相固连，所述膝关节电机端盖远离所述膝关节电机的一侧具有环形结构，环形结构的内表面与所述髋关节外轴承相连，环形结构的外表面穿过所述侧摆框侧孔a，并通过所述侧摆框轴承a与所述侧摆框的所述侧摆框侧面a相连接；

所述膝关节电机端盖、所述侧摆关节电机端盖、所述髋关节电机的外壳，共同作为所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的机械安装接口，用于与所述单腿框架相连接；

所述腿部肢体单元包含大腿结构、小腿结构、足结构；所述大腿结构和所述小腿结构在绕所述膝部运动旋转轴线JointAxis3构成轴约束；所述足结构与小腿结构的末端相连；

所述大腿连接件为圆环状结构，并穿过所述侧摆框底孔c，所述大腿连接件圆环状结构的外圆柱面通过所述外圈轴承与所述侧摆框底孔c相连，所述大腿连接件圆环状结构的内圆柱面通过所述内圈轴承与所述小腿连接件相连，所述大腿连接件位于所述侧摆框底面c内侧的一端与所述外圈传动伞齿固连，所述大腿连接件位于所述侧摆框底面c外侧另一端与所述大腿结构固连，以实现所述外圈传动伞齿带动所述大腿结构绕所述髋部运动旋转轴线JointAxis2的转动；

所述小腿连接件位于所述侧摆框底面c内侧的一端与所述内圈传动伞齿固连，所述小腿连接件位于所述侧摆框底面c外侧的另一端通过带传动的方式与所述小腿结构相连，以实现所述内圈传动伞齿带动所述小腿结构绕所述膝部运动旋转轴线JointAxis3的转动。

优选地，所述内圈驱动伞齿和所述侧摆框连接轴均具有圆柱形空心内腔，且两者的圆柱形空心内腔的轴线均与所述侧摆关节驱动输出轴线JointDrivingAxis1相共线；

所述内圈驱动伞齿和所述侧摆框连接轴间通过贯穿两者空心内腔的长轴结构相连，所述侧摆框连接轴和该长轴结构间通过轴承连接。

优选地，所述内圈驱动伞齿与所述内圈驱动伞齿连接盘保持相对固定的方式为两者间通过键连接；

所述侧摆框连接轴与所述侧摆框连接盘保持相对固定的方式为两者间通过键连接。

优选地，所述单腿框架为所述膝关节电机端盖、侧摆关节电机端盖、髋关节电机的外壳提供机械安装固定位置，以起到固定所述侧摆关节电机、髋关节电机、膝关节电机的作用，并在安装完成后，使得所述侧摆关节电机的旋转轴线MotorAxis1、膝关节电机的旋转轴线MotorAxis3与所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线，使得所述髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2和所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上相平行；

所述单腿框架设计包含有对称式的安装孔位，使得其既具有与其它作为机器人身体的机械结构相固定的能力，也具有由四个相同的所述单腿框架直接连接构成所述高动态四足机器人的身体的能力；

两个相同的所述单腿框架，具有通过同向安装直接连接构成所述高动态四足机器人的前/后半部分身体的能力，并具有通过反向安装直接连接构成所述高动态四足机器人的左/右半部分身体的能力。

优选地，所述侧摆关节电机和所述膝关节电机，分别位于所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的两侧；

所述髋关节电机和所述膝关节电机，位于所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的同侧。

优选地，所述外圈传动伞齿与所述外圈驱动伞齿间的减速比为iT2，所述内圈传动伞齿与所述内圈驱动伞齿间的减速比为iT3；

所述驱动上带轮与所述驱动下带轮间的带传动的传动比为iB2，所述小腿连接件与所述小腿结构间的带传动的传动比为iB3；

所述侧摆关节电机内置设计有减速器，减速比为iM1；

所述髋关节电机内置设计有减速器，减速比为iM2；

所述膝关节电机内置设计有减速器，减速比为iM3；

髋部运动的总传动比为iM2×iB2×iT2；

膝部运动的总传动比为iM3×iT3×iB3。

优选地，所述高动态四足机器人由四个所述全关节驱动共轴型腿部结构模块组成，分别记为腿部结构模块LF、腿部结构模块RF、腿部结构模块LR、腿部结构模块RR；所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF共同组成所述高动态四足机器人的机械系统的前半部分，所述腿部结构模块LR和所述腿部结构模块RR共同组成所述高动态四足机器人的机械系统的后半部分；所述高动态四足机器人的机械系统的前半部分和所述高动态四足机器人的机械系统的后半部分，各自的结构组成及连接方式相同。

优选地，所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF两者各自的所述驱动主轴线DrivingAxis相平行；

由所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF两者各自的所述驱动主轴线DrivingAxis所构成的平面，以及由两者各自的所述髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2所构成的平面，均与机器人身体的水平向平面相平行。

优选地，所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF两者各自的所述驱动主轴线DrivingAxis相平行；

由所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF两者各自的所述驱动主轴线DrivingAxis所构成的平面，与机器人身体的水平向平面相平行；由所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF两者各自的所述髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2所构成的平面，与机器人身体的水平向平面相垂直。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

(1)全关节驱动共轴型腿部结构模块中，侧摆关节、髋关节、膝关节三个关节的驱动输出轴线在几何上空间共线。这种驱动共轴技术既实现了结构自身的高紧凑性，相比于其它非驱动共轴型的驱动轴线空间分散式布置技术方案，也降低了结构装配与安装调试的难度。且两对伞齿两两共轴的设计方案，增强了伞齿空间啮合的刚性支撑，有助于在系统运行过程中保持其几何特性。

(2)侧摆关节、髋关节、膝关节三个关节的驱动输出轴线，还与侧摆运动的旋转轴线相共线，进一步形成驱动主轴线；髋关节、膝关节的动力输出轴线在几何上空间共线，还与髋部运动的旋转轴线相共线，进一步形成动力主轴线；且驱动主轴线和动力主轴线在几何上垂直相交。这种系统各轴线空间关系高度简化的设计方案，为腿部结构的运动分析与控制带来了极大便利。

(3)在腿部肢体单元的各种空间运动过程中，侧摆关节驱动单元、髋关节驱动单元、膝关节驱动单元均不跟随腿部肢体单元而运动，动力传动单元仅跟随腿部肢体单元的侧摆向运动，这种方案有效降低了机器人腿部的运动惯量。

(4)在不考虑电机端减速器的情况下，髋部运动包含二级传动，依次分别为髋关节带传动、髋关节伞齿传动；膝关节包含二级传动，依次分别为膝关节锥齿传动、膝关节带传动；侧摆关节为直接传动。这种关节传动机构环节至多为二级的设计方案，既保证了结构的紧凑性，也保证了系统总传动比配置和电机端减速器选取的灵活性。

(5)大腿结构和小腿结构各自的空间姿态角度，由髋关节驱动单元和膝关节驱动单元分别独立地进行驱动控制得到，即在将膝关节电机的输出轴锁定的情形下，无论大腿结构如何运动，小腿结构的空间姿态角度保持不变，而非保持大腿结构和小腿结构间的相对夹角不变。这为大腿结构高频往复摆动以实现高速运动的同时，在驱动传动原理层面来实现小腿结构与水平地面间触地角度的精确控制，提供了可靠保障。

(6)全关节驱动共轴型腿部结构模块在面向高动态运动设计的基础上，实现了腿部结构的紧凑式模块化设计，能够有效降低四足机器人整机系统的生产、装配、维护成本，有利于技术的应用与推广。

(7)考虑到髋关节电机和膝关节电机承担了机器人行进的主要动力，功率和发热量大，本发明所提出的高动态四足机器人将这两类电机全部布置于机器人身体前后两端的外侧，有效保证了整机的散热性能；侧摆关节电机虽布置于机器人身体内侧，但周边预留了较大空间，同样保证了其散热性。该结构特点从电机运行可靠性方面为高动态四足运动提供了保障。

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做简单的介绍，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而言，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为本发明所述基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人的总体结构示意图。

图2为本发明所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的结构示意图；其中图2(a)为其总体结构示意图，图2(b)为其结构组成示意图。

图3为本发明所述的侧摆关节驱动单元的结构示意图；其中图3(a)为其结构组成示意图，图3(b)为其结构连接示意图。

图4为本发明所述的髋关节驱动单元的结构示意图；其中图4(a)为其结构组成示意图，图4(b)为其结构连接示意图。

图5为本发明所述的膝关节驱动单元的结构示意图；其中图5(a)为其结构组成示意图，图5(b)为其结构连接示意图。

图6为本发明所述的动力传动单元的结构示意图；其中图6(a)为其结构组成示意图，图6(b)为其结构连接示意图。

图7为本发明所述的腿部肢体单元的结构示意图；其中图7(a)为其结构组成示意图，图7(b)为其结构连接示意图。

图8为本发明所述的全关节驱动共轴型腿部结构模块的传动关系及各轴线间几何关系示意图。

图9为本发明所述的全关节驱动共轴型腿部结构模块的部分结构图。

图10为本发明所述内圈驱动伞齿与所述内圈驱动伞齿连接盘间的一种连接实施例。

图11为本发明所述侧摆框连接轴与所述侧摆框连接盘的一种连接实施例。

图12为本发明所述髋关节电机的一种实施例；其中图12(a)为包含内置减速器的示意图，图12(b)为不包含内置减速器的示意图。

图13为本发明所述单腿框架的一种实施例；其中图13(a)为该实施例中单腿框架的结构示意图，图13(b)为使用两个所述单腿框架相组合所得结构的示意图，以及对应于该实施例的两组所述全关节驱动共轴型腿部结构模块相组合所得结构的示意图。

图14为本发明所述单腿框架的另一种实施例。其中图14(a)为该实施例中两个单腿框架相组合所得结构的示意图，图14(b)为对应于该实施例的两组所述全关节驱动共轴型腿部结构模块相组合所得结构的示意图。

图15为本发明所述高动态四足机器人的一种实施例。

图16为本发明所述高动态四足机器人的另一种实施例。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明提出的一种基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人作进一步详细的说明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

如图1和图2(a)所示，高动态四足机器人由四个全关节驱动共轴型腿部结构模块0组成，具有高动态特征的四足运动能力。

如图2(a)和图2(b)所示，全关节驱动共轴型腿部结构模块0，包含侧摆关节驱动单元1、髋关节驱动单元2、膝关节驱动单元3、动力传动单元4、单腿框架5、腿部肢体单元6。

如图2(a)所示，侧摆关节驱动单元1为全关节驱动共轴型腿部结构模块0的侧摆运动提供驱动动力，将侧摆运动的旋转轴线记录为JointAxis1。

髋关节驱动单元2为全关节驱动共轴型腿部结构模块0的髋部运动提供驱动动力，将髋部运动的旋转轴线记录为JointAxis2。

膝关节驱动单元3为全关节驱动共轴型腿部结构模块0的膝部运动提供驱动动力，将膝部运动的旋转轴线记录为JointAxis3。

如图3(a)和图3(b)所示，侧摆关节驱动单元1包含侧摆关节电机11、侧摆关节电机端盖12、侧摆框连接轴13、侧摆框连接盘14、侧摆框轴承b15。侧摆关节电机11为旋转式电机，侧摆框连接轴13随侧摆关节电机11的旋转而旋转；将侧摆关节电机11的输出轴的旋转轴线记录为MotorAxis1，并将其定义为侧摆关节驱动输出轴线JointDrivingAxis1。

如图4(a)和图4(b)所示，髋关节驱动单元2包含髋关节电机21、驱动上带轮22、驱动下带轮23、外圈驱动伞齿24、髋关节内轴承25、髋关节外轴承26、同步带27；髋关节电机21为旋转式电机，外圈驱动伞齿24随髋关节电机21的旋转而旋转；将髋关节电机21的输出轴的旋转轴线记录为MotorAxis2，将外圈驱动伞齿24的旋转轴线定义为髋关节驱动输出轴线JointDrivingAxis2。

如图5(a)和图5(b)所示，膝关节驱动单元3包含膝关节电机31、膝关节电机端盖32、内圈驱动伞齿33、内圈驱动伞齿连接盘34、侧摆框轴承a35，膝关节电机31为旋转式电机，内圈驱动伞齿33随膝关节电机31的旋转而旋转；将膝关节电机31的输出轴的旋转轴线记录为MotorAxis3，将内圈驱动伞齿33的旋转轴线定义为膝关节驱动输出轴线JointDrivingAxis3。

如图6(a)和图6(b)所示，动力传动单元4包括侧摆框41、外圈传动伞齿42、内圈传动伞齿43、大腿连接件44、小腿连接件45、外圈轴承46、内圈轴承47；外圈传动伞齿42与外圈驱动伞齿24为啮合传动关系，内圈传动伞齿43与内圈驱动伞齿33为啮合传动关系；将外圈传动伞齿42的旋转轴线定义为髋关节动力输出轴线JointDynamicAxis2，将内圈传动伞齿43的旋转轴线定义为膝关节动力输出轴线JointDynamicAxis3。

如图6(b)所示，侧摆框41为U形结构，将该U形结构的三个面分别记为侧摆框底面c410、侧摆框侧面a411、侧摆框侧面b412，该U形结构的三个面均有圆柱形通孔，将位于侧摆框底面c410的圆柱形通孔记为侧摆框底孔c413，将位于侧摆框侧面a411的圆柱形通孔记为侧摆框侧孔a414，将位于侧摆框侧面b412的圆柱形通孔记为侧摆框侧孔b415；侧摆框底孔c413的轴线与动力主轴线DynamicAxis在几何上空间共线，侧摆框侧孔a414的轴线、侧摆框侧孔b415的轴线均与驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线。

如图7(a)和图7(b)所示，腿部肢体单元6包含大腿结构61、小腿结构62、足结构63。大腿结构61和小腿结构62在绕膝部运动旋转轴线JointAxis3构成轴约束。足结构63与小腿结构62的末端相连。

如图8所示，侧摆关节驱动输出轴线JointDrivingAxis1、髋关节驱动输出轴线JointDrivingAxis2、膝关节驱动输出轴线JointDrivingAxis3在几何上空间共线，将该轴线标记为驱动主轴线DrivingAxis；侧摆关节电机11的旋转轴线MotorAxis1、膝关节电机31的旋转轴线MotorAxis3与驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线；侧摆运动旋转轴线JointAxis1与驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线；髋关节电机21的旋转轴线MotorAxis2和驱动主轴线DrivingAxis在几何上相平行。

髋关节动力输出轴线JointDynamicAxis2、膝关节动力输出轴线JointDynamicAxis3在几何上空间共线，将该轴线标记为动力主轴线DynamicAxis；髋部运动旋转轴线JointAxis2与动力主轴线DynamicAxis在几何上空间共线。

驱动主轴线DrivingAxis和动力主轴线DynamicAxis在几何上垂直相交。

膝部运动旋转轴线JointAxis3和动力主轴线DynamicAxis在几何上相平行。

外圈传动伞齿42与外圈驱动伞齿24间的减速比为iT2，内圈传动伞齿43与内圈驱动伞齿33间的减速比为iT3；该实施例中iT2的值为2:1，iT3的值为2:1。

如图9所示，侧摆关节电机11和膝关节电机31，分别位于全关节驱动共轴型腿部结构模块0的两侧。

髋关节电机21和膝关节电机31，位于全关节驱动共轴型腿部结构模块0的同侧。

如图9和图3所示，侧摆关节电机11位于侧摆框侧面b412的外侧，侧摆关节电机端盖12与侧摆关节电机11的外壳相固连，侧摆关节电机端盖12具有与膝关节电机端盖32相似的环形结构，侧摆关节电机端盖12环形结构的外表面通过侧摆框轴承b15与侧摆框侧孔b415相连接。侧摆框连接盘14与侧摆关节电机11的输出轴相固接，侧摆框连接轴13与侧摆框连接盘14相对固定，且侧摆框连接轴13与侧摆关节电机11的输出轴在几何上保持同轴，侧摆框连接轴13与侧摆框41的侧摆框侧面b412相固定，以实现侧摆关节电机11带动侧摆框41绕侧摆运动旋转轴线JointAxis1的转动。

如图9和图4所示，髋关节电机21的输出轴与驱动上带轮22相固连，驱动下带轮23与外圈驱动伞齿24相固连，驱动上带轮22与驱动下带轮23间通过同步带27进行带传动，以实现髋关节电机21带动外圈驱动伞齿24的转动；驱动上带轮与驱动下带轮间的带传动的传动比为iB2，iB2的优选值为1:1。

如图9和图5所示，外圈驱动伞齿24和内圈驱动伞齿33均为头部为锥齿、尾部为圆柱形、且头部和尾部同轴的结构，外圈驱动伞齿24具有圆柱形空心内腔，内圈驱动伞齿33的尾部圆柱形结构位于外圈驱动伞齿24的圆柱形空心内腔内，并通过髋关节内轴承25与外圈驱动伞齿24相连接，且内圈驱动伞齿33和外圈驱动伞齿24在几何上保持同轴。内圈驱动伞齿连接盘34与膝关节电机31的输出轴相固接，内圈驱动伞齿33与内圈驱动伞齿连接盘34相对固定，且内圈驱动伞齿33与膝关节电机31的输出轴在几何上保持同轴。外圈驱动伞齿24的尾部，通过髋关节外轴承26与膝关节电机端盖32相连接。膝关节电机31位于侧摆框侧面a411的外侧，膝关节电机端盖32与膝关节电机31的外壳相固连，膝关节电机端盖32远离膝关节电机31的一侧具有环形结构，环形结构的内表面与髋关节外轴承26相连，环形结构的外表面穿过侧摆框侧孔a414，并通过侧摆框轴承a35与侧摆框41的侧摆框侧面a411相连接。

膝关节电机端盖32、侧摆关节电机端盖12、髋关节电机21的外壳，共同作为全关节驱动共轴型腿部结构模块0的机械安装接口，用于与单腿框架5相连接。

如图9和图6所示，外圈传动伞齿42与外圈驱动伞齿24为啮合传动关系，内圈传动伞齿43与内圈驱动伞齿33为啮合传动关系。

大腿连接件44为圆环状结构，并穿过侧摆框底孔c413，大腿连接件44圆环状结构的外圆柱面通过外圈轴承46与侧摆框底孔c413相连，大腿连接件44圆环状结构的内圆柱面通过内圈轴承47与小腿连接件45相连，大腿连接件44位于侧摆框底面c410内侧的一端与外圈传动伞齿42固连，大腿连接件44位于侧摆框底面c410外侧另一端与大腿结构固连，以实现外圈传动伞齿42带动大腿结构绕髋部运动旋转轴线JointAxis2的转动。

小腿连接件45位于侧摆框底面c410内侧的一端与内圈传动伞齿43固连，小腿连接件45位于侧摆框底面c410外侧的另一端通过带传动的方式与小腿结构62相连，以实现内圈传动伞齿43带动小腿结构62绕膝部运动旋转轴线JointAxis3的转动；小腿连接件45与小腿结构62间的带传动的传动比为iB3，iB3的优选值为1。

如图9所示，内圈驱动伞齿33和侧摆框连接轴13均具有圆柱形空心内腔，且两者的圆柱形空心内腔的轴线均与侧摆关节驱动输出轴线JointDrivingAxis1相共线。

内圈驱动伞齿33和侧摆框连接轴13间通过贯穿两者空心内腔的长轴结构48相连，侧摆框连接轴13和该长轴结构48间通过轴承49连接。

如图10所示，内圈驱动伞齿33与内圈驱动伞齿连接盘34保持相对固定的一种实施例为两者间通过花键连接。

如图11所示，侧摆框连接轴13与侧摆框连接盘14保持相对固定的一种实施例为两者间通过花键连接。

图12(a)所示为髋关节电机21内置设计有减速器的一种实施例。在该实施例中，髋关节电机21包含髋关节电机模块211和髋关节电机内置减速器212，减速比为iM2；髋关节电机内置减速器212的实际输出轴2120即作为名义上的髋关节电机21的输出轴。髋关节电机模块211也可以与外置减速器直接连接，并将外置减速器的实际输出轴即作为名义上的髋关节电机21的输出轴。

图12(b)所示为髋关节电机21不包含内置减速器或不直接与其它减速器相连的实施例，即髋关节电机21仅包含髋关节电机模块211，此种情况下减速比iM2值为1。在该实施例中，髋关节电机模块211自身的实际输出轴2110即作为名义上的髋关节电机21的输出轴。

侧摆关节电机11内置设计有减速器，减速比为iM1。

膝关节电机31内置设计有减速器，减速比为iM3。

侧摆关节电机11和膝关节电机31内置减速器的方案实施例与髋关节电机21的实施例相同。

如图8和图12所示，髋部运动的总传动比为iM2×iB2×iT2。

膝部运动的总传动比为iM3×iT3×iB3。

如图13和图14所示，单腿框架5为膝关节电机端盖32、侧摆关节电机端盖12、髋关节电机21的外壳提供机械安装固定位置，以起到固定侧摆关节电机11、髋关节电机21、膝关节电机31的作用，并在安装完成后，使得侧摆关节电机11的旋转轴线MotorAxis1、膝关节电机31的旋转轴线MotorAxis3与驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线，使得髋关节电机21的旋转轴线MotorAxis2和驱动主轴线DrivingAxis在几何上相平行。

单腿框架5设计包含有对称式的安装孔位，使得其既具有与其它作为机器人身体的机械结构相固定的能力，也具有由四个相同的单腿框架5直接连接构成高动态四足机器人的身体的能力。图13(a)所示为单腿框架5的一种实施例，图13(b)所示为基于这种单腿框架实施例，使用两个单腿框架相组合所得的前腿框架结构的示意图，以及通过两组全关节驱动共轴型腿部结构模块相组合所得的高动态四足机器人的机械系统的前半部分结构。图14(a)所示为单腿框架5的另一种实施例，该实施例将两个单腿框架5进行了整体设计，以便于实际加工制造，图14(b)所示为基于这种单腿框架实施例，通过两组全关节驱动共轴型腿部结构模块相组合所得的高动态四足机器人的机械系统的前半部分结构。

两个相同的单腿框架5，具有通过同向安装直接连接构成高动态四足机器人的前/后半部分身体的能力，并具有通过反向安装直接连接构成高动态四足机器人的左/右半部分身体的能力。

如图15和图16所示，高动态四足机器人由四个全关节驱动共轴型腿部结构模块0组成，分别记为腿部结构模块LF、腿部结构模块RF、腿部结构模块LR、腿部结构模块RR。其中，腿部结构模块LF代表左前腿，腿部结构模块RF代表右前腿，腿部结构模块LR代表左后腿，腿部结构模块RR代表右后腿。腿部结构模块LF和腿部结构模块RF共同组成高动态四足机器人的机械系统的前半部分，腿部结构模块LR和腿部结构模块RR共同组成高动态四足机器人的机械系统的后半部分。高动态四足机器人的机械系统的前半部分和高动态四足机器人的机械系统的后半部分，各自的结构组成及连接方式相同。

图15和图13所示为高动态四足机器人提供了一种实施例。在该实施例中，腿部结构模块LF和腿部结构模块RF两者各自的驱动主轴线DrivingAxis相平行。由腿部结构模块LF和腿部结构模块RF两者各自的驱动主轴线DrivingAxis所构成的平面，以及由两者各自的髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2所构成的平面，均与机器人身体的水平向平面相平行。即当高动态四足机器人在水平地面上处于四足稳定站立状态时，由腿部结构模块LF和腿部结构模块RF两者各自的驱动主轴线DrivingAxis所构成的平面，以及由两者各自的髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2所构成的平面，均与地面平行。

图16和图14所示为高动态四足机器人提供了另一种实施例。在该实施例中，腿部结构模块LF和腿部结构模块RF两者各自的驱动主轴线DrivingAxis相平行。由腿部结构模块LF和腿部结构模块RF两者各自的驱动主轴线DrivingAxis所构成的平面，与机器人身体的水平向平面相平行；由腿部结构模块LF和腿部结构模块RF两者各自的髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2所构成的平面，与机器人身体的水平向平面相垂直。即当高动态四足机器人在水平地面上处于四足稳定站立状态时，由腿部结构模块LF和腿部结构模块RF两者各自的驱动主轴线DrivingAxis所构成的平面与地面平行，由两者各自的髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2所构成的平面与地面垂直。

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)

1.一种基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人，其特征在于，

所述高动态四足机器人由四个全关节驱动共轴型腿部结构模块组成，具有高动态特征的四足运动能力；

所述全关节驱动共轴型腿部结构模块，包含侧摆关节驱动单元、髋关节驱动单元、膝关节驱动单元、动力传动单元、单腿框架、腿部肢体单元；

所述侧摆关节驱动单元包含侧摆关节电机、侧摆框连接轴；所述侧摆关节电机为旋转式电机，所述侧摆框连接轴随所述侧摆关节电机的旋转而旋转；将所述侧摆关节电机的输出轴的旋转轴线记录为MotorAxis1，并将其定义为侧摆关节驱动输出轴线JointDrivingAxis1；所述侧摆关节驱动单元为所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的侧摆运动提供驱动动力，将侧摆运动的旋转轴线记录为JointAxis1；

所述髋关节驱动单元包含髋关节电机、外圈驱动伞齿；所述髋关节电机为旋转式电机，所述外圈驱动伞齿随所述髋关节电机的旋转而旋转；将所述髋关节电机的输出轴的旋转轴线记录为MotorAxis2，将所述外圈驱动伞齿的旋转轴线定义为髋关节驱动输出轴线JointDrivingAxis2；所述髋关节驱动单元为所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的髋部运动提供驱动动力，将髋部运动的旋转轴线记录为JointAxis2；

所述膝关节驱动单元包含膝关节电机、内圈驱动伞齿；所述膝关节电机为旋转式电机，所述内圈驱动伞齿随所述膝关节电机的旋转而旋转；将所述膝关节电机的输出轴的旋转轴线记录为MotorAxis3，将所述内圈驱动伞齿的旋转轴线定义为膝关节驱动输出轴线JointDrivingAxis3；所述膝关节驱动单元为所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的膝部运动提供驱动动力，将膝部运动的旋转轴线记录为JointAxis3；

所述动力传动单元包括外圈传动伞齿、内圈传动伞齿、大腿连接件、小腿连接件；所述外圈传动伞齿与所述外圈驱动伞齿为啮合传动关系，所述内圈传动伞齿与所述内圈驱动伞齿为啮合传动关系；将所述外圈传动伞齿的旋转轴线定义为髋关节动力输出轴线JointDynamicAxis2，将所述内圈传动伞齿的旋转轴线定义为膝关节动力输出轴线JointDynamicAxis3；

所述单腿框架用以固定所述侧摆关节电机、所述髋关节电机、所述膝关节电机，且作为所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的机械接口；所述腿部肢体单元与所述动力传动单元连接；

所述腿部肢体单元包含大腿结构、小腿结构、足结构；所述大腿结构和所述小腿结构在绕所述膝部运动旋转轴线JointAxis3构成轴约束；所述足结构与小腿结构的末端相连；

所述大腿连接件用于将所述外圈传动伞齿和所述大腿结构相连接，以实现所述外圈传动伞齿带动所述大腿结构绕所述髋部运动旋转轴线JointAxis2的转动；

所述小腿连接件用于将所述内圈传动伞齿和所述小腿结构相连接，以实现所述内圈传动伞齿带动所述小腿结构绕所述膝部运动旋转轴线JointAxis3的转动；

所述侧摆关节驱动输出轴线JointDrivingAxis1、所述髋关节驱动输出轴线JointDrivingAxis2、所述膝关节驱动输出轴线JointDrivingAxis3在几何上空间共线，将该轴线标记为驱动主轴线DrivingAxis；所述侧摆关节电机的旋转轴线MotorAxis1、膝关节电机的旋转轴线MotorAxis3与所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线；所述侧摆运动旋转轴线JointAxis1与所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线；所述髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2和所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上相平行；

所述髋关节动力输出轴线JointDynamicAxis2、膝关节动力输出轴线JointDynamicAxis3在几何上空间共线，将该轴线标记为动力主轴线DynamicAxis；所述髋部运动旋转轴线JointAxis2与所述动力主轴线DynamicAxis在几何上空间共线；

所述驱动主轴线DrivingAxis和所述动力主轴线DynamicAxis在几何上垂直相交；

所述膝部运动旋转轴线JointAxis3和所述动力主轴线DynamicAxis在几何上相平行。

2.根据权利要求1所述的基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人，其特征在于，

所述侧摆关节驱动单元还包含侧摆关节电机端盖、侧摆框连接盘、侧摆框轴承b；所述髋关节驱动单元还包含驱动上带轮、驱动下带轮、髋关节内轴承、髋关节外轴承、同步带；所述膝关节驱动单元还包含膝关节电机端盖、内圈驱动伞齿连接盘、侧摆框轴承a；所述动力传动单元还包含侧摆框、外圈轴承、内圈轴承；

所述侧摆框为U形结构，将该U形结构的三个面分别记为侧摆框底面c、侧摆框侧面a、侧摆框侧面b，该U形结构的三个面均有圆柱形通孔，将位于所述侧摆框底面c的圆柱形通孔记为侧摆框底孔c，将位于所述侧摆框侧面a的圆柱形通孔记为侧摆框侧孔a，将位于所述侧摆框侧面b的圆柱形通孔记为侧摆框侧孔b；所述侧摆框底孔c的轴线与所述动力主轴线DynamicAxis在几何上空间共线，所述侧摆框侧孔a的轴线、所述侧摆框侧孔b的轴线均与所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线；

所述侧摆关节电机位于所述侧摆框侧面b的外侧，所述侧摆关节电机端盖与所述侧摆关节电机的外壳相固连，所述侧摆关节电机端盖具有与所述膝关节电机端盖相似的环形结构，所述侧摆关节电机端盖环形结构的外表面通过所述侧摆框轴承b与所述侧摆框侧孔b相连接；所述侧摆框连接盘与所述侧摆关节电机的输出轴相固接，所述侧摆框连接轴与所述侧摆框连接盘相对固定，且所述侧摆框连接轴与所述侧摆关节电机的输出轴在几何上保持同轴，所述侧摆框连接轴与所述侧摆框的所述侧摆框侧面b相固定，以实现所述侧摆关节电机带动所述侧摆框绕所述侧摆运动旋转轴线JointAxis1的转动；

所述髋关节电机的输出轴与所述驱动上带轮相固连，所述驱动下带轮与所述外圈驱动伞齿相固连，所述驱动上带轮与所述驱动下带轮间通过所述同步带进行带传动，以实现所述髋关节电机带动所述外圈驱动伞齿的转动；

所述外圈驱动伞齿和所述内圈驱动伞齿均为头部为锥齿、尾部为圆柱形、且头部和尾部同轴的结构，所述外圈驱动伞齿具有圆柱形空心内腔，所述内圈驱动伞齿的尾部圆柱形结构位于所述外圈驱动伞齿的圆柱形空心内腔内，并通过所述髋关节内轴承与所述外圈驱动伞齿相连接，且所述内圈驱动伞齿和所述外圈驱动伞齿在几何上保持同轴；所述内圈驱动伞齿连接盘与所述膝关节电机的输出轴相固接，所述内圈驱动伞齿与所述内圈驱动伞齿连接盘相对固定，且所述内圈驱动伞齿与所述膝关节电机的输出轴在几何上保持同轴；所述外圈驱动伞齿的尾部，通过所述髋关节外轴承与所述膝关节电机端盖相连接；所述膝关节电机位于所述侧摆框侧面a的外侧，所述膝关节电机端盖与所述膝关节电机的外壳相固连，所述膝关节电机端盖远离所述膝关节电机的一侧具有环形结构，环形结构的内表面与所述髋关节外轴承相连，环形结构的外表面穿过所述侧摆框侧孔a，并通过所述侧摆框轴承a与所述侧摆框的所述侧摆框侧面a相连接；

所述膝关节电机端盖、所述侧摆关节电机端盖、所述髋关节电机的外壳，共同作为所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的机械安装接口，用于与所述单腿框架相连接；

所述大腿连接件为圆环状结构，并穿过所述侧摆框底孔c，所述大腿连接件圆环状结构的外圆柱面通过所述外圈轴承与所述侧摆框底孔c相连，所述大腿连接件圆环状结构的内圆柱面通过所述内圈轴承与所述小腿连接件相连，所述大腿连接件位于所述侧摆框底面c内侧的一端与所述外圈传动伞齿固连，所述大腿连接件位于所述侧摆框底面c外侧另一端与所述大腿结构固连；

所述小腿连接件位于所述侧摆框底面c内侧的一端与所述内圈传动伞齿固连，所述小腿连接件位于所述侧摆框底面c外侧的另一端通过带传动的方式与所述小腿结构相连。

3.根据权利要求2所述的基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人，其特征在于，

所述内圈驱动伞齿和所述侧摆框连接轴均具有圆柱形空心内腔，且两者的圆柱形空心内腔的轴线均与所述侧摆关节驱动输出轴线JointDrivingAxis1相共线；

所述内圈驱动伞齿和所述侧摆框连接轴间通过贯穿两者空心内腔的长轴结构相连，所述侧摆框连接轴和该长轴结构间通过轴承连接。

4.根据权利要求2所述的基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人，其特征在于，

所述内圈驱动伞齿与所述内圈驱动伞齿连接盘保持相对固定的方式为两者间通过键连接；

所述侧摆框连接轴与所述侧摆框连接盘保持相对固定的方式为两者间通过键连接。

5.根据权利要求2所述的基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人，其特征在于，

所述单腿框架为所述膝关节电机端盖、侧摆关节电机端盖、髋关节电机的外壳提供机械安装固定位置，以起到固定所述侧摆关节电机、髋关节电机、膝关节电机的作用，并在安装完成后，使得所述侧摆关节电机的旋转轴线MotorAxis1、膝关节电机的旋转轴线MotorAxis3与所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上空间共线，使得所述髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2和所述驱动主轴线DrivingAxis在几何上相平行；

所述单腿框架设计包含有对称式的安装孔位，使得其既具有与其它作为机器人身体的机械结构相固定的能力，也具有由四个相同的所述单腿框架直接连接构成所述高动态四足机器人的身体的能力；

两个相同的所述单腿框架，具有通过同向安装直接连接构成所述高动态四足机器人的前/后半部分身体的能力，并具有通过反向安装直接连接构成所述高动态四足机器人的左/右半部分身体的能力。

6.根据权利要求2所述的基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人，其特征在于，

所述侧摆关节电机和所述膝关节电机，分别位于所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的两侧；

所述髋关节电机和所述膝关节电机，位于所述全关节驱动共轴型腿部结构模块的同侧。

7.根据权利要求2所述的基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人，其特征在于，

所述外圈传动伞齿与所述外圈驱动伞齿间的减速比为iT2，所述内圈传动伞齿与所述内圈驱动伞齿间的减速比为iT3；

所述驱动上带轮与所述驱动下带轮间的带传动的传动比为iB2，所述小腿连接件与所述小腿结构间的带传动的传动比为iB3；

所述侧摆关节电机内置设计有减速器，减速比为iM1；

所述髋关节电机内置设计有减速器，减速比为iM2；

所述膝关节电机内置设计有减速器，减速比为iM3；

髋部运动的总传动比为iM2×iB2×iT2；

膝部运动的总传动比为iM3×iT3×iB3。

8.根据权利要求1所述的基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人，其特征在于，

所述高动态四足机器人由四个所述全关节驱动共轴型腿部结构模块组成，分别记为腿部结构模块LF、腿部结构模块RF、腿部结构模块LR、腿部结构模块RR；所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF共同组成所述高动态四足机器人的机械系统的前半部分，所述腿部结构模块LR和所述腿部结构模块RR共同组成所述高动态四足机器人的机械系统的后半部分；所述高动态四足机器人的机械系统的前半部分和所述高动态四足机器人的机械系统的后半部分，各自的结构组成及连接方式相同。

9.根据权利要求8所述的基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人，其特征在于，

所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF两者各自的所述驱动主轴线DrivingAxis相平行；

由所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF两者各自的所述驱动主轴线DrivingAxis所构成的平面，以及由两者各自的所述髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2所构成的平面，均与机器人身体的水平向平面相平行。

10.根据权利要求8所述的基于全关节驱动共轴型腿部结构模块的高动态四足机器人，其特征在于，

所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF两者各自的所述驱动主轴线DrivingAxis相平行；

由所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF两者各自的所述驱动主轴线DrivingAxis所构成的平面，与机器人身体的水平向平面相平行；由所述腿部结构模块LF和所述腿部结构模块RF两者各自的所述髋关节电机的旋转轴线MotorAxis2所构成的平面，与机器人身体的水平向平面相垂直。

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