本发明涉及行走机器人技术领域，尤其是一种四足行走机器人及其行走方式。
背景技术：
移动机器人主要分为轮式，履带式和足式等几种类型，其中，轮式机器人在运动过程中对地面平整度的要求较高，其行走的地面需连续平整，因而难以适应未知的复杂路面；履带式机器人在运动过程中由于转弯半径较大，因而灵活度很低；而足式机器人行走时其“腿"与地面是间断接触方式，因而，可以灵活地跨过崎岖程度较高的障碍，具备较高的越障能力，满足在复杂非结构地形环境下运动的要求。
现有技术中，足式机器人按照“腿”的数量从少到多可分为：双足机器人、四足机器人和多足(“腿”的数量多于四个)机器人等；其中，双足机器人主要是仿照人类的身体结构设计的，其外观和运动形式都和人类较为接近，但速度、负载及稳定性的性能较差；多足机器人主要是仿照爬行类昆虫的身体设计的，其结构和运动特性都和爬行类昆虫较为接近，多足机器人在崎岖地形上的运动能力相比于双足机器人有一定的提高，但其结构复杂，速度较慢，体型庞大，在狭窄空间的越障灵活度较低；而四足机器人通常是仿照自然界中的四足哺乳动物(比如，猎豹、狗和马等)的身体结构设计的，其在移动速度和环境适应性方面都有极佳的表现，但现有的四足机器人不仅机械结构复杂，而且控制繁杂，体积和重量都较大，比较笨重。
技术实现要素：
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的四足行走机器人及其行走方式，从而大大简化了四足机器人的机械机构和重量，行走灵活性高，实用性好。
本发明所采用的技术方案如下：
一种四足行走机器人，包括主躯体，主躯体上左右对称安装有外足组件，主躯体中部安装有辅躯体，辅躯体上左右对称安装有内足组件；两组内足组件位于两组外足组件的内侧，构成机器人行走的四足；两组内足组件在动力带动下相对于辅躯体同步前后运动，两组外足组件在动力带动下相对于主躯体同步前后运动。
作为上述技术方案的进一步改进：
单组外足组件的结构为：包括固装于主躯体上表面端部的电机座，电机座侧面安装有行走电机，行走电机输出端贯穿电机座后其端部安装于转动臂一端，转动臂另一端转动安装于机械腿顶端；位于转动臂下方的主躯体与机械腿之间还共同转动安装有连杆，所述机械腿底面的前端和后端分别通过连接板安装有阻尼器，阻尼器构成机械腿与地面接触的足部。
所述机械腿为前后对称结构，其具体结构为：包括中部竖直的中梁，中梁底端固装有开口向下的小u型架，小u型架前后设置的两竖直臂底面共同固装有开口向下的大u型架，大u型架前后设置的两竖直臂底面分别通过连接板安装阻尼器。
所述中梁上部的前侧和后侧分别与小u型架顶面之间安装有倾斜的侧支梁；所述大u型架内顶面与其两竖直臂的底端之间分别安装有倾斜的加强梁。
所述外足组件与内足组件的结构相同，内足组件的电机座安装于辅躯体上表面的端部。
所述主躯体和辅躯体均为框架结构，辅躯体间隔平行设置于主躯体上方的中部，辅躯体通过转向电机相对于主躯体在水平面内转动。
所述主躯体的结构为：包括周向封闭的主框架，主框架的前后、左右分别对称设置，主框架左右方向的尺寸长于前后方向的尺寸；所述主框架左右两端的内侧分别间隔安装有前后方向布置的纵梁一，纵梁一外侧与主框架之间的间隔间安装外足组件，所述主框架中部间隔安装有沿着前后方向布置的纵梁二，两根纵梁二之间的中部共同安装有间隔的支承梁；所述转向电机安装于支承梁上。
所述辅躯体的结构为：包括矩形框架结构的副框架，副框架左右两侧梁的内侧分别间隔安装有前后方向布置的纵梁三，纵梁三外侧与副框架侧梁之间的间隔内安装内足组件；所述副框架中部间隔安装有前后方向布置的纵梁四，两根纵梁四之间的中部共同安装有间隔的连接梁，两个连接梁与纵梁四底面共同安装有背板；所述转向电机朝上的输出端与背板底面固装。
一种所述的四足行走机器人的行走方式，包括如下步骤：
外足组件和内足组件归零，使得两组外足组件同步位于朝前位置，两组内足组件同步位于朝后位置，将行走机器人放置于地面；
两组外足组件在动力驱动下相对于主躯体同步向前运动，两组内足组件在动力驱动下相对于辅躯体同步向前运动，外足组件和内足组件的交替运动实现机器人的行走；
转向电机工作，带动辅躯体相对于主躯体在水平面内转动，使得内足组件的前行方向与机器人的正前方之间出现偏离，随着内足组件和外足组件的继续交替向前行走实现机器人的转向。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，两组外足组件同步运动，两组内足组件同步运动，通过外足组件和内足组件的交替向前或向后运动，模仿人双足交替的动作，实现机器人的向前或向后直线行走；亦可通过配合辅躯体相对于主躯体在水平面内的转动实现机器人行走的转向，完成曲线运动，大大简化了足式机器人的机械结构，有效减轻了重量，行走灵活性高，实用性好。
本发明还包括如下优点：
行走机器人通过阻尼器与行走的地面接触，从而有效缓冲其在行走过程中的冲击，大大降低了对机器人结构的损耗，助力于提升其寿命；
驱动外足组件运动的行走电机，与驱动内足组件运动的行走电机，其工作时相位差为180°，以助力于机器人行走的顺畅自然和平稳；
单个机械腿底面设置有与地面接触的两个足部，行走时，两组外足组件或者两者内足组件分别有四个足部可与地面接触，在实现非平稳地面上行走的同时，提升了与地面间接触的稳固性，有效保证了行走时的稳定性和可靠性，实用性佳；
主躯体和辅躯体均由铝合金方管无缝焊接而成，在保证了结构强度的同时，有效减轻了整体重量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明主躯体与外足组件的安装示意图。
图3为本发明外足组件的结构示意图。
图4为本发明辅躯体与内足组件的安装示意图。
图5为本发明主躯体与辅躯体之间的安装示意图。
其中：1、主躯体；2、转向电机；3、辅躯体；4、外足组件；5、内足组件；6、背板；11、纵梁一；12、主框架；13、支承梁；14、纵梁二；31、纵梁三；32、副框架；33、纵梁四；34、连接梁；41、电机座；42、行走电机；43、转动臂；44、连杆；45、机械腿；46、连接板；47、阻尼器；451、中梁；452、侧支梁；453、小u型架；454、大u型架；455、加强梁。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的一种四足行走机器人，包括主躯体1，主躯体1上左右对称安装有外足组件4，主躯体1中部安装有辅躯体3，辅躯体3上左右对称安装有内足组件5；两组内足组件5位于两组外足组件4的内侧，构成机器人行走的四足；两组内足组件5在动力带动下相对于辅躯体3同步前后运动，两组外足组件4在动力带动下相对于主躯体1同步前后运动；通过外足组件4和内足组件5的交替向前或向后运动，模仿人双足交替的动作，实现机器人的向前或向后直线行走。
如图3所示，单组外足组件4的结构为：包括固装于主躯体1上表面端部的电机座41，电机座41侧面安装有行走电机42，行走电机42输出端贯穿电机座41后其端部安装于转动臂43一端，转动臂43另一端转动安装于机械腿45顶端；位于转动臂43下方的主躯体1与机械腿45之间还共同转动安装有连杆44，机械腿45底面的前端和后端分别通过连接板46安装有阻尼器47，阻尼器47构成机械腿45与地面接触的足部；行走机器人通过阻尼器47与行走的地面接触，从而有效缓冲其在行走过程中的冲击，大大降低了对机器人结构的损耗，助力于提升其寿命。
机械腿45为前后对称结构，其具体结构为：包括中部竖直的中梁451，中梁451底端固装有开口向下的小u型架453，小u型架453前后设置的两竖直臂底面共同固装有开口向下的大u型架454，大u型架454前后设置的两竖直臂底面分别通过连接板46安装阻尼器47。
单个机械腿45底面设置有与地面接触的两个足部，行走时，两组外足组件4或者两者内足组件5分别有四个足部可与地面接触，在实现非平稳地面上行走的同时，提升了与地面间接触的稳固性，有效保证了行走时的稳定性和可靠性，实用性佳。
中梁451上部的前侧和后侧分别与小u型架453顶面之间安装有倾斜的侧支梁452；大u型架454内顶面与其两竖直臂的底端之间分别安装有倾斜的加强梁455。
外足组件4与内足组件5的结构相同，内足组件5的电机座41安装于辅躯体3上表面的端部；驱动外足组件4运动的行走电机42，与驱动内足组件5运动的行走电机42，其工作时相位差为180°，实现外足组件4和内足组件5的交替运动，以助力于机器人行走的顺畅自然和平稳。
主躯体1和辅躯体3均为框架结构，主躯体1和辅躯体3均由铝合金方管无缝焊接而成，在保证了结构强度的同时，有效减轻了整体重量；如图5所示，辅躯体3间隔平行设置于主躯体1上方的中部，辅躯体3通过转向电机2相对于主躯体1在水平面内转动；行走机器人在行走的同时，配合辅躯体3相对于主躯体1在水平面内的转动实现机器人行走的转向，完成曲线运动。
如图2所示，主躯体1的结构为：包括周向封闭的主框架12，主框架12的前后、左右分别对称设置，主框架12左右方向的尺寸长于前后方向的尺寸；主框架12左右两端的内侧分别间隔安装有前后方向布置的纵梁一11，纵梁一11外侧与主框架12之间的间隔间安装外足组件4，主框架12中部间隔安装有沿着前后方向布置的纵梁二14，两根纵梁二14之间的中部共同安装有间隔的支承梁13；转向电机2安装于支承梁13上。
单组外足组件4中，机械腿45中中梁451顶端与转动臂43转动连接，小u型架453水平臂两侧的前端和后端分别转动安装有连杆44，四个连杆44分列于机械腿45的两侧，一侧的连杆44端部与主躯体1主框架12侧梁的内壁转动连接，另一侧的连杆44端部与主躯体1纵梁一11外壁转动连接；通过四个连杆44的设置，构成四连杆机构，使得外足组件4机械腿45相对于主躯体1的前后运动动作更加稳定、可靠，同理使得内足组件5机械腿45相对于辅躯体3的前后运动动作更加稳定、可靠。
如图4所示，辅躯体3的结构为：包括矩形框架结构的副框架32，副框架32左右两侧梁的内侧分别间隔安装有前后方向布置的纵梁三31，纵梁三31外侧与副框架32侧梁之间的间隔内安装内足组件5；副框架32中部间隔安装有前后方向布置的纵梁四33，两根纵梁四33之间的中部共同安装有间隔的连接梁34，两个连接梁34与纵梁四33底面共同安装有背板6；转向电机2朝上的输出端与背板6底面固装。
本实施例的四足行走机器人的行走方式，包括如下步骤：
第一步：外足组件4和内足组件5归零，使得两组外足组件4同步位于朝前位置，两组内足组件5同步位于朝后位置，将行走机器人放置于地面；
将外足组件4和内足组件5的连杆44调整至水平位置，其中外足组件4的连杆44朝前，内足组件5的连杆44朝后，使得外足组件4位于前方位置，内足组件5位于后方位置；
第二步：两组外足组件4在动力驱动下相对于主躯体1同步向前运动，两组内足组件5在动力驱动下相对于辅躯体3同步向前运动，外足组件4和内足组件5交替运动实现机器人的行走；
行走电机42工作，带动转动臂43转动，转动臂43拉动机械腿45，使得机械腿45通过连杆44相对于主躯体1或者辅躯体3以行走电机42输出端为圆心转动，从而通过外足组件4和内足组件5的交替实现行走机器人的前行或者后退；
第三步：转向电机2工作，带动辅躯体3相对于主躯体1在水平面内转动，使得内足组件5的前行方向与机器人的正前方之间出现偏离，随着内足组件5和外足组件4的继续交替向前行走实现机器人的转向。
本发明的行走机器人在实现行走和转向的同时，大大简化了足式机器人的机械结构，有效减轻了重量，行走灵活性高，实用性好。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
1.一种四足行走机器人，其特征在于：包括主躯体(1)，主躯体(1)上左右对称安装有外足组件(4)，主躯体(1)中部安装有辅躯体(3)，辅躯体(3)上左右对称安装有内足组件(5)；两组内足组件(5)位于两组外足组件(4)的内侧，构成机器人行走的四足；两组内足组件(5)在动力带动下相对于辅躯体(3)同步前后运动，两组外足组件(4)在动力带动下相对于主躯体(1)同步前后运动。
2.如权利要求1所述的一种四足行走机器人，其特征在于：单组外足组件(4)的结构为：包括固装于主躯体(1)上表面端部的电机座(41)，电机座(41)侧面安装有行走电机(42)，行走电机(42)输出端贯穿电机座(41)后其端部安装于转动臂(43)一端，转动臂(43)另一端转动安装于机械腿(45)顶端；位于转动臂(43)下方的主躯体(1)与机械腿(45)之间还共同转动安装有连杆(44)，所述机械腿(45)底面的前端和后端分别通过连接板(46)安装有阻尼器(47)，阻尼器(47)构成机械腿(45)与地面接触的足部。
3.如权利要求2所述的一种四足行走机器人，其特征在于：所述机械腿(45)为前后对称结构，其具体结构为：包括中部竖直的中梁(451)，中梁(451)底端固装有开口向下的小u型架(453)，小u型架(453)前后设置的两竖直臂底面共同固装有开口向下的大u型架(454)，大u型架(454)前后设置的两竖直臂底面分别通过连接板(46)安装阻尼器(47)。
4.如权利要求3所述的一种四足行走机器人，其特征在于：所述中梁(451)上部的前侧和后侧分别与小u型架(453)顶面之间安装有倾斜的侧支梁(452)；所述大u型架(454)内顶面与其两竖直臂的底端之间分别安装有倾斜的加强梁(455)。
5.如权利要求2所述的一种四足行走机器人，其特征在于：所述外足组件(4)与内足组件(5)的结构相同，内足组件(5)的电机座(41)安装于辅躯体(3)上表面的端部。
6.如权利要求1所述的一种四足行走机器人，其特征在于：所述主躯体(1)和辅躯体(3)均为框架结构，辅躯体(3)间隔平行设置于主躯体(1)上方的中部，辅躯体(3)通过转向电机(2)相对于主躯体(1)在水平面内转动。
7.如权利要求6所述的一种四足行走机器人，其特征在于：所述主躯体(1)的结构为：包括周向封闭的主框架(12)，主框架(12)的前后、左右分别对称设置，主框架(12)左右方向的尺寸长于前后方向的尺寸；所述主框架(12)左右两端的内侧分别间隔安装有前后方向布置的纵梁一(11)，纵梁一(11)外侧与主框架(12)之间的间隔间安装外足组件(4)，所述主框架(12)中部间隔安装有沿着前后方向布置的纵梁二(14)，两根纵梁二(14)之间的中部共同安装有间隔的支承梁(13)；所述转向电机(2)安装于支承梁(13)上。
8.如权利要求6所述的一种四足行走机器人，其特征在于：所述辅躯体(3)的结构为：包括矩形框架结构的副框架(32)，副框架(32)左右两侧梁的内侧分别间隔安装有前后方向布置的纵梁三(31)，纵梁三(31)外侧与副框架(32)侧梁之间的间隔内安装内足组件(5)；所述副框架(32)中部间隔安装有前后方向布置的纵梁四(33)，两根纵梁四(33)之间的中部共同安装有间隔的连接梁(34)，两个连接梁(34)与纵梁四(33)底面共同安装有背板(6)；所述转向电机(2)朝上的输出端与背板(6)底面固装。
9.一种权利要求6所述的四足行走机器人的行走方式，其特征在于：包括如下步骤：
外足组件(4)和内足组件(5)归零，使得两组外足组件(4)同步位于朝前位置，两组内足组件(5)同步位于朝后位置，将行走机器人放置于地面；两组外足组件(4)在动力驱动下相对于主躯体(1)同步向前运动，两组内足组件(5)在动力驱动下相对于辅躯体(3)同步向前运动，外足组件(4)和内足组件(5)的交替运动实现机器人的行走；
转向电机(2)工作，带动辅躯体(3)相对于主躯体(1)在水平面内转动，使得内足组件(5)的前行方向与机器人的正前方之间出现偏离，随着内足组件(5)和外足组件(4)的继续交替向前行走实现机器人的转向。
技术总结