波士顿动力（BD, Boston Dynamics）的产品尤其以BigDog系列四足机器人和Atlas系列仿人机器人最为出色，这两款更是BD轰动一时的代表性产品。【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析中浅析了Atlas机器人的关键液压技术，本文则详细讲述这两款机器人的液压驱动原理。
※※BigDog液压原理※※
BigDog俗称“大狗”，是一款四足仿生机器人。爬行速度最高达10km/h，最大可攀爬35度斜坡，能够适应各种不同地质环境，最大承载达50kg。
BigDog冰面行走调姿态（来自网络）
BigDog四肢均由液压驱动，每条腿有4个自由度：小腿和大腿各一个纵向自由度，分别由一个液压缸驱动；胯部有纵向和横向两个自由度，由两个液压缸驱动。因此，全身共16个自由度。
BigDog结构图（来自BD官方报告）
BigDog的液压驱动原理如下
BigDog腿部液压驱动原理简图（此图根据BD官方报告绘制）
麻雀虽小，但五脏俱全。BigDog基本具备了液压系统的所有特征：
1. 缓冲补油：蓄能器，吸收系统压力冲击和波动，补充瞬时流量提高频响。
2. 回油冷却：风冷机
3. 过滤：过滤器，为伺服系统净化液压油
4. 安全保护：安全阀，保护液压系统
5. 卸荷：卸荷阀
6. 管路连接：管路大量使用旋转接头
7. 压力调节：插装溢流阀
8. 流量监测：流量计，监测系统总流量
9. 液压力监测：压力传感器，监测液压系统控制压力
10. 油温监测：温度传感器
11. 力反馈：力传感器，监测液压缸驱动关节的力和脚部与地面的接触力
其中，发动机采用的是卡丁车上的单缸双冲程发动机
发动机（9000rpm，水冷，电启动）（来自BD官方报告）
为了提高系统频响和减小占用空间，将两级MOOG伺服阀和低摩擦密封油缸集成，油缸配有位移和力传感器。
液压驱动集成模块（来自BD官方报告）
泵是变量活塞泵，额定压力约为20.68MPa。
其它传感器∶立体视觉传感器（多目识别），线性加速度计+激光陀螺仪（姿态控制），GPS导航（室内室外导航）+激光定位器（跟踪人），关节角度传感器（姿态反馈）+关节力传感器（力反馈），地面接触力传感器（力反馈），发动机温度和转速传感等。
※※Atlas机器人液压原理※※
Atlas机器人全身有28个自由度（最新版目前未知），其下肢结构可近似看作半个BigDog，类比BigDog的液压系统可初步推断出Altas的液压驱动原理，只是两者在液压元件数量和布局上有所不同。
Atlas雪地中行走调姿（来自网络）
另外，Atlas与BigDog最大的区别在于：
1、Atlas承载重量大大减小，因而驱动功率减小，液压泵和发动机噪声也明显减小。
2、Atlas胯部的扭动比BigDog明显小。因为Atlas腰部自由度可以协助调整机体重心的位置，因而胯部并不需要很大的跨度。这也是公开的视频中只有从正面而没有从侧面推Atlas的原因。
BigDog侧面受力后位姿调整（来自网络）
Atlas正面受力后位姿调整（来自网络）
根据目前得知的资料分析，Altas全身的28个自由度均由液压驱动实现（立体视觉摄像头等的运动不计在内），具体表现在：
1. 单腿3个自由度：小腿纵向自由度，大腿纵向自由度，胯部横向自由度
2. 单脚踝2个自由度：横向和纵向自由度。通过双液压缸的联合驱动能够实现纵向、横向、斜向三种运动状态，这三种运动状态可增强行走过程中单腿支撑时腿部的运动能力。
3. 腰腹2个自由度：轴向和径向自由度
4. 单臂6个自由度：肩部轴向和径向自由度，大臂轴向和径向自由度，小臂轴向和径向自由度
5. 腕部和机械手：各1个自由度
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事实上，腿类运动执行机构和与之配套的动力系统的研发，才是波士顿动力研究的真正目的，丰田从谷歌手中收购波士顿动力的真正目的也是看中了其高精可靠的配套硬件系统！！
而这一套液压配套系统的性能已经在Atlas身上得到了最好的体现，相信后续的推广应用会让波士顿动力获益匪浅，而谷歌会为卖掉BD的决定而后悔。
THE END
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参考文献：
[1]BD官方报告《BigDog Overview》
[2]丁良宏.BigDog四足机器人关键技术分析[J]. 机械工程学报,2015,51(07):1-23.
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