CN113479273A - 一种模块化复合机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化复合机器人，包括操作臂模块、尾椎结构和可独立行走的双足模块，操作臂模块包括两个机械臂和拼接机身，尾椎结构包括多个骨式结构、钢绳组、多个连接关节、电机组和机械手。尾椎结构的两端设置有连接结构，不仅可以连接机械手实现抓取的功能，还可以作为尾椎结构为机器人增加额外的平衡控制，使机器人能够实现多种复杂环境下灵活、可靠的工作。上述机器人将足端套件和轮式部件集于一体，实现足式运动状态和轮式运动状态的自由切换，将电机置于机身并通过连杆系统传动，减轻了足端惯量、提升运动速度、降低能量消耗，该机器人可以通过各个模块的相互组合形成不同工作模式的复合机器人，从而满足不同的功能需求。

Description

一种模块化复合机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种模块化复合机器人。

背景技术

双足步行机器人---直立行走，其有着良好的自由度、动作灵活、自如、稳定。双足机器人是一种仿生类型的机器人，能够实现机器人的双足行走和相关动作。作为由机械控制的动态系统，双足机器人包含了丰富的动力学特性。在未来的生产生活中，类人型双足行走机器人可以帮助人类解决很多问题比如驮物、抢险等一系列危险或繁重的工作。

但是，现有的双足机器人稳定性差、负重能力低、速度慢的特点在一定程度上限制其发展。在单支撑阶段和腾空阶段时，双足机器人始终处于欠驱动状态中，此时机器人近乎于不可控的阶段。除稳定性差的特点外，双足机器人足端结构复杂，支撑点较少的缺点使得机器人在负重能力和运行速度等方面均表现不佳。足式机器人得足端个数越多，机器人载重能力和稳定性越强，四足机器人的载重能力和稳定性显著优于双足机器人。四足机器人模仿了动物体结构，前进速度较快且运动稳定，负载能力较强，但其功能较为单一，灵活性较差，对使用场景有一定的限制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种模块化复合机器人，能够在多种运动模式下都能保持平衡，实现多种复杂环境下灵活、可靠的工作，还能够通过不同模块的组合形成多种结构的复合机器人，从而满足不同的工作环境和功能需要。

本发明的具体方案如下:

一种模块化复合机器人，包括：操作臂模块、尾椎结构和可独立行走的双足模块；

操作臂模块包括两个机械臂和拼接机身；两个机械臂分别固定连接于拼接机身的两侧；

尾椎结构包括多个骨式结构、钢绳组、多个连接关节、电机组和机械手；骨式结构与连接关依次交替设置且转动连接；钢绳组的一端依次穿过各个连接关节，用于对骨式结构和连接关节进行串联连接，钢绳组的另一端缠绕连接于在电机组；位于尾椎结构两端的连接关节设置有连接结构；电机组用于通过钢绳组控制尾椎结构动作；

双足模块包括机身和对称安装于机身两侧的两个腿部；机身的后端和拼接机身的两端均设置有用于与尾椎结构固定连接的连接结构。

进一步地，骨式结构为球形连杆结构，包括两端的球体以及固定连接与两个球体之间的连杆；

连接关节的形状为圆台形，两端面均设有与球体形状配合的半圆形凹槽，外侧周向均匀分布有四个连接块；连接块的顶部设置有连接通孔；

钢绳组包括两条水平钢绳和两条竖直钢绳；水平钢绳和竖直钢绳穿过各个连接关节的连接通孔，将各个连接关节连接在一起；水平钢绳组用于控制尾椎结构在水平方向摆动，竖直钢绳组用于控制尾椎结构在竖直方向摆动。

进一步地，机身设置有动力轮伞齿轮、驱动电机、腿部纵向电机和腿部前向电机；驱动电机的输出轴与动力轮伞齿轮固定连接；

腿部包括大腿部、小腿部以及轮式部件；

大腿部铰接于机身与小腿部之间；

轮式部件包括同轴且固定连接的主动轮和轮接伞齿轮；主动轮转动安装于大腿部与小腿部的铰接轴；

小腿部包括支撑内筒、齿轮传动机构和足端套件；

齿轮传动机构相对转动地套设于支撑内筒；支撑内筒的顶端与大腿部铰接，底端固定安装有足端套件。

进一步地，齿轮传动机构包括小腿输出伞齿轮、小腿传动套筒和小腿输入伞齿轮；小腿传动套筒相对转动地套设于支撑内筒的外周侧，小腿传动套筒在朝向大腿部的一端固定连接有小腿输出伞齿轮，在远离大腿部的一端固定连接有小腿输入伞齿轮。

进一步地，支撑内筒的两端部设置有限位凸缘；

小腿传动套筒的内周侧设置有限位凹槽；

限位凸缘形状配合地容置于限位凹槽内。

进一步地，小腿部还包括轴承一和轴承二；

支撑内筒与小腿传动套筒通过轴承一和轴承二连接；轴承一位于支撑内筒靠近轮式部件的一端；轴承二位于支撑内筒靠近足端套件的一端。

进一步地，大腿部包括两个大腿连杆、大腿减震弹簧、阻尼杆；

两个大腿连杆相对设置，其中，一个大腿连杆与机身铰接，另一个大腿连杆与小腿部铰接；

大腿减震弹簧套设于阻尼杆，并固定连接于两个大腿连杆之间。

进一步地，双足模块包括足式运动状态和轮式运动状态；

当双足模块处于足式运动状态时，腿部纵向电机和腿部前向电机提供驱动力，通过连杆系统驱动足端套件运动；

当双足模块处于轮式运动状态时，动力轮伞齿轮与小腿输入伞齿轮啮合，主动轮接触地面；行进时，驱动电机驱动动力轮伞齿轮转动，动力轮伞齿轮通过齿轮传动机构带动轮接伞齿轮转动，轮接伞齿轮带动主动轮转动，实现机器人的运动。

进一步地，连杆系统包括连杆一、连杆二、髋关节板和小腿传动连杆；

连杆一的一端铰接于腿部纵向电机的输出轴，另一端与连杆二的一端铰接；

连杆二的另一端与髋关节板铰接；

髋关节板与腿部前向电机铰接；

小腿传动连杆与大腿连杆平行设置，且小腿传动连杆与大腿连杆均与支撑内筒铰接，并且大腿连杆与支撑内筒形成第一铰接点，小腿传动连杆和支撑内筒之间形成第二铰接点，第一铰接点位于足端套件和第二铰接点之间。

进一步地，双足模块的运动状态为轮式运动状态时，大腿部、小腿部和机身呈直角三角形结构；

大腿部和机身分别形成直角三角形的两个直角边，小腿部形成直角三角形的斜边。

有益效果：

(1)本发明的模块化复合机器人设置有操作臂模块、双足模块以及尾椎结构，通过各个模块之间的不同组合结构可以形成不同工作模式的复合机器人，从而满足不同的功能需求；通过尾椎结构不仅可以连接机械手实现抓取的功能，还可以作为机器人的尾椎结构增加额外的平衡控制功能，使机器人能够在多种运动模式下都能保持平衡，实现多种复杂环境下灵活、可靠的工作。

(2)钢绳组包括四条钢绳，分别控制尾椎结构在水平方向和竖直方向的动作，使得尾椎结构的平衡控制功能更加可靠。

(3)将腿部的足端套件和轮式部件集成在同一个机器人上，能够在不同环境下实现足式运动状态和轮式运动状态的自由切换；同时将轮式部件安装于大腿部与小腿部的铰接轴，以及将电机置于机身上并通过连杆系统传动，达到了减轻了足端惯量、提升运动速度、降低能量消耗的效果。

(4)在支撑内筒的两端设置限位凸缘，用于与小腿传动套筒的限位凹槽卡接，从而保证在有效传输动力的同时，支撑内筒和小腿传动套筒不会发生相对滑动，有利于双足机器人的稳定行进。

(5)在轮式运动状态时，机器人腿部结构呈直角三角形结构，通过减震弹簧和阻尼杆组成的弹簧阻尼元件可以达到缓震，减少行进过程中的杆向冲击力对机身和电机冲击的效果，同时能够吸收和储存能量，在行进过程中适时地释放能量，提高能量利用率。

附图说明

图1为本发明的一种模块化复合机器人的双足模块结构图；

图2为图1中双足模块的单腿正面结构图；

图3为图1中双足模块的单腿反面结构图；

图4为图1中双足模块的小腿剖面图；

图5为图1中机器人的动力传动原理图；

图6为图1中机器人的尾椎结构的剖面图；

图7为图1中机器人的尾椎结构的运动效果图；

图8为图1中机器人的尾椎结构搭载机械手结构图；

图9为图1中双足模块轮式前进时腿部构型示意图；

图10为尾椎结构的连接关节结构示意图；

图11为操作臂模块结构示意图；

图12为机器人“双足-双足”工作状态示意图；

图13为机器人“双足-操作臂-双足”工作状态示意图；

图14为机器人“双足-操作臂”工作状态示意图。

其中，1-机身，2-尾椎结构，3-小腿部，4-轮式部件，5-动力轮伞齿轮，6-驱动电机，7-腿部纵向电机，8-腿部前向电机，9-大腿连杆，10-大腿减震弹簧，11-小腿传动连杆，12-支撑内筒，13-足端套件，14-小腿输出伞齿轮，15-小腿传动套筒，16-小腿输入伞齿轮，17-轴承一，18-轴承二，19-主动轮，20-轮接伞齿轮，21-骨式结构，22-钢绳组，23-连接关节，24-电机组，25-机械手，26-连杆一，27-连杆二，28-髋关节板，29-大腿连杆组，30-中继连杆组，31-小腿连杆组，32-操作臂，33-连接机身，34-竖直钢绳，35-水平钢绳。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种模块化复合机器人，如图1所示，机器人包括：操作臂模块、尾椎结构2和可独立行走的双足模块；

如图11所示，操作臂模块包括两个机械臂32和拼接机身33，两个机械臂32分别固定连接于所述拼接机身33的两侧.

如图1所示，双足模块包括机身1和对称安装于机身1两侧的两个腿部；机身1的后端和图11所示的拼接机身33的两端均设置有用于与尾椎结构2固定连接的连接结构。在一具体实施例中，该链接结构可以是螺纹结构。

如图6所示，尾椎结构2包括多个骨式结构21、钢绳组22、多个连接关节23、如图7所示的电机组24和如图8所示的机械手25，其中机械手25为可选择结构，当需要抓取的时候可以连接机械手25，当有其他需要的时候，可以根据实际情况连接满足其他需要的其他结构。

如图6所示，骨式结构21与连接关节23交替设置且转动连接，钢绳组22的一端依次穿过连接关节23，用于将连接关节23和骨式结构21串联连接。如图7所示，钢绳组22的另一端缠绕连接于电机组24。

如图10所示，钢绳组22包括两条水平钢绳35和两条竖直钢绳34，水平钢绳35和竖直钢绳34穿过连接通孔，实现钢绳组22与连接关节23连接。水平钢绳35在电机组24上缠绕，实现控制尾椎结构2在水平方向上的运动；竖直钢绳34在电机组24上缠绕，实现控制尾椎结构2在竖直方向上的运动。

如图7所示，钢绳组22在水平方向运动状态，当尾椎结构2向水平方向左端运动时，电机组24牵引左边的水平钢绳35收紧，右边的水平钢绳35的收紧程度低于左边，实现尾椎结构2向左边摆动。同理，尾椎结构2需要在竖直方向上，朝着上方移动时，电机组24牵引上边的竖直钢绳34收紧，下方的竖直钢绳34的收紧程度低于上边，实现尾椎结构2向上摆动。

位于尾椎结构2的两端的连接关节23设置有连接结构，连接结构可以分别与机身1的后端和机械手25连接。在一具体实施例中，该连接结构可以是螺纹结构。

尾椎结构2的工作模式包括平衡模式和抓取模式；

当尾椎结构2处于平衡模式时，电机组24牵引水平钢绳和竖直钢绳，带动连接关节23、骨式结构21运动，改变尾椎结构2的姿态，从而实现机器人的质心调整，达到平衡状态。平衡模式主要作用于机器人将要倾倒的状态下，通过摆动尾椎结构2使机器人保持稳定，其运作方式如下：首先位于机器人机身1的陀螺仪检测机器人发生倾倒，将相关姿态信息传递至控制算法。之后控制算法通过机身动力学模型获得尾部质心的摆动轨迹及速度，控制尾部摆角的电机组24运动，牵引水平钢绳和竖直钢绳依次带动骨式结构21、连接关节23和机械手25运动，实现机器人质心的调整。

当尾椎结构2处于抓取模式时，电机组24牵引水平钢绳和竖直钢绳，带动尾椎结构2运动，实现机械手25的位置调整，进而抓取物体。该实施方式用于机器人抓取某个物品时，通过平衡结构运动控制末端机械手抓取物体，其运作方式如下：首先感知模块获取待抓取目标的位置信息，并将其位置和姿态信息传递至控制算法，之后位于机身的控制尾部摆角的电机组24运动，牵引水平钢绳和竖直钢绳依次带动骨式结构21、连接关节23和机械手25运动，实现机械臂末端位置的调整，最后尾部末端机械臂通过末端的夹取装置夹取目标物体，从而完成物品的抓取。

如图6所示，骨式结构21为球形连杆结构，包括两端的球体和固定连接于两个球体之间的连杆。在一优选实施例中，连接关节23的形状为圆台形，连接关节23两端面均设有半圆形凹槽，凹槽的直径与球体的直径相匹配。连接关节23的底部外侧均匀分布有4个连接块，连接块的顶部设置有连接通孔，连接通孔用于容纳钢绳组的钢绳。

如图2所示，机身1设置有动力轮伞齿轮5、驱动电机6、腿部纵向电机7和腿部前向电机8，驱动电机6的输出轴与动力轮伞齿轮5固定连接。与传统的机器人将电机置于膝关节的位置相比，本发明通过调节电机的位置，将电机设置于双足机器人的机身上，能够允许更大功率和更低能耗的电机对轮式部件进行驱动，在提升速度的同时有效降低了能量的消耗。

如图3所示，腿部包括大腿部、小腿部3以及轮式部件4。大腿部铰接于机身1与小腿部3之间；

轮式部件4包括同轴且固定连接的主动轮19和轮接伞齿轮20，主动轮19转动安装于大腿部与小腿部3的铰接轴。

如图4所示，小腿部3包括支撑内筒12、齿轮传动机构和足端套件13。齿轮传动机构相对转动地套设于支撑内筒12，支撑内筒12的顶端与大腿部铰接，底端固定安装有足端套件13。在图4所示的实施例中，齿轮传动机构包括小腿输出伞齿轮14、小腿传动套筒15和小腿输入伞齿轮16。小腿传动套筒15相对转动地套设于支撑内筒12的外周侧，小腿传动套筒15在朝向大腿部的一端固定连接有小腿输出伞齿轮14，在远离大腿部的一端固定连接有小腿输入伞齿轮16。支撑内筒12的两端部设置有限位凸缘，小腿传动套筒15的内周侧设置有限位凹槽，限位凸缘形状配合地容置于限位凹槽内，从而保证在有效传输动力的同时，支撑内筒和小腿传动套筒不会发生相对滑动，有利于双足机器人的稳定行进。

如图4所示，小腿部3还包括轴承一17和轴承二18。支撑内筒12与小腿传动套筒15通过轴承一17和轴承二18连接，轴承一17位于支撑内筒12靠近轮式部件4的一端，轴承二18位于支撑内筒12靠近足端套件13的一端。足端套件13采用点状脚(Point-foot)结构，与传统的板状足端的支撑结构相比，能够减轻足端质量。

本发明的一种模块化复合机器人的运动状态，即，双足模块的运动状态包括足式运动状态和轮式运动状态。

本发明中，机器人处于足式运动状态时，腿部纵向电机7和腿部前向电机8提供驱动力，通过连杆系统驱动足端套件13运动。具体控制机器人运动的实施步骤如下：

1)通过轨迹规划算法根据机器人质心状态和动力学模型对足端轨迹进行规划；

2)通过关节解算算法将笛卡尔坐标系下的足端轨迹转化为机身1与大腿连杆9的角度，和大腿连杆9与小腿部3的角度；

3)将大腿连杆9与小腿部3的角度通过连杆系统解算为腿部纵向电机7的角度；

4)驱动电机6驱动算法，腿部纵向电机7和腿部前向电机8提供前进动力，通过连杆系统传动，驱动足端套件13运动。

当足端套件13受到冲击时，冲击力沿杆向传递至大腿连杆9，部分杆向冲击力通过大腿减震弹簧10得以吸收。

当机器人感知周围环境多为结构化地形时，机器人由足式运动状态切换为轮式运动状态。当机器人处于轮式运动状态时，动力轮伞齿轮5与小腿输入伞齿轮16啮合主动轮19接触地面；行进时，驱动电机6驱动动力轮伞齿轮5转动，动力轮伞齿轮5通过齿轮传动机构带动轮接伞齿轮20转动，轮接伞齿轮20带动主动轮19转动，实现机器人的运动。具体为，动力轮伞齿轮5转动依次带动小腿输入伞齿轮16、小腿传动套筒15、小腿输出伞齿轮14、轮接伞齿轮20、主动轮19转动，通过控制算法实现动态平衡。

如图1和图2结构所示，在大腿部设置有两个大腿连杆9、大腿减震弹簧10、阻尼杆(图中未示出)。两个大腿连杆9相对设置，其中，一个大腿连杆9与机身铰接，另一个大腿连杆9与小腿部3铰接。大腿减震弹簧10套设于阻尼杆，并固定连接于两个大腿连杆9之间。大腿减震弹簧10、阻尼杆组成了弹簧阻尼元件，该元件在足式运动状态和轮式运动状态均可以发挥缓震和吸收存储能量的作用。

当机器人的运动状态为轮式运动状态时，大腿部、小腿部3和机身1呈直角三角形结构，大腿部和机身1形成直角三角形的两个直角边，小腿部3形成直角三角形的斜边，如图9所示。此时弹簧阻尼元件可以实现同汽车相似的减震效果，减少冲击对机身和电机的危害。在足式运动状态的阶段，弹簧阻尼元件对吸收转化大腿部的杆向冲击力起良好作用。综上所述，该弹簧阻尼元件的设计可以实现在机器人“落腿”阶段压缩储存能量，同时消耗部分能量减轻电机峰值力矩；在机器人“抬腿”阶段，舒张释放能量，进而提高能量利用率。

如图2所示，本发明的机器人的连杆系统包括连杆一26、连杆二27、髋关节板28和小腿传动连杆11。

连杆一26的一端铰接于腿部纵向电机7的输出轴，另一端与连杆二27的一端铰接。连杆二27的另一端与髋关节板28铰接，髋关节板28与腿部前向电机8铰接。小腿传动连杆11与大腿连杆9平行设置，且小腿传动连杆11与大腿连杆9均与支撑内筒12铰接，并且大腿连杆9与支撑内筒12形成第一铰接点，小腿传动连杆11和支撑内筒12之间形成第二铰接点，第一铰接点位于足端套件13和第二铰接点之间。

如图5所示，展示的是本发明的连杆系统动力传动原理，其中包括了大腿连杆组29、中继连杆组30和小腿连杆组31，在具体的实施例中，这些连杆组并不全是简单的连杆组合，实际是通过把机器人的部分腿部和机身结构简化成了连杆的形式，从而便于本领域的技术人员更好地理解本发明的机器人的动力传输原理。例如，大腿连杆组29包括连杆一26、连杆二27，但实际实施的过程中，腿部纵向电机7和腿部前向电机8之间也是可以有连杆存在的，只是图5中没有展示出来。而中继连杆组30则是有髋关节板28简化而来，小腿连杆组31则是简化了包括大腿部的大腿连杆9和小腿传动连杆11的结构。图5所展示的连杆系统原理图，只是一种举例的方式，用于说明本发明的动力传输过程和传输方式，并用于限定具体的特征，在具体实施过程中，可以根据实际情况对连杆系统进行调整。

在一优选实施例中，机身1的材料为铝合金，连杆系统的材料为碳纤维。采用铝合金和碳纤维来制作机器人的腿部结构件，类似于人类的骨骼，从而支撑机器人的整体。用轻型、有一定强度的铝合金材料来制作机器人的机身和髋关节板，模拟人类的髋关节从而支持机器人的行走与稳定。

本发明的模块化复合机器人可以组合形成多种结构和不同工作模式，如：“双足-双足”复合工作模式、“双足-操作臂”复合工作模式和“双足-操作臂-双足”复合工作模式；

如图12所示，“双足-双足”复合工作模式为两个双足模块组合模式，一个尾椎结构2的两端分别连接两个双足模块的螺纹结构，实现模块化复合机器人四足行走。具体过程为：两双足模块尾部相连形成四足机器人，以此达到提高稳定性和负重的目的。当向机器人发出负重请求时，机器人会完成下列动作：1.双足机器人会寻找其他空闲并有使用权的双足机器人，并向该机器人发出四足合作请求；2.双足机器人即双足模块通过激光雷达和视觉影响完成相对定位，路径规划和控制算法依据周边环境和机身动力学模型控制机器人到达拼接位置；3.控制尾椎结构2，使尾椎末端与机身1接触，机身1捕获尾椎末端并锁定；4.切换至四足步态，完成四足行走。

如图14所示，“双足-操作臂”复合工作模式为一个双足模块和一个操作臂模块组合模式，双足模块的机身1的顶面与操作臂模块的拼接机身33的底面并排拼接，一条尾椎结构2的两端分别连接双足模块的螺纹结构和操作臂模块的后端的螺纹结构，实现模块化复合机器人双足行走、双臂抓取的功能。具体过程为：一个双足模块和操作臂模块相连形成机器人，以此达到在双足情况下实现复杂操作的目的。当向机器人发出“双足机械臂操作”请求时，机器人会完成下列动作：1.双足机器人即双足模块会寻找其他空闲并有使用权的操作臂机器人即操作臂模块，并向该机器人发出“双足机械臂操作”合作请求；2.双足机器人通过激光雷达和视觉影响完成相对定位，路径规划和控制算法依据周边环境和机身动力学模型控制机器人到达操作臂机器人拼接位置；3.双足机器人调低机身高度，“钻”进操作臂机器人下方，“顶”起操作臂机器人；4.控制尾椎结构2，使尾椎末端与操作臂机器人的拼接机身33接触，拼接机身33捕获尾椎末端并锁定；4.切换至包含机械臂的双足步态，完成双足行走。

如图13所示，“双足-操作臂-双足”复合工作模式为两个双足模块和一个操作臂模块组合模式，两个双足模块通过两条尾椎结构2分别与一个操作臂模块的两端连接，实现模块化复合机器人四足行走、双臂抓取的功能。具体过程为：在“双足—双足”机器人中间插入含有尾椎装置的操作臂模块形成四足机器人，以此实现复杂操作。当向机器人发出“机械臂操作”请求时，机器人会完成下列动作：1.双足模块会寻找其他空闲并有使用权的双足模块和操作臂模块，并向这些机器人即模块发出“机械臂操作”合作请求；2.双足模块通过激光雷达和视觉影响完成相对定位，两台双足机器人即双足模块分别通过路径规划和控制算法依据周边环境和机身动力学模型控制机器人到达操作臂机器人前后的拼接位置(该过程之中操作臂模块不发生移动)；3.分别控制双足机器人即双足模块和操作臂机器人即操作臂模块的尾椎结构2，使尾椎末端与机身和拼接机身接触，机身和拼接机身捕获尾椎末端并锁定；4.切换至四足步态，完成四足行走，并通过操作臂进行抓取。

以上的具体实施例仅描述了本发明的设计原理，该描述中的部件形状，名称可以不同，不受限制。所以，本发明领域的技术人员可以对前述实施例记载的技术方案进行修改或等同替换；而这些修改和替换未脱离本发明创造宗旨和技术方案，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模块化复合机器人，其特征在于，包括：操作臂模块、尾椎结构(2)和可独立行走的双足模块；

所述操作臂模块包括两个机械臂(32)和拼接机身(33)；所述两个机械臂(32)分别固定连接于所述拼接机身(33)的两侧；

所述尾椎结构(2)包括多个骨式结构(21)、钢绳组(22)、多个连接关节(23)、电机组(24)和机械手(25)；所述骨式结构(21)与所述连接关节(23)依次交替设置且转动连接；所述钢绳组(22)的一端依次穿过各个所述连接关节(23)，用于对所述骨式结构(21)和所述连接关节(23)进行串联连接，所述钢绳组(22)的另一端缠绕连接于所述电机组(24)；所述电机组(24)用于通过所述钢绳组(22)控制所述尾椎结构(2)动作；

所述双足模块包括机身(1)和对称安装于所述机身(1)两侧的两个腿部；

位于所述尾椎结构(2)两端的连接关节(23)、所述机身(1)的端部、以及所述拼接机身(33)的两端均设置有连接结构。

2.如权利要求1所述的模块化复合机器人，其特征在于，所述骨式结构(21)为球形连杆结构，包括两端的球体以及固定连接于两个所述球体之间的连杆；

所述连接关节(23)的形状为圆台形，两端面均设有与所述球体形状配合的半圆形凹槽，外侧周向均匀分布有四个连接块；所述连接块的顶部设置有连接通孔；

所述钢绳组(22)包括两条水平钢绳(35)和两条竖直钢绳(34)；所述水平钢绳(35)和所述竖直钢绳(34)穿过各个所述连接关节(23)的所述连接通孔，将各个所述连接关节(23)连接在一起；两条所述水平钢绳(35)用于控制所述尾椎结构(2)在水平方向的摆动，两条所述竖直钢绳(34)用于控制所述尾椎结构(2)在竖直方向的摆动。

3.如权利要求2所述的模块化复合机器人，其特征在于，所述机身(1)设置有动力轮伞齿轮(5)、驱动电机(6)、腿部纵向电机(7)和腿部前向电机(8)；所述驱动电机(6)的输出轴与所述动力轮伞齿轮(5)固定连接；

所述腿部包括大腿部、小腿部(3)以及轮式部件(4)；

所述大腿部铰接于所述机身(1)与所述小腿部(3)之间；

所述轮式部件(4)包括同轴且固定连接的主动轮(19)和轮接伞齿轮(20)；所述主动轮(19)转动安装于所述大腿部与小腿部(3)的铰接轴；

所述小腿部(3)包括支撑内筒(12)、齿轮传动机构和足端套件(13)；

所述齿轮传动机构相对转动地套设于所述支撑内筒(12)；所述支撑内筒(12)的顶端与所述大腿部铰接，底端固定安装有所述足端套件(13)。

4.如权利要求3所述的模块化复合机器人，其特征在于，所述齿轮传动机构包括小腿输出伞齿轮(14)、小腿传动套筒(15)和小腿输入伞齿轮(16)；所述小腿传动套筒(15)相对转动地套设于所述支撑内筒(12)的外周侧，所述小腿传动套筒(15)在朝向所述大腿部的一端固定连接有所述小腿输出伞齿轮(14)，在远离所述大腿部的一端固定连接有所述小腿输入伞齿轮(16)。

5.如权利要求4所述的模块化复合机器人，其特征在于，所述支撑内筒(12)的两端部设置有限位凸缘；

所述小腿传动套筒(15)的内周侧设置有限位凹槽；

所述限位凸缘形状配合地容置于所述限位凹槽内。

6.如权利要求4所述的模块化复合机器人，其特征在于，所述小腿部(3)还包括轴承一(17)和轴承二(18)；

所述支撑内筒(12)与小腿传动套筒(15)通过轴承一(17)和轴承二(18)连接；所述轴承一(17)位于所述支撑内筒(12)靠近所述轮式部件(4)的一端；所述轴承二(18)位于所述支撑内筒(12)靠近所述足端套件(13)的一端。

7.如权利要求3所述的模块化复合机器人，其特征在于，所述大腿部包括两个大腿连杆(9)、大腿减震弹簧(10)、阻尼杆；

两个所述大腿连杆(9)相对设置，其中，一个大腿连杆(9)与所述机身铰接，另一个大腿连杆(9)与所述小腿部(3)铰接；

所述大腿减震弹簧(10)套设于所述阻尼杆，并固定连接于两个所述大腿连杆(9)之间。

8.如权利要求4所述的模块化复合机器人，其特征在于，所述双足模块包括足式运动状态和轮式运动状态；

当所述双足模块处于足式运动状态时，腿部纵向电机(7)和腿部前向电机(8)提供驱动力，并通过连杆系统驱动足端套件(13)运动；

当所述双足模块处于轮式运动状态时，所述动力轮伞齿轮(5)与小腿输入伞齿轮(16)啮合，所述主动轮(19)接触地面；行进时，所述驱动电机(6)驱动所述动力轮伞齿轮(5)转动，所述动力轮伞齿轮(5)通过所述齿轮传动机构带动轮接伞齿轮(20)转动，所述轮接伞齿轮(20)带动所述主动轮(19)转动，实现机器人的运动。

9.如权利要求8所述的模块化复合机器人，其特征在于，所述连杆系统包括连杆一(26)、连杆二(27)、髋关节板(28)和小腿传动连杆(11)；

所述连杆一(26)的一端铰接于所述腿部纵向电机(7)的输出轴，另一端与所述连杆二(27)的一端铰接；

所述连杆二(27)的另一端与所述髋关节板(28)铰接；

所述髋关节板(28)与所述腿部前向电机(8)铰接；

所述小腿传动连杆(11)与所述大腿连杆(9)平行设置，且所述小腿传动连杆(11)与所述大腿连杆(9)均与所述支撑内筒(12)铰接，并且所述大腿连杆(9)与所述支撑内筒(12)形成第一铰接点，所述小腿传动连杆(11)和所述支撑内筒(12)之间形成第二铰接点，所述第一铰接点位于所述足端套件(13)和所述第二铰接点之间。

10.如权利要求8所述的模块化复合机器人，其特征在于，所述双足模块处于轮式运动状态时，所述大腿部、所述小腿部(3)和所述机身(1)呈直角三角形结构；

所述大腿部和所述机身(1)分别形成直角三角形的两个直角边，所述小腿部(3)形成直角三角形的斜边。

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