本实用新型涉及智能机器人领域，特别涉及一种用于构建模块化机器人的子单元模块。
背景技术：
随着科学技术的发展，机器人已经在多个行业进行使用。而模块化的机器人由模块单元组成，凭借其形态可塑，功能可变的优势，成为了近年研究的热点。而现有的模块化机器人结构较为复杂，制造时较为麻烦。
因此，如何提供一种结构简单的模块化的机器人，就成了机器人领域的需求。
技术实现要素：
为克服现有的模块化的机器人结构复杂的技术问题，本实用新型提供了一种用于构建模块化机器人的子单元模块。
本实用新型解决技术问题的方案是提供一种用于构建模块化机器人的子单元模块，所述子单元模块包括第一壳体、第二壳体和多级轴承组件，所述多级轴承组件包括多级轴承件内圈、多级轴承件外圈和中圈组件，所述中圈组件被夹持在多级轴承件内圈和多级轴承件外圈之间，所述中圈组件能相对多级轴承件内圈和多级轴承件外圈转动，所述第一壳体和多级轴承件外圈连接，所述第二壳体和中圈组件连接，所述子单元模块接受外力使第一壳体和第二壳体之间相对旋转。
优选地，所述子单元模块还包括主电路板、马达和伞齿轮，所述主电路板和马达都和多级轴承件内圈连接，所述马达位于主电路板靠近第一壳体的一侧，所述伞齿轮和马达的旋转轴连接，所述伞齿轮和中圈组件啮合，所述马达和主电路板电性连接，所述马达可驱动中圈组件转动。
优选地，所述中圈组件包括转动环和多个轴承，所述轴承和所述多级轴承件内圈、多级轴承件外圈滚动接触，所述转动环呈圆环形，所述转动环的侧面上开设多个凹槽，所述转动环把所述轴承连接，所述转动环远离第二壳体的端面上，并靠近转动环中心的边沿设置一圈呈圆形的转动齿，所述转动齿和齿轮伞啮合。
优选地，所述多级轴承件内圈呈圆环形，所述多级轴承件内圈的外侧面上设置凸棱，所述多级轴承件内圈远离第一壳体的一端设置远离多级轴承件内圈中心的凸沿。
优选地，所述子单元模块还包括旋转导电组件，所述旋转导电组件包括相对设置的固定端和旋转端，所述旋转端能相对固定端转动，所述固定端和多级轴承件内圈连接，所述旋转端和第二壳体连接。
优选地，所述旋转导电组件包括导电环，导电环座和连接架，所述导电环座套设在导电环上并把导电环固定在第一壳体上，所述导电环远离第一壳体的一端通过连接架和第二壳体连接，所述导电环座位于固定端，所述连接架位于旋转端。
优选地，所述子单元模块还包括角度测量装置，所述角度测量装置包括转动轴和感测器，所述感测器和多级轴承件内圈连接，所述转动轴包括相对的第一端和第二端，所述转动轴第二端穿过所述旋转导电组件并和旋转端连接，所述转动轴第一端和感测器连接，所述第二壳体相对第一壳体转动时带动转动轴转动，所述第二壳体的转动被感测器感测。
优选地，所述子单元模块还包括八个对接件和四个衔接件；所述第二壳体上开设有四个对接孔，所述每两个对接件设置在一个对接孔相对的边沿，所述衔接件从所述对接孔显露，所述衔接件的边沿分别和连接架和中圈组件连接，所述子单元模块有多个时，其中两个所述子单元模块连接时，一子单元模块的对接件和另一子单元模块的衔接件卡合连接，两个子单元模块的衔接件实现电性连接和/或信号传递。
优选地，所述子单元模块还包括安装架、八个对接件和四个衔接件；所述第一壳体上开设有四个对接孔，所述每个两对接件设置在一个对接孔相对的边沿，所述衔接件从所述对接孔显露，所述安装架和多级轴承件内圈连接；所述衔接件的边沿分别和安装架、多级轴承件外圈连接，所述子单元模块有多个时，其中两个所述子单元模块连接时，一子单元模块的对接件和另一子单元模块的衔接件卡合连接，两个子单元模块的衔接件实现电性连接和/或信号传递。
与现有技术相比，本实用新型的子单元模块包括第一壳体、第二壳体和多级轴承组件，所述第一壳体和第二壳体通过多级轴承组件可转动连接，子单元模块结构简单，很容易实现相对转动，且两壳体转动时相对摩擦力低。
本实用新型的多级轴承组件包括多级轴承件内圈、多级轴承件外圈和中圈组件，所述中圈组件被夹持在多级轴承件内圈和多级轴承件外圈之间，所述中圈组件能相对多级轴承件内圈和多级轴承件外圈转动，所述第一壳体和多级轴承件外圈连接，所述第二壳体和中圈组件连接，所述子单元模块接受外力使第一壳体和第二壳体之间相对旋转，多级轴承组件结构简单，容易制作。
本实用新型的中圈组件包括转动环和多个轴承，所述轴承和所述多级轴承件内圈、多级轴承件外圈滚动接触，所述转动环呈圆环形，所述转动环的侧面上开设多个凹槽，所述转动环把所述轴承连接，所述转动环远离第二壳体的端面上，并靠近转动环中心的边沿设置一圈呈圆形的转动齿，所述转动齿和齿轮伞啮合，中圈组件结构合理，作为动力传递组件，自身实现旋转功能。
本实用新型的多级轴承件内圈呈圆环形，所述多级轴承件内圈的外侧面上设置凸棱，所述多级轴承件内圈远离第一壳体的一端设置远离多级轴承件内圈中心的凸沿，进一步减小多级轴承件内圈和中圈组件之间的摩擦力，且凸沿阻挡中圈组件的轴向移动。
本实用新型的子单元模块还包括旋转导电组件，所述旋转导电组件包括相对设置的固定端和旋转端，所述旋转端能相对固定端转动，所述固定端和多级轴承件内圈连接，所述旋转端和第二壳体连接，在第一壳体和第二壳体相对旋转时，不会因转动而造成绕断其中导线的情形。
本实用新型的子单元模块还包括角度测量装置，所述角度测量装置包括转动轴和感测器，所述感测器和多级轴承件内圈连接，所述转动轴包括相对的第一端和第二端，所述转动轴第二端穿过所述旋转导电组件并和旋转端连接，所述转动轴第一端和感测器连接，所述第二壳体相对第一壳体转动时带动转动轴转动，所述第二壳体的转动被感测器感测，子单元模块结构简单，容易制作，且子单元模块是转动来进行动作，第一壳体和第二壳体转动时能被测量角度，测量角度精确，提高子单元模块运行的准确性和实用性。
【附图说明】
图1是本实用新型模块化机器人的各模块的立体结构示意图。
图2是本实用新型模块化机器人的子单元模块的俯视结构示意图。
图3是本实用新型模块化机器人的子单元模块的爆炸结构示意图。
图4是本实用新型模块化机器人的多级轴承组件的爆炸结构示意图。
图5是本实用新型模块化机器人的中圈组件的爆炸结构示意图。
图6是本实用新型模块化机器人的多级轴承组件和连接圈的爆炸结构示意图。
图7是本实用新型模块化机器人的驱动组件的立体结构示意图。
图8是本实用新型模块化机器人的第一壳体的爆炸结构示意图。
图9是本实用新型模块化机器人的子单元模块的爆炸结构示意图。
图10是本实用新型模块化机器人的衔接件的立体结构示意图。
图11是本实用新型模块化机器人的衔接件的爆炸结构示意图。
图12是本实用新型模块化机器人的定位壳的立体结构示意图。
图13是本实用新型模块化机器人的定位壳另一视角的立体结构示意图。
图14是本实用新型模块化机器人的弹性导电组件的爆炸结构示意图。
图15是本实用新型模块化机器人的保护壳的立体结构示意图。
图16是本实用新型模块化机器人的角度测量装置的爆炸结构示意图。
图17是本实用新型模块化机器人的转动轴的立体结构示意图。
图18A是本实用新型模块化机器人的感测器的立体结构示意图。
图18B是本实用新型模块化机器人的感测器的测量原理示意图。
图19是本实用新型模块化机器人的转动轴和旋转导电组件配合连接的立体结构示意图。
图20是本实用新型模块化机器人的旋转导电组件的爆炸结构示意图。
图21是本实用新型模块化机器人的导电环的内部结构示意图。
图22是本实用新型模块化机器人的刷丝组件的立体结构示意图。
图23是本实用新型模块化机器人的刷丝的立体结构示意图。
图24是本实用新型模块化机器人的滑环体的立体结构示意图。
图25是本实用新型模块化机器人的提示件的电路模块结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1，本发明提供一种模块化机器人(未标号)，模块化机器人是由标准的相互独立的各模块组成，每个模块有驱动部分、动力源等，不同的机器人模块组合在一起，由一个控制系统控制，构成本发明所述的模块化机器人。模块化机器人可以由同一种机器人模块组合，也可以由多种不同机器人模块组合。在本发明的实施例中，模块化机器人包括两种机器人模块，分别是：用于构建模块化机器人的单元模块(下面简称单元模块)1和轮子2。单元模块1和轮子2都包括对接部14，单元模块1和轮子2通过对接部14可拆卸式连接。在连接后，对接部14之间可以同时实现机械连接，电性导通和传递信号。优选地，单元模块1可以发出控制信号控制轮子2转动。可以理解，模块化机器人还可以包括其他模块，本发明不限定只用了两种模块，其只要运用了本发明保护的技术方案，均落入本发明保护的范围内。可以理解，本发明还可以包括控制终端，控制终端与单元模块1和/或轮子2无线连接，以控制单元模块1 和/或轮子2。控制终端可发送信号给模块化机器人模块。控制终端、单元模块1和轮子2组成模块化机器人控制系统。可以理解，控制终端也可以作为机器人模块的一部分。
轮子2内设置电机，电机和轮子2的对接部14电性连接。轮子2的对接部14和单元模块1的对接部14结构相同，后面会详细说明对接部14结构，此处不再说明。
单元模块1包括用于构建模块化机器人的主单元模块(下面简称主单元模块)30和用于构建模块化机器人的子单元模块 (下面简称子单元模块)10，主单元模块30和子单元模块10 也都包括一个或多个对接部14。主单元模块30和子单元模块 10间的对接部14可拆卸式连接时，两对应的对接部14之间同时实现电性导通，主单元模块30、子单元模块10和轮子2之间可以相互可拆卸连接，利用多个轮子2，子单元模块10和主单元模块30可以构建不同中组合方式、实现不同功能的模块化机器人。控制终端可发送信号给子单元模块10。控制终端给子单元模块发送信号时，控制终端先发送信号给主单元模块30，主单元模块30再发送信号给子单元模块10；或控制终端直接发送信号给子单元模块10。
主单元模块30包括通信主模块(图未示)、电源(图未示) 和对接部14，电源和对接部14、通信主模块电性连接，主单元模块30通过对接部14与子单元模块10和/或轮子2连接。主单元模块30还包括充电口和指示灯，充电口和指示灯都和电源电性连接。充电口用于给电源充电，指示灯用于指示不同的状况，如电源在充电时，指示灯显示绿色，电源快没电时，指示灯显示红色，主单元模块30联网时，指示灯闪烁等。可以理解，指示灯可以有一个，也可以有多个。在本发明中，多个即为“至少两个”。
请一并参阅图2和图3，子单元模块10相对设置的两个子模块，两个子模块可相对旋转，每一子模块上设置至少一个或两个对接部14。现定义两个子模块旋转轴所在的平面为旋转面，则子单元模块10的对接部14倾斜于旋转面。两个子模块的可以是各种形状，两个子模块的形状可以一致或不一致，如一个为圆台形，一个呈半球形。只要不同的子单元模块10间通过对接部14连接后，子单元模块10的两个子模块在旋转时，子单元模块10不和与其连接的另一子单元模块10发生干涉即可。子单元模块10相对设置的两个子模块相对旋转，可使与其连接的其他机器人模块转动，从而变换空间位置。为了进一步说明子单元模块10的结构，下面以子单元模块10的形状为球形进行说明，球形只是较佳的实施例，但并不用于限定本发明。
子单元模块10包括相对设置的第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11和第二壳体12可转动连接，子单元模块10还包括提示件13、多级轴承组件15、驱动组件16、连接圈17、安装架18、旋转导电组件19和角度测量装置101。第一壳体11和第二壳体12转动连接界定一容置空间，多级轴承组件15、驱动组件16、连接圈17、安装架18、旋转导电组件19和角度测量装置101都设置在容置空间内。对接部14至少有两个，第一壳体11和第二壳体12上分别都各设置至少一个对接部14。优选第一壳体11和第二壳体12上分别都各设置至少两个对接部14。多级轴承组件15设置在容置空间中并位于第一壳体11和第二壳体12在可转动连接的接触面处，驱动组件16和多级轴承组件15连接，第一壳体11和多级轴承组件15连接，安装架18 和多级轴承组件15连接并位于多级轴承组件15远离第二壳体 12的一侧，安装架18和第一壳体11连接；连接圈17和多级轴承组件15连接，第二壳体12和连接圈17连接，角度测量装置 101、旋转导电组件19都和多级轴承组件15连接并设置在多级轴承组件15远离第一壳体11的一侧，角度测量装置101、旋转导电组件19都和驱动组件16电性连接，角度测量装置101穿过旋转导电组件19，角度测量装置101和旋转导电组件19远离第一壳体11的一端连接，旋转导电组件19和第二壳体12连接。提示件13设置于第一壳体11上和第二壳体12接触的边沿上；和/或提示件13设置于第二壳体12上与第一壳体11接触的边沿上。可以理解，提示件13也可以设置在第一壳体上和/或第二壳体上的其他部位。可以理解，子单元模块10有多个时，子单元模块10的第一壳体11和第二壳体12可逐个相对转动，或子单元模块10的第一壳体11和第二壳体12同时相对转动。可以理解，子单元模块10可以包括电源，电源设置在容置空间内，电源和主电路板161电性连接。
请一并参阅图4和图5，多级轴承组件15包括多级轴承件内圈151、多级轴承件外圈153和中圈组件155，中圈组件155 套设在多级轴承件内圈151上，中圈组件155被多级轴承件内圈151和多级轴承件外圈153夹在中间，中圈组件155能相对多级轴承件外圈153和多级轴承件内圈151转动。优选地，多级轴承件内圈151和多级轴承件外圈153连接，中圈组件155 能相对多级轴承件外圈153、多级轴承件内圈151转动。其中，多级轴承件内圈151和驱动组件16、旋转导电组件19、角度测量装置101连接，多级轴承件内圈151并依次通过安装架18、对接部14和多级轴承件外圈153连接，多级轴承件外圈153还和第一壳体11连接；驱动组件16和中圈组件155啮合，以驱动中圈组件155转动；中圈组件155和连接圈17连接，连接圈 17和第二壳体12连接，连接圈17通过对接部14和旋转导电组件19远离第一壳体11的一端连接。可以理解，子单元模块10 也能接受外力，外力使第一壳体11和第二壳体12之间相对旋转，此时第二壳体12带动中圈组件155相对多级轴承件内圈151 和多级轴承件外圈153相对转动。多级轴承组件15的材质优选为赛钢(又称为：聚甲醛，英文名称polyformaldehyde，简称 POM)，其抗热强度、弯曲强度、耐疲劳性强度高，耐磨，且带自润滑性能，
多级轴承件内圈151大致呈圆环形，多级轴承件内圈151 的外侧面上设置凸棱1511，所述多级轴承件内圈151远离第一壳体11的一端设置远离多级轴承件内圈151中心的凸沿1513，多级轴承件内圈151靠近第一壳体11的一端设置马达安装部 1515。凸棱1511的宽度D为1-3mm，优选为1.5-2.5mm，所有凸棱1511均匀分布在一个圆周上。凸棱1511之间的间隙为 0.2-1.5mm，优选为0.3-1mm。凸棱1511的设置，使中圈组件 155和多级轴承件内圈151之间的摩擦力更小。优选地，凸沿 1513朝远离第一壳体11的方向倾斜，以使凸沿1513和中圈组件155更好的接触，且凸沿1513阻挡中圈组件155沿多级轴承件内圈151轴向方向移动。可以理解，多级轴承件内圈151上也可设置相应的隔板或者连接板等，以便于连接子单元模块10 的其他部件，如便于和多级轴承件外圈153连接。优选地，多级轴承件内圈151的材质为赛钢，能使多级轴承件内圈151的寿命提高，且使中圈组件155和多级轴承件内圈151转动更加顺畅，使中圈组件155和多级轴承件内圈151之间的摩擦力很小。
请继续参阅图5，中圈组件155包括转动环1551和多个轴承1555，轴承1555和所述多级轴承件内圈151的凸沿1513、多级轴承件外圈153滚动接触，转动环1551把多个轴承1555 连接在一起，轴承1555能相对转动环1551转动，同时转动环 1551套设在多级轴承件内圈151上。可以理解，轴承1555的外圈和所述多级轴承件内圈151的凸沿1513、多级轴承件外圈153 至少之一滚动接触。
转动环1551优选呈圆环形，转动环1551的侧面上开设多个凹槽1553，凹槽1553的数量和轴承1555的数量对应，轴承 1555安装在凹槽1553内。凹槽1553贯通转动环1551的两端面，以使轴承1555能和多级轴承件内圈151的凸沿1513、多级轴承件外圈153接触。优选地，转动环1551的侧面倾斜，也使转动环1551侧面上安装的轴承1555倾斜，使轴承1555的外圈更好的和多级轴承件内圈151的凸沿1513接触，也使连接圈17更好的和中圈组件155的转动环1551连接。转动环1551远离第二壳体12的端面上，并靠近转动环1551中心的边沿设置一圈呈圆形的转动齿1557，转动齿1557和驱动组件16啮合。优选地，转动环1551的材质为赛钢。
轴承1555的种类不做限定。优选地，轴承1555均匀分布在转动环1551的侧面。轴承1555外圈的直径为3-12mm，优选为4-8mm。
多级轴承件外圈153大致呈圆环形，多级轴承件外圈153 沿轴向方向开设环形容置槽1531，以为其他部件的安装提供位置，如便于安装架18和多级轴承件外圈153连接。多级轴承件外圈153在轴向方向上还设置马达防护部1535。在多级轴承件外圈153和多级轴承件内圈151连接时，马达防护部1535和马达安装部1515的位置相匹配。多级轴承件外圈153的侧壁上还开设至少两个卡口1533，卡口1533用于和第一壳体11扣合连接。优选地，卡口1533均匀分布在多级轴承件外圈153的侧面。优选地，多级轴承件外圈153的材质为赛钢。
请参阅图6，连接圈17设置在多级轴承组件15远离第一壳体11的一侧，连接圈17和中圈组件155连接。连接圈17大致呈圆环形，连接圈17的侧壁上开设多个卡口，连接圈17上的卡口和多级轴承件外圈153上的卡口1533相同。优选地，连接圈17上的卡口均匀分布在连接圈17的侧壁上。可以理解，连接圈17可以省略，连接圈17省略设置时，第二壳体12直接和中圈组件155的转动环1551连接。
请参阅图7，驱动组件16包括主电路板161、马达163和伞齿轮1631。主电路板161和马达163都和转动环1551连接，且马达163位于主电路板161靠近第一壳体11的一侧，即马达 163设置在转动环1551的马达安装部1515，且多级轴承件外圈 153的马达防护部1535把马达163旋转轴部分防护。马达163 还和主电路板161电性连接，伞齿轮1631和马达163的旋转轴连接，伞齿轮1631和中圈组件155的转动环1551上的转动齿 1557啮合。在马达163转动时带动伞齿轮1631转动，伞齿轮 1631驱动转动环1551转动，转动环1551上的轴承1555和多级轴承件内圈151的凸沿1513滚动接触，转动环1551上的轴承 1555和多级轴承件外圈153滚动接触，转动环1551带动与转动环1551连接的连接圈17、第二壳体12等转动。可以理解，在使用者用外力使第一壳体11和第二壳体12相对转动时，中圈组件155带动马达163的转动轴转动。
主电路板161上集成有子单元模块10的功能所需的元器件，如主电路板161包括信号接收模块以接收其他子单元模块 10或者主单元模块30的通信主模块发来的信号，如主电路板 161还包括控制电路，如中央处理器，以控制其他模块或元器件的工作运行。主电路板161的控制电路可接收其他机器人模块的控制信号以控制子单元模块10的第一壳体11和第二壳体12 的相对旋转。控制电路通过对接部14接收控制信号或控制电路接收无线控制信号，以控制马达163驱动多级轴承组件15转动。可以理解，在其他元件与主电路板161电性连接时，则会与控制电路电性连接。
请一并参阅图8和图9，安装架18设置在马达163远离第二壳体12的一侧，安装架18和多级轴承件内圈151连接。安装架18的材质优选为塑料。
第一壳体11大致呈半球形，其上开设对接孔115。对接孔 115的孔壁倾斜，优选为对接孔115从靠近子单元模块10中心的一端向远离子单元模块10中心的一端的直径逐渐变大。优选地，对接孔115的孔壁呈弧形倾斜。第一壳体11和多级轴承件外圈153连接的部位设置楔形凸起113，楔形凸起113的数量和位置与多级轴承件外圈153的卡口1533位置和数量相对应。第一壳体11和多级轴承件外圈153连接时，楔形凸起113卡合进卡口1533中，以使第一壳体11和卡口1533卡合连接。卡合连接后，楔形凸起113和卡口1533都在子单元模块10内部，故能防止子单元模块10被轻易拆开，对子单元模块10的内部结构起一定的保密性和防护性。可以理解，楔形凸起113和卡口1533的位置可以交换，不影响卡合功能。第一壳体11和第二壳体12接触的接触面上开设让位区111，让位区111用于安装提示件13，从而提示件13不会和其他元件发生干涉。可以理解，提示件13也可以设置在第一壳体11上的其他位置，优选靠近对接部14设置。提示件13也可以设置在第一壳体11的对接部 14上。子单元模块10需要通过对接部14与其他子单元模块10 或主单元模块30或轮子2连接时，靠近对接部14的提示件或对接部14上的提示件13发光。提示件13优选为灯带，也可以为一个或多个指示灯，如LED灯，从而提示件13可以发光。
第二壳体12的结构和第一壳体11的结构相同，如第二壳体12上也设置对接孔115，第一壳体11和连接圈17连接的部位设置楔形凸起113，第二壳体12和第一壳体11接触的接触面上开设让位区111用以安装提示件13，本发明不再进一步阐述。可以理解，提示件13也可以设置在第二壳体12上的其他位置，优选靠近对接部14设置。提示件13也可以设置在第二壳体12 的对接部14上。子单元模块10需要通过对接部14与其他子单元模块10或主单元模块30或轮子2连接时，靠近对接部14的提示件或对接部14上的提示件13发光。
对接部14用于机械连接和电性连接两相邻的机器人模块，一对接部14包括两个对接件141和一个衔接件142。现说明第一壳体11上的对接部14的结构和连接位置。对接件141设置在第一壳体11上，衔接件142间接和第一壳体11连接。具体的，两对接件141设置在一对接孔115的边沿，一衔接件142 从一对接孔115显露。衔接件142的边沿分别和安装架18、多级轴承件外圈153连接。可以理解，提示件13也可以设置在对接件141和/或衔接件142上。优选地，第一壳体11上设置四个对接部14，即设置八个对接件141，四个衔接件142。四个对接部14在第一壳体11上均匀分布。
对接件141从和对接孔115孔壁连接的端部向远离对接孔 115孔壁的端部逐渐变薄。优选地，对接件141朝向子单元模块 10中心的一侧设置凹点1411，具体的，对接件141从远离对接孔115孔壁的端部，并朝向逐渐变薄子单元模块10中心的一侧设置凹点1411，凹点1411用于和衔接件142卡合。
请一并参阅图10和图11，衔接件142包括内壳143定位壳 144和弹性导电组件145。内壳143的边沿分别和安装架18、多级轴承件外圈153连接，定位壳144和内壳143连接并把弹性导电组件145夹在中间，弹性导电组件145和内壳143连接，弹性导电组件145还部分从定位壳144穿过，所述弹性导电组件145从对接孔115显露。子单元模块10和另一子单元模块10 连接时，一子单元模块10的对接件141卡合在另一子单元模块10衔接件142的定位壳144上实现机械连接，一子单元模块10 的弹性导电组件145和另一子单元模块10的弹性导电组件145 接触实现电性连接。
内壳143上大致呈圆形。内壳143在对接孔115显露的端面向朝向子单元模块10中心的方向凹陷，以更利于对接部14 彼此之间的卡合。内壳143上开设卡槽1431，以和定位壳144 卡合连接。卡槽1431至少有两个，优选为三个或四个，定位壳 144和内壳143卡合的更稳固。优选地，卡槽1431的位置不对称设置，从而定位壳144和内壳143连接时，定位壳144只能从一个位置和内壳143连接，起到防呆作用。可以理解，内壳 143上也可以设置其他孔或槽等结构，以安装固定弹性导电组件 145。
请一并参阅图12和图13，定位壳144朝向内壳143的一端上设置卡爪1441，卡爪1441的位置和数量与卡槽1431的位置和数量相匹配。定位壳144沿其轴线方向开设贯穿的通孔1442，通孔1442的侧壁上开设定位槽1448，定位槽1448连通到靠近内壳143的端面，定位壳144的侧面上设置弧形限位部1443和缺口1444，所述弧形限位部1443和所述缺口1444连通。一子单元模块10的对接件141和另一子单元模块10的衔接件142 卡合连接时，对接件141从所述缺口1444进入所述弧形限位部 1443，对接件141被弧形限位部1443限制位置。
通孔1442用于供弹性导电组件145穿过，定位槽1448用于和弹性导电组件145配合。
定位槽1448用于和弹性导电组件145配合，防止弹性导电组件145从通孔1442内伸出过多。定位槽1448优选为多个，定位槽1448优选不对称设置，从而弹性导电组件145在和定位槽1448配合时，起到防呆作用。优选地，定位槽1448也可以对称设置，但所有定位槽1448仅有一个对称轴，从而弹性导电组件145只可以从两个方向和定位槽1448配合。
弧形限位部1443包括限位槽1445和阻挡件1446，阻挡件 1446设置在限位槽1445和缺口1444之间，限位槽1445远离内壳143的侧壁上设置凸点1447。优选地，阻挡件1446从缺口 1444位置向限位槽1445方向厚度逐渐变厚，从而对接件141 从缺口1444进入限位槽1445时，对接件141容易进入限位槽 1445，且对接件141的端部都进入限位槽1445后，阻挡件1446 厚度较厚，对接件141不易从限位槽1445移动出来。凸点1447 的位置和对接件141上凹点1411的位置相匹配，从而对接件141 卡合在限位槽1445中时，凸点1447卡合进凹点1411内。可以理解，凸点1447的位置和凹点1411的位置可以置换，在凸点 1447的位置不设置凸点1447，设置成凹点1411，在凹点1411 的位置不设置凹点1411，设置凸点1447。
请参阅图14，弹性导电组件145包括保护壳1451、对接电路板1453和弹性件1455。保护壳1451被定位槽1448阻挡，保护壳1451从定位壳144的通孔1442穿过并部分露出，弹性件 1455设置在保护壳1451和内壳143之间，对接电路板1453和内壳143连接，对接电路板1453上还设置有弹性探针1454和插接口1456，插接口1456和主电路板161电性连接，在保护壳 1451受按压时，弹性件1455缩短，保护壳1451向内壳143方向移动，弹性探针1454从保护壳1451穿过并露出。
对接电路板1453设置在内壳143朝向保护壳1451的一侧。插接口1456设置在电路板远离保护壳1451的一侧，插接口1456 穿过内壳143。弹性探针1454设置在电路板靠近保护壳1451 的一侧，优选地，弹性探针1454为3个。优选地，弹性探针1454 底部有一固定件(未标号)把三个弹性探针1454固定在一起，且使弹性探针1454和对接电路板1453连接的效果更好。可以理解，插接口1456可省略设置，直接使对接电路板1453和主电路板161电性连接。可以理解，也可以不设置对接电路板 1453，直接使弹性探针1454和主电路板161电性连接。
弹性件1455优选为弹簧，弹性件1455优选套设在固定件上。弹性件1455一端和保护壳1451接触，另一端和对接电路板1453或者内壳143接触。
请参阅图15，保护壳1451大致呈“瓶盖形”，保护壳1451 底部开设小孔1452，保护壳1451靠近顶部的侧面设置远离保护壳1451中心的限位沿1457。小孔1452的位置和数量与弹性探针1454的位置和数量相对应，保护壳1451被施压时，弹性探针1454从小孔1452内露出。本实施例中，小孔1452数量为三个。限位沿1457的位置和数量与限位槽1445的位置和数量对应，内壳143和定位壳144把弹性导电组件145夹在中间时，保护壳1451的限位沿1457在定位壳144的限位槽1445中滑动。保护壳1451在受压时，保护壳1451向内壳143移动，弹性探针1454从小孔1452露出，弹性探针1454也会被压缩，弹性探针1454的长度变短。
在通过对接部14连接时，如主单元模块30和子单元模块 10连接时，子单元模块10的对接件141插入主单元模块30的缺口1444，主单元模块30的对接件141插入子单元模块10的缺口1444，用力转动主单元模块30和/或子单元模块10，对接件141从缺口1444滑进弧形限位部1443的限位槽1445中，对接件141被阻挡件1446阻挡，对接件141的凹点1411卡在限位槽1445侧壁上的凸点1447上，实现主单元模块30和子单元模块10机械上的卡合连接。另主单元模块30和子单元模块10 在连接时，主单元模块30和子单元模块10的衔接件14的弹性探针1454都被压缩，主单元模块30的弹性探针1454和子单元模块10的弹性探针1454接触，实现主单元模块30和子单元模块10的电性连接和/或信号传递。可以理解，子单元模块10和其他模块化机器人模块连接时，也是通过此结构实现电性连接和/或信号传递，如两子单元模块10间用上述相同方式实现机械连接、电性连接和/或信号传递。
请参阅图16，角度测量装置101直接感测第二壳体12相对第一壳体11的转动。具体的，角度测量装置101包括转动轴104 和感测器103，感测器103通过多级轴承件内圈151和第一壳体 11连接，转动轴104包括相对的第一端1041和第二端1043，转动轴104的第一端1041和感测器103连接，转动轴104的第二端1043和第二壳体12连接。第二壳体12相对第一壳体11 转动时带动转动轴104转动，第二壳体12的转动被感测器103 感测。可以理解，角度测量装置101也可以间接感测第二壳体 12相对第一壳体11的转动，具体的，角度测量装置101为一编码器或者码盘，其设置在马达163的转动轴处一感测马达163 的转动，从而能换算出第一壳体11和第二壳体12的之间的相对转动角度。可以理解，角度测量装置101不限于上述结构，其能感测第二壳体12相对第一壳体11的转动角度即可。
请参阅图17，转动轴104的第一端1041横截面形状优选大致呈“D字形”，转动轴104和感测器103连接时插入感测器103，能起到防呆作用，在转动轴104去掉时，再次安装转动轴104，还需要从同一个角度安装。转动轴104的第二端1043优选呈指针型，转动轴104和第二壳体12连接时，也起到防呆作用，在转动轴104去掉时，再次安装转动轴104，还需要从同一个角度安装。从而使第二壳体12和感测器103适中保持同一个角度，子单元模块10拆开后，再组装时不用重新调整。可以理解，转动轴104的第一端1041和第二端1043的形状并不是完全限定实施例中的形状，也可以做成其他防呆结构，达到防呆的效果即可。子单元模块10其他部位需要防呆效果，其形状也不做限定，做成防呆结构即可。防呆结构是本领域技术人员很容易想到的变形，本发明不再进一步举例进行说明。
请参阅图18A，感测器103包括角度测量电路板1031、第一电位器1032和第二电位器1033，第一电位器1032和第二电位器1033电性并联，两个电位器的死区部分互不覆盖，角度测量电路板1031设置在第一电位器1032和第二电位器1033之间，第一电位器1032和第二电位器1033都和角度测量电路板1031 连接，第一电位器1032和第二电位器1033还都和角度测量电路板1031电性连接。
请参阅图18B，第一电位器1032包括第一电阻器1034和第一滑动器1035，第二电位器1033包括第二电阻器1036和第二滑动器1037。
第一滑动器1035的端点在第一电阻器1034上滑动，第二滑动器1037的端点在第二电阻器1036上滑动，第一滑动器1035 和第二滑动器1037之间通过绝缘材料固定连接。第一滑动器 1035和第二滑动器1037共用同一转轴，即第一滑动器1035、第二滑动器1037都和转动轴104第一端1041连接，并以转动轴104为中心转动。第一电阻器1034的死区部分被第二电阻器 1036的非死区部分覆盖，第二电阻器1036的死区部分被第一电阻器103411的非死区部分覆盖。
角度测量电路板1031集成有第一电位器1032和第二电位器1033的输入输出端口。输入输出端口包括电阻器连接电压 Vcc的端口、接地端口、以及滑动器的输出端口。可以理解，角度测量电路板1031也可以不设置，第一电位器1032和第二电位器1033直接与主电路板161电性连接，在主电路板161上集成角度测量电路板1031的功能模块。
为了更加精确地测量，本发明实施例中定义电位器的死区部分包括两段区域：1、单电位器无法直接测量的区域，也就是电阻器两个端点之间的区域，例如图18B中劣弧AOD；2、单电位器两段靠近端点部分测量精度不高的区域，例如图18B中劣弧AOB和劣弧COD，其中测量精度不高的区域的两个临界端点 B和C对应滑动器输出的最小电压和最大电压。则图18B中第一电位器103210的死区部分定义为劣弧BOC区域。
本发明的基于双电位器的无死区角度测量装置101的360 度角度测量的原理是如下实现的：
标记两个滑动器共用转轴的中心为O，第一电阻器1034连接电压Vcc的一端标记为D，第一电阻器1034接地的一端标记为A，第二电阻器1036接地的一端标记为G。设选用第一电位器1032所输出的最小电压和最大电压分别为Vmin和Vmax，其中Vmin～Vmax是第一电位器1032测量第一滑动器1035转动角度测量精度较高的输出电压范围。设当第一滑动器1035的直流电压输出为Vmin时，第一滑动器1035在第一电阻器103411 上的点为B，同时第二滑动器1037在第二电阻器1036上的点为 F。设当第一滑动器1035的直流电压输出为Vmax时，第一滑动器1035在第一电阻器1034上的点为C，同时第二滑动器1037 在第二电阻器1036上的点为E。
设∠AOB＝φ0，C点对应的第一滑动器1035的直流电压输出为Vmax，则有：
φ0＝Vmink1---(2)]]>
其中，k1为第一电阻器103411的角度分压系数。
并且规定射线OBF为角度测量的零初始线，即当第一滑动器1035与第二滑动器1037与OBF重合时，规定此时测量的角度φ为0。当第一滑动器1035测得的电压值V1满足下式(3)时：
Vmin≤V1≤Vmax(3)
即第一滑动器1035在优弧BOC上滑动时，此时利用第一电阻器1034的电阻分压原理，测得的角度φ由下式(4)表示：
φ＝V1k1-φ0---(4)]]>
当第一滑动器1035测得的电压值V1不满足式(3)时，即第一滑动器1035不在优弧BOC上滑动时，此时第二滑动器1037 刚好在第二电阻器1036的劣弧EOF上滑动。测得第二滑动器 1037的直流输出电压为V2，利用第二电阻器1036上的电阻分压原理，可以得到此时测得的角度φ由下式(5)表示：
φ＝V2k2-∠EOG+Vmaxk1-φ0---(5)]]>
其中k2为第二电阻器103621的角度分压系数。
根据第二滑动器1037在E点处输出的电压VEOG，从而可获得下列公式：
根据第一电位器1032输出的最小电压和最大电压，第一电位器1032的死区部分为劣弧BOC区域，则设置第二电位器1033 的非死区部分覆盖劣弧BOC区域。
基于所述的无死区角度测量装置101，本发明提供的无死区角度测量方法，具体是：
(1)测量获得∠AOB和∠EOG；
(2)获取第一滑动器1035的输出电压V1，判断V1是否满足式(3)；若满足，根据式(4)确定角度φ；若不满足，获取第二滑动器1037的输出电压V2，然后根据式(5)确定角度φ。
角度测量101装置在使用时，角度测量装置101直接或间接感测第二壳体12相对第一壳体11的转动，角度测量装置101 生成感测信号并传输给主电路板161的控制电路，控制电路根据感测信号控制第一壳体和第二壳体的相对转动，包括转动的进行，转动的停止，转动过程中的转动速度等。
在控制时，控制终端发送控制信号给控制电路，控制电路根据控制信号确定第二壳体12和第一壳体11需要转动的相对角度，控制电路控制第一壳体11和第二壳体12相对旋转，控制电路接收感测信号，控制电路根据感测信号判断第一壳体11 和第二壳体12相对转动的角度到位后，控制电路控制第二壳体 12相对第一壳体11停止转动；
作为另一种控制方式，第一壳体11和第二壳体12受到外力转动后，角度测量装置101感测转动的角度，角度测量装置101发送感测信号给控制电路，控制电路根据感测信号判断第一壳体11和第二壳体12相对转动的角度并把感测信号传输给控制终端，所述控制终端根据感测信号生成一个或多个动作帧，所述控制终端根据一个或多个动作帧生成并存储为预设动作，控制终端能根据各个子单元模块10的第一壳体11和第二壳体 12的相对的转动角度确定每个子单元模块的空间位置。控制终端根据预设动作发送预设动作信号给控制电路，控制电路根据预设动作信号确定第二壳体12和第一壳体11需要转动的相对角度，控制电路控制第一壳体11和第二壳体12相对旋转，控制电路接收感测信号，控制电路根据感测信号判断第一壳体11 和第二壳体12相对转动的角度到位后控制第二壳体12相对第一壳体11停止转动。
子单元模块10之间通过对接部14连接，或子单元模块10 和其他模块化机器人模块连接，子单元模块10可以和其他模块化机器人模块进行面识别，即确定位于对接部14是位于第一壳体11还是第二壳体12上，确定子单元模块10和其他模块化机器人模块连接的对接部14是哪一个。子单元模块10把面识别信息发送给控制终端，控制终端根据面识别信息以确定子单元模块10需要达到目标位置时，各个子单元模块10的第一壳体 11和第二壳体12需要转动的角度。
请一并参阅图19和图20，旋转导电组件19包括相对设置的固定端和旋转端，旋转端能相对固定端转动，固定端通过多级轴承件内圈151和第一壳体11连接，旋转端和第二壳体12 连接，其中转动轴104的第二端1043穿过旋转导电组件19和所述旋转端连接。具体的，旋转导电组件19包括导电环191，导电环座193和连接架195，导电环座193套设在导电环191 上并把导电环191固定在第一壳体11上，所述导电环191远离第一壳体11的一端通过连接架195和第二壳体12连接，导电环191上沿其轴向开设贯穿其两端的中空孔1911，以使转动轴 104第二端1043穿过。导电环座193位于固定端，所述连接架 195位于旋转端。
导电环座193大致呈圆筒状，其两端通透没有底面。导电环座193靠近多级轴承件内圈151的一端设置固定脚(未标号)，以用于固定导电环座193。为了增加导电环191和导电环座193 之间的摩擦力，可在导电环座193内设置筋条等。
请参阅图21，导电环191包括导电环外壳(图未示)、滑环体1913和刷丝组件1912，导电环外壳同轴套设于滑环体1913 上，刷丝组件1912位于导电环外壳和滑环体1913之间，滑环体1913远离第一壳体11的一端通过连接架195和第二壳体12 连接，滑环体1913靠近第一壳体11的一端通过导电环座193 和第一壳体11连接。
请参阅图22，刷丝组件1912包括导电环电路板1915和刷丝1916；刷丝1916一端与所述导电环电路板1915连接，刷丝 1916并与导电环电路板1915电性连接，刷丝1916另一端与所述滑环体1913相接触，滑环体1913转动时和刷丝1916持续接触并电性连接。转动时刷丝组件1912绕滑环体1913轴线旋转，只需通过刷丝1916与滑环体1913接触即可，具有结构简单的优点；而且当滑环的线路改变时，只需改变导电环电路板1915 就可以改变走线的方式，无需对整个滑环进行改动，因此节约了成本。可以理解，可以是刷丝组件1912与导电环外壳连接，滑环体1913能够转动；也可以是滑环体1913与导电环外壳连接，刷丝组件1912能够转动。优选为刷丝组件1912与导电环外壳连接，滑环体1913能够相对刷丝组件1912和导电环外壳转动，滑环体1913还和连接端连接。
请参阅图23，刷丝1916包括刷丝主体1917和位于刷丝主体1917两端的刷丝滑动端1919和刷丝固定端1918。刷丝滑动端1919为刷丝1916与滑环体1913相接触的一端；刷丝固定端 1918为刷丝1916与导电环电路板1915固定的一端；刷丝主体 1917与刷丝滑动端1919之间形成钝角，能够便于刷丝滑动端 1919的转动；刷丝主体1917与刷丝固定端1918形成直角，能便于刷丝1916焊接到导电环电路板1915上。优选地，刷丝1916 间平行设置。
导电环电路板1915的所在的平面与滑环体1913的轴线平行，保证滑环转动时导电环电路板1915与滑环体1913之间的距离在任何状态下均相等，从而刷丝1916的长度固定。导电环电路板1915还和主电路板161电性连接。
请参参阅图24，滑环体1913呈圆筒状，滑环体1913的侧面上设置有环道192，滑环体1913远离多级轴承件内圈151的端面上设置有滑环接线柱194，滑环接线柱194和环道192电性连。
环道192能导电，环道192与刷丝1916相接触，滑环体1913 转动时刷丝滑动端1919相对滑环体1913的轴线旋转，通过刷丝1916与滑环体1913环道192的接触，并可随意旋转，不会出现由于使用导线而易缠绕和易断的问题，通过刷丝1916与环道192接触也能够实现导通电路的作用。优选地，每个环道192 均对应至少两根刷丝1916，保证无论何时刷丝1916均能滑环体 1913相接触，实现电路的导通。环道192的数量不做限定，环道192的数量可以根据需要设置。
滑环接线柱194的数量与环道192的数量相同。可以理解，滑环接线柱194也可以不设置，直接使用用于导电的导线代替。
请继续参阅图3，第二壳体12上设置的对接部14的结构和前面叙述的对接部14的结构相同，同样包括对接件141和衔接件142，此处不再叙述第二壳体12上设置的对接部14的具体结构，仅说明对接部14的对接件141和衔接件142连接的具体位置。
对接件141设置在第二壳体12上开设的对接孔115的边沿，衔接件142从所述对接孔115显露，衔接件142的边沿和连接架195连接，衔接件142的边沿还通过连接圈17分别和第二壳体12、中圈组件155的转动环1551连接。衔接件142的对接线路板的插接口1456和旋转导电组件19的滑环接线柱194电性连接，从而再通过导电环电路板1915和主电路板161电性连接。在第二壳体12转动时，对接件141电性连接所需的导线不会因转动而缠绕，更不会因转动圈数过多而断裂。在两子单元模块 10连接时，一子单元模块10的对接件141和另一子单元模块 10的衔接件142卡合连接，两子单元模块10的衔接件142实现电性连接。优选地，第二壳体12上设置四个对接部14，即设置八个对接件141，四个衔接件142。四个对接部14在第二壳体 12上均匀分布。
请参阅图25，本实施例在上述提示件13的基础上对提示件 13的继续进行说明。提示件13和主电路板161电性连接。主电路板161在不同状况时控制提示件13发出提示。如在提示件13 为指示灯时，主电路板161在不同状况时控制提示件13的发光。
主电路板161包括控制电路1611、入网检测模块1613和面识别模块1615。提示件13、入网检测模块1613、面识别模块 1615都和控制电路1611电性连接。提示件13有多种发光模式，所述控制电路1611可以在下述三种模式下控制提示件13发光。第一种模式：控制电路1611和外部电连接时，如子单元模块10 通过与主电路板161电性连接的对接部与其他子单元模块10、主单元模块30或轮子2连接时，子单元模块10电性导通，或子单元模块10接收到机器人模块传输的数据信号，控制电路 1611控制提示件13的发出提示。第二种模式：控制电路1611 根据入网检测模块1613检测子单元模块10联网，控制电路1611 控制提示件13发出提示。第三种模式：控制电路1611根据面识别模块1615检测与与其他子单元模块10、主单元模块30或轮子2在进行面识别，控制电路1611控制提示件13发出提示。提示件13在发出提示时，可以发出不同颜色的光，或者常亮不同的时间，如0.5-6秒，或者以不同的频率闪烁等。可以理解，提示件13可以有多个，多个提示件协同发光，如多个提示件协同闪烁。可以理解，提示件13也可以有其他的控制模式。
本发明的模块化机器人在使用时，可把轮子2和主单元模块30连接在一起；或把轮子2通过子单元模块10和主单元模块30连接在一起；或把主单元模块30和子单元模块10连接在一起，并连接上其他执行结构。轮子2、主单元模块30和子单元模块10之间的连接通过对接部14连接。
与现有技术相比，本实用新型的子单元模块包括第一壳体、第二壳体和多级轴承组件，所述第一壳体和第二壳体通过多级轴承组件可转动连接，子单元模块结构简单，很容易实现相对转动，且两壳体转动时相对摩擦力低。
本实用新型的多级轴承组件包括多级轴承件内圈、多级轴承件外圈和中圈组件，所述中圈组件被夹持在多级轴承件内圈和多级轴承件外圈之间，所述中圈组件能相对多级轴承件内圈和多级轴承件外圈转动，所述第一壳体和多级轴承件外圈连接，所述第二壳体和中圈组件连接，所述子单元模块接受外力使第一壳体和第二壳体之间相对旋转，多级轴承组件结构简单，容易制作。
本实用新型的中圈组件包括转动环和多个轴承，所述轴承和所述多级轴承件内圈、多级轴承件外圈滚动接触，所述转动环呈圆环形，所述转动环的侧面上开设多个凹槽，所述转动环把所述轴承连接，所述转动环远离第二壳体的端面上，并靠近转动环中心的边沿设置一圈呈圆形的转动齿，所述转动齿和齿轮伞啮合，中圈组件结构合理，作为动力传递组件，自身实现旋转功能。
本实用新型的多级轴承件内圈呈圆环形，所述多级轴承件内圈的外侧面上设置凸棱，所述多级轴承件内圈远离第一壳体的一端设置远离多级轴承件内圈中心的凸沿，进一步减小多级轴承件内圈和中圈组件之间的摩擦力，且凸沿阻挡中圈组件的轴向移动。
本实用新型的子单元模块还包括旋转导电组件，所述旋转导电组件包括相对设置的固定端和旋转端，所述旋转端能相对固定端转动，所述固定端和多级轴承件内圈连接，所述旋转端和第二壳体连接，在第一壳体和第二壳体相对旋转时，不会因转动而造成绕断其中导线的情形。
本实用新型的子单元模块还包括角度测量装置，所述角度测量装置包括转动轴和感测器，所述感测器和多级轴承件内圈连接，所述转动轴包括相对的第一端和第二端，所述转动轴第二端穿过所述旋转导电组件并和旋转端连接，所述转动轴第一端和感测器连接，所述第二壳体相对第一壳体转动时带动转动轴转动，所述第二壳体的转动被感测器感测，子单元模块结构简单，容易制作，且子单元模块是转动来进行动作，第一壳体和第二壳体转动时能被测量角度，测量角度精确，提高子单元模块运行的准确性和实用性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本实用新型的保护范围之内。