本发明公开一种具有攀爬和越障功能的管杆巡检机器人，属于管杆巡检机器人技术领域，包括机械臂、工具箱、控制箱、视觉传感器、驱动夹持机构、从动夹持机构、爬升机构、连接转向机构、辅助爪机构，两处夹持机构通过螺钉固定的滑动板与爬升机构相连接，两处爬升机构通过推杆、推动缸以及四处铰接与连接转向机构相连接，辅助爪机构通过转动副安装在连接转向机构上，工具箱通过螺钉螺栓连接安装在上端爬升机构上，机械臂通过转动副与工具箱上设置的底座相连接。与现有技术相比，本发明的有益效果是，多行走机构集成，具体包括迈步行走、轴向轮驱动、横向轮驱动。
1.一种具有攀爬和越障功能的管杆巡检机器人，其特征在于，包括驱动夹持机构(5)和从动夹持机构(6)，所述驱动夹持机构(5)和从动夹持机构(6)上各设有一个爬升机构(7)，两处所述爬升机构(7)之间铰接有连接转向机构(8)，所述连接转向机构(8)通过转动副安装有辅助爪机构(9)，所述驱动夹持机构(5)一端的爬升机构(7)通过螺钉螺栓连接安装有工具箱(2)，所述工具箱(2)上转动连接有机械臂(1)；
所述爬升机构(7)包括上端爬升机构(71)与下端爬升机构(72)，且上端爬升机构(71)与下端爬升机构(72)组成以及配合方式相同，所述上端爬升机构(71)由机身支架(701)、滑动板(702)、导轨(703)、铰接Ⅰ(704)、推动缸(705)、推杆(706)组成，所述导轨(703)两端安装在机身支架(701)上，所述导轨(703)上滑动设有滑动板(702)，所述滑动板(702)通过螺钉与推杆(706)顶端固定，所述推杆(706)的底端设有推动缸(705)，所述推动缸(705)由螺钉螺栓连接固定在机身支架(701)下，所述机身支架(701)上还设有铰接Ⅰ(704)，所述铰接Ⅰ(704)上设有转向缸(803)，所述转向缸(803)上设有转向杆(804)，所述转向杆(804)通过铰接Ⅱ(806)与连接转向机构(8)活动连接，所述连接转向机构(8)上靠近铰接Ⅱ(806)处设有固定座(805)；
所述从动夹持机构(6)一端的爬升机构(7)上设有固定连接有控制箱(3)，所述控制箱(3)上转动连接有视觉传感器(4)，所述驱动夹持机构(5)，包括上爪手(508)，所述上爪手(508)包括夹持面Ⅰ(5081)，所述夹持面Ⅰ(5081)上设有沉槽Ⅰ(5085)，所述沉槽Ⅰ(5085)内设有上导槽(5084)，所述上导槽(5084)与沉槽Ⅰ(5085)之间设有弹簧孔Ⅰ(5082)，所述弹簧孔Ⅰ(5082)内设有导孔Ⅰ(5083)，所述上爪手(508)上设有安装座Ⅰ(5087)，所述安装座Ⅰ(5087)上设有销轴(5086)，所述上爪手(508)上还设有若干上滑块孔(5088)，所述上爪手(508)上通过螺钉对称设有两个上滑块(506)，两个所述上滑块(506)之间贯穿上滑块孔(5088)设有两个上导轨(507)，所述上爪手(508)两侧通过销轴(5086)铰接有两个上连杆(505)，两个所述上连杆(505)之间铰接有上丝杆螺母(504)，所述上丝杆螺母(504)上配合有上丝杆(510)，所述上丝杆(510)通过上支架(502)设有电机Ⅰ(501)，所述上支架(502)底端设有支撑座Ⅰ(503)，所述上导轨(507)与上爪手(508)通过支撑座Ⅰ(503)固定在滑动板(702)上；
所述从动夹持机构(6)包括下爪手(608)、所述下爪手(608)的安装孔上通过螺钉对称设有两个下滑块(606)，两个所述下滑块(606)之间贯穿设有两个下导轨(607)，所述下爪手(608)两端各铰接有一个下连杆(605)，两个所述下连杆(605)之间铰接有下丝杆螺母(604)，所述下丝杆螺母(604)上配合有下丝杆(610)，所述下丝杆(610)通过下支架(602)设有电机Ⅲ(601)，所述下支架(602)上设有支撑座Ⅱ(603)，所述电机Ⅲ(601)通过支撑座Ⅱ(603)固定在滑动板(702)上，所述下爪手(608)前侧安装有万向轮机构(609)，万向轮机构(609)和下爪手(608)之间的配合方式与轴向驱动部(509)和上爪手(508)之间的配合方式相同，所述万向轮机构(609)包括万向轮外壳(6091)，所述万向轮外壳(6091)内设有万向轮(6092)，所述万向轮外壳(6091)上还设有弹簧Ⅲ(6093)，所述万向轮外壳(6091)经弹簧Ⅲ(6093)与下爪手(608)相连接；
所述辅助爪机构(9)包括辅助爪(905)，所述辅助爪(905)包括夹持面Ⅱ(9051)，所述夹持面Ⅱ(9051)上设有沉槽Ⅱ(9057)，所述沉槽Ⅱ(9057) 内设有导槽Ⅱ(9054)，所述导槽Ⅱ(9054)与沉槽Ⅱ(9057)之间设有导孔Ⅱ(9053)，所述导孔Ⅱ(9053)内设有放置孔Ⅱ(9052)，所述辅助爪(905)上还对称设有齿轮(9055)，所述辅助爪(905)上位于齿轮(9055)下方还设有定位孔Ⅱ(9056)，所述辅助爪(905)上配合有横向驱动部(906)，所述横向驱动部(906)由横向轮(9061)、弹簧Ⅱ(9062)、定位销Ⅱ(9063)组成，所述放置孔Ⅱ(9052)放置弹簧Ⅱ(9062)，所述导孔Ⅱ(9053)与所述定位销Ⅱ(9063)同轴配合，所述弹簧Ⅱ(9062)安置在定位销Ⅱ(9063)周围，所述齿轮(9055)和定位孔Ⅱ(9056)之间设有安装座Ⅱ(903)，所述安装座Ⅱ(903)上设有电机Ⅴ(902)，所述电机Ⅴ(902)输出端与相互啮合的锥齿轮(904)一端连接，所述锥齿轮(904)另一端与齿轮(9055)连接，所述辅助爪(905)经定位孔Ⅱ(9056)与安装座Ⅱ(903)活动连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有攀爬和越障功能的管杆巡检机器人，其特征在于，所述上爪手(508)前侧安装有轴向驱动部(509)，所述轴向驱动部(509)包括轴向轮外壳(5093)，所述轴向轮外壳(5093)一侧设有缓冲夹持面(5095)，所述缓冲夹持面(5095)上设有定位孔Ⅰ(5097)，所述定位孔Ⅰ(5097)内设有定位销Ⅰ(5096)，所述定位销Ⅰ(5096)与定位孔Ⅰ(5097)之间设有弹簧Ⅰ(5094)，所述轴向轮外壳(5093)内设有轴向轮(5092)，所述轴向轮外壳(5093)上设有电机槽(5098)，所述电机槽(5098)内设有电机Ⅳ(5091)。
3.根据权利要求1所述的一种具有攀爬和越障功能的管杆巡检机器人，其特征在于，所述连接转向机构(8)包括上摆动连接件(801)和下摆动连接件(802)，所述连接转向机构(8)与上摆动连接件(801)和下摆动连接件(802)之间转动连接，所述上摆动连接件(801)上铰接有上端爬升机构(71)，所述下摆动连接件(802)铰接有下端爬升机构(72)。
4.根据权利要求2所述的一种具有攀爬和越障功能的管杆巡检机器人，其特征在于，所述横向驱动部(906)与驱动夹持机构(5)中的轴向驱动部(509)结构以及配合方式相同，所述定位销Ⅱ(9063)与定位销Ⅰ(5096)功用相同，不同的是，所述轴向轮(5092)变为横向轮(9061)。
一种具有攀爬和越障功能的管杆巡检机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及管杆巡检机器人技术领域，具体涉及一种具有攀爬和越障功能的管杆巡检机器人。
背景技术
[0002] 随着科技进步，巡检机器人在各行各业得到广泛应用，但是很多管道外周及杆状设备的检修、巡检因其越障及攀爬难度较大，尚缺少有效的巡检机器人设备。例如，在市政领域，随着电力与交通安全技术的发展，公共交通信号设备的安装和维护是保证交通安全的重中之重。但是大部分的交通信号设施都架设在相当高的电线杆上，它们通常有4.5～15米高。施工人员需要在电线杆的上部进行相关操作，传统方式要么通过大型工程车辆进行操作，要么需要电力工作者自己攀爬上去进行操作，而且有时还需要向上运送电线电缆设备等，高空作业给作业人员带来很大的安全隐患，而大型工程车则导致进行维护工作时路面被占用。现在能够进行作业的管杆巡检机器人使用的越来越多。例如申请公布号CN108909865A、发明名称为无人机管杆巡检机器人的发明专利申请就公开了一种能够攀爬杆件的机器人。其包括环形箱体，环形箱体的中部具有供穿过杆件的通道，箱体内设有摩擦轮用于抱住杆件并沿杆件滚动，箱体外设有四组旋翼组件，利用旋翼组件的升力可带动箱体整体上升和下降。但是这种管杆巡检机器人在作业时只能直上直下运动，不能在周向进行方位调整，在施工作业时有很大的局限性。
[0003] 除此之外，如煤矿井下的管道设施，以及在石油、化工及燃气输送领域的管道的外壁巡检领域，也缺少具备优良越障及攀爬功能的巡检机器人设备，迫切需要研发一种具有优异越障性能的巡检机器人。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种具有攀爬和越障功能的管杆巡检机器人，用以解决上述背景技术中所面临的问题。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006] 一种具有攀爬和越障功能的管杆巡检机器人一种管杆巡检机器人，包括机械臂、工具箱、控制箱、视觉传感器、驱动夹持机构、从动夹持机构、爬升机构、连接转向机构、辅助爪机构，两处所述夹持机构通过螺钉固定的滑动板与爬升机构相连接，两处所述爬升机构通过推杆、推动缸以及四处铰接于连接转向机构相连接，所述辅助爪机构通过转动副安装在连接转向机构上，所述工具箱通过螺钉螺栓连接安装在上端爬升机构上，所述机械臂通过转动副与工具箱上设置的底座相连接，所述视觉传感器由转动副连接在控制箱上，所述控制箱通过螺钉螺栓连接安装在下端爬升机构上,安装在所述夹持机构上的光轴支撑座通过螺钉螺栓连接作用固定住安装在夹持机构上的导轨，从而使得驱动夹持机构以及从动夹持机构与两处爬升机构连接为一体。
[0007] 优选的：上下连杆一端铰接于上下丝杆螺母，另一端铰接于爪手，上下连杆可绕两铰接点处旋转，上下丝杆螺母向上移动，驱使上下连杆在铰接点处发生转动，带动上下爪手在上下导轨沿导轨圆柱面左右滑移，即上电机Ⅲ转动，驱使上下爪手夹紧或松开目标夹持圆柱面，上下爪手前侧安装有轴向驱动部，同时轴向驱动部可回收到上下爪手其内。
[0008] 优选的：机身支架上设有定位孔，用来固定导轨，同时夹持机构与爬升机构通过滑动板相连接，推杆顶端通过螺钉固定在滑动板上通过移动副与推动缸相连接，推动缸固定在机身支架上，当推杆在推动缸内伸缩运动时，滑动板所连接的夹持机构与后端挡板互为支撑，形成相对运动。
[0009] 优选的：上摆动连接件与下摆动连接件构成的连接件上通过转动副固定了上下两个推动缸以及由推动缸所连接的推杆，同时，上摆动连接件以及下摆动连接件分别设有两个转动副连接爬升机构上的后端挡板，当推动缸及推杆工作时，所连接的爬升机构相对弯曲，此种设计实现机器人的转弯功能。
[0010] 优选的：辅助爪机构上的电机Ⅴ通过螺钉螺栓连接固定在安装座Ⅱ上、带动通过传动轴所连接的辅助爪转动，完成夹紧以及松开动作，两处辅助爪通过齿轮相互啮合运动，并通过转动副与安装座Ⅱ连接；横向驱动部与驱动夹持机构中的轴向驱动部结构以及配合方式类似，不同的是，旋转轮方向由轴向变为横向，目的是为了防止机器人在爬升过程中产生滑动以及径向偏移。
[0011] 优选的：上下爪手与夹持面接触时，为完全夹紧状态，爪手完全夹紧目标接触面，具有较大的夹紧力；此外，随着丝杆电机功率增大，轴向驱动部、横向驱动部外露至与夹持面接触时，为稳定夹紧状态，此时轴向轮、横向轮同时可驱使结构沿夹持面轴线上下移动，横向驱动部可防止机器人在爬升过程中产生滑动以及径向偏移。
[0012] 优选的：机器人夹持机构，搭配丝杆传动之后，可通过控制丝杆电机的工具控制夹紧的松紧程度，以此来适应不同的工作情况。
[0013] 优选的：机器人的结构为上下对称设计，此种设计可使得机器人的运动稳定性更高，零件的适配性更好，方便了地面人员的操控，在机器人出现故障时，也能够能加便捷地维修。
[0014] 优选的：机器人在工具箱以及控制箱上分别设有把手以及滚动轮，能够使工作人员能够更加方便地移动该机器人。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0016] 1.多行走机构集成，具体包括迈步行走、轴向轮驱动、横向轮驱动。正常情况下使用迈步行走机构行走，轴向轮驱动及横向轮驱动作为辅助驱动，可实现机器人的轴向及周向行走；轴向轮驱动可辅助机器人在在轴向位置的精确调整，并且在机器人水平运动时使用轴向轮驱动比迈步行走驱动更加稳定；横向轮驱动可辅助机器人在在周向位置的姿态的精确调整。
[0017] 2.具有良好的弯道通过性能，通过转向缸驱动上端爬升机构改变角度，相对于传统的电机直接驱动旋转关节的驱动方式，驱动更加可靠，提高旋转关节的使用寿命。
[0018] 3.轮式行走采用“轴向轮驱动+横向轮驱动+万向轮随动”的组合方式，轴向轮驱动和横向轮驱动共用一套随动的万向轮，精简了轮式系统结构，并且避免了轴向运动与横向运动的干涉。
[0019] 4.通过控制驱动夹持机构的开度及夹紧力，实现夹紧与驱动的转换。当驱动夹持机构的夹紧力适中时轴向轮与附着面接触，产生驱动力，当加夹紧力达到阀值，弹簧被压缩，上爪手及轴向轮同时与附着面接触，此时轴向轮失去驱动功能，夹持机构夹紧。同理，通过控制辅助爪的夹紧力也可方便实现辅助爪夹紧与横向轮驱动的转换。
附图说明
[0020] 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作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
[0021] 图1为本发明结构示意图；
[0022] 图2为本发明的驱动夹持机构示意图；
[0023] 图3为本发明的驱动夹持机构传动示意图；
[0024] 图4为本发明的轴向驱动部结构示意图；
[0025] 图5为本发明的轴向驱动部局部结构示意图；
[0026] 图6为本发明的上爪手结构示意图；
[0027] 图7为本发明的从动夹持机构示意图；
[0028] 图8为本发明的从动夹持机构传动示意图；
[0029] 图9为本发明的万向轮机构结构示意图；
[0030] 图10为本发明的爬升机构示意图；
[0031] 图11为本发明的连接转向机构结构示意图；
[0032] 图12为本发明的辅助爪机构结构示意图；
[0033] 图13为本发明的辅助爪结构示意图；
[0034] 图14为本发明的辅助爪与横向驱动部配合示意图；
[0035] 图15为本发明的爬升过程运动简图；
[0036] 图16为本发明的转弯过程运动示意图；
[0037] 图17为本发明的越障过程运动示意图Ⅰ；
[0038] 图18为本发明的越障过程运动示意图Ⅱ。
[0039] 图中标号说明：
[0040] 1、机械臂；2、工具箱；3、控制箱；4、视觉传感器；5、驱动夹持机构；6、从动夹持机构；7、爬升机构；8、连接转向机构；9、辅助爪机构；501、电机Ⅰ；502、上支架；503、支撑座Ⅰ；504、上丝杆螺母；505、上连杆；506、上滑块；507、上导轨；508、上爪手；509、轴向驱动部；
510、上丝杆；5081、夹持面Ⅰ；5082、弹簧孔Ⅰ；5083、导孔Ⅰ；5084、上导槽；5085、沉槽Ⅰ；5086、销轴；5087、安装座Ⅰ；5088、上滑块孔；5091、电机Ⅳ；5092、轴向轮；5093、轴向轮外壳；5094、弹簧Ⅰ；5095、缓冲夹持面；5096、定位销Ⅰ；5097、定位孔Ⅰ；5098、电机槽；601、电机Ⅲ；602、下支架；603、支撑座Ⅱ；604、下丝杆螺母；605、下连杆；606、下滑块；607、下导轨；608、下爪手；
609、万向轮机构；610、下丝杆；6091、万向轮外壳；6092、万向轮；6093、弹簧Ⅲ；71、上端爬升机构；72、下端爬升机构；701、机身支架；702、滑动板；703、导轨；704、铰接Ⅰ；705、推动缸；
706、推杆；801、上摆动连接件；802、下摆动连接件；803、转向缸；804、转向杆；805、固定座；
806、铰接Ⅱ；901、电机Ⅱ；902、电机Ⅴ；903、安装座Ⅱ；904、锥齿轮；905、辅助爪；906、横向驱动部；9051、夹持面Ⅱ；9052、放置孔Ⅱ；9053、导孔Ⅱ；9054、导槽Ⅱ；9055、齿轮；9056、定位孔Ⅱ；9057、沉槽Ⅱ；9061、横向轮；9062、弹簧Ⅱ；9063、定位销Ⅱ。
具体实施方式
[0041] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042] 一种具有攀爬和越障功能的管杆巡检机器人，如图1‑18所示，本发明提供一种技术方案：一种管杆巡检机器人，包括机械臂1、工具箱2、控制箱3、视觉传感器4、驱动夹持机构5、从动夹持机构6、爬升机构7、连接转向机构8、辅助爪机构9驱动夹持机构5可自主夹持住目标圆柱杆，驱动夹持机构5前侧轴向驱动部509，可沿圆柱杆轴向驱动；从动夹持机构6前侧万向轮机构609，可于外力作用下沿圆柱杆径向或轴向运动；辅助爪机构9可自主夹持住目标圆柱杆，以辅助结构动作；爬升机构7借助连接转向机构8的共同作用，驱使结构向上蠕动、转弯、沿杆件滑移和旋转。
[0043] 如图1所示，视觉传感器4固定于控制箱3下，同时视觉传感器4可在固定处转动，并于其本体上下摆动。视觉传感器4具有三维工作域，在工作域中视觉传感器4可检测结构运动状况与故障评估与反馈。
[0044] 如图2‑3所示，驱动夹持机构5由电机Ⅰ501、上支架502、支撑座Ⅰ503、上丝杆螺母504、上连杆505、上滑块506、上导轨507、上爪手508、轴向驱动部509、上丝杆510组成。上导轨507与上爪手508通过支撑座Ⅰ503固定在滑动板702上，上滑块506通过螺钉固定在上爪手
508安装孔上，并在上爪手508运动过程中，上滑块506借其内表面圆柱孔于上导轨507上移动，起到支撑滑移作用。电机Ⅰ501借助上支架502固定，电机Ⅰ501运动驱使上丝杆510转动，使得上丝杆螺母504沿上丝杆510轴向移动。上连杆505一端铰接于上丝杆螺母504，另一端铰接于上爪手508，上连杆505可绕两铰接点处旋转。上丝杆螺母504向上移动，驱使上连杆
505在铰接点处发生转动，带动上爪手508在上导轨507沿导轨圆柱面左右滑移，即电机Ⅰ501转动，驱使上爪手508夹紧或松开目标夹持圆柱面。上爪手508前侧安装有轴向驱动部509，轴向驱动部509与目标夹持面接触时，为稳定夹紧状态，轴向轮5092可起驱动作用。
[0045] 如图2‑6所示，上爪手508结构上包括夹持面Ⅰ5081、弹簧孔Ⅰ5082、导孔Ⅰ5083、上导槽5084、沉槽Ⅰ5085、销轴5086、安装座Ⅰ5087、上滑块孔5088组成，轴向驱动部509结构包括电机Ⅳ5091、轴向轮5092、轴向轮外壳5093、弹簧Ⅰ5094、缓冲夹持面5095、定位销Ⅰ5096、定位孔Ⅰ5097、电机槽5098。夹持面Ⅰ5081作用于目标夹持面上，弹簧孔Ⅰ5082放置弹簧Ⅰ5094，导孔Ⅰ5083与定位销Ⅰ5096同轴配合，轴向驱动部509可沿上导槽5084滑动，销轴5086与上连杆505之间形成铰接。轴向轮外壳5093通过定位销ⅠⅠ5096沿上爪手508上设置的导孔Ⅰ5083滑移，弹簧Ⅰ5094安置在定位销ⅠⅠ5096周围；电机Ⅳ5091固定在轴向轮外壳5093上的电机槽5098。随着电机Ⅰ501功率增大，弹簧Ⅰ5094压缩，此时若上丝杆510处旋转力矩继续增大，上爪手508处夹持力也同样增大，将弹簧Ⅰ5094压缩，轴向驱动部509回收到上爪手508其内，上爪手508与目标夹持面完全接触，此时为完全夹紧状态，沉槽Ⅰ5085的设置使得轴向驱动部
509在处于达到完全夹持状态时，能够回收至上爪手508其内。
[0046] 如图7‑8所示，从动夹持机构6由电机Ⅲ601、下支架602、支撑座Ⅱ603、下丝杆螺母604、下连杆605、下滑块606、下导轨607、下爪手608、万向轮机构609、下丝杆610组成，下导轨607和下爪手608通过支撑座Ⅱ603固定在滑动板702上，支撑座Ⅱ603通过螺钉固定于滑动板702安装孔下。下滑块606通过螺钉固定在下爪手608安装孔上，并在爪手608运动过程中，下滑块606借其内表面圆柱孔于下导轨607下移动，起到支撑滑移作用。电机Ⅲ601借助下支撑座Ⅱ603固定，电机Ⅲ601运动驱使下下丝杆610转动，使得下丝杆螺母604沿下下丝杆610轴向移动。下连杆605一端铰接于下丝杆螺母604，另一端铰接于下爪手608，下连杆
605可绕两铰接点处旋转。下丝杆螺母604向下移动，驱使下连杆605在铰接点处发生转动，带动下爪手608在下导轨607沿导轨圆柱面左右滑移，即电机Ⅲ601转动，驱使下爪手608夹紧或松开目标夹持圆柱面。
[0047] 如图9所示，万向轮机构609由万向轮外壳6091、万向轮6092、弹簧Ⅲ6093组成，万向轮机构609和下爪手608之间的配合方式与轴向驱动部509和上爪手508之间的配合方式相同，下爪手608前侧安装有万向轮机构609，万向轮机构609可回收到下爪手908内，万向轮6092可沿轴向和径向运动。万向轮外壳6091经弹簧Ⅲ6093与下爪手608相连接，下爪手608与目标夹持面接触时，为完全夹紧状态，此外万向轮机构609与夹持面接触时，为稳定夹紧状态，同时万向轮机构609可驱使装置沿夹持面轴线上下更加平稳地移动。
[0048] 如图10所示，机构包括上端爬升机构71与下端爬升机构72、其中，上端爬升机构71与下端爬升机构72组成以及配合方式相同，上端爬升机构71由机身支架701、滑动板702、导轨703、铰接Ⅰ704、推动缸705、推杆706组成，导轨703两端安装在机身支架701上，推动缸705由螺钉螺栓连接固定在机身支架701下，推杆706可在杆体的连接孔中滑移，同时推杆706顶端通过螺钉与滑动板702固定，滑移的同时，推使滑动板702沿导轨703滑移，进而使得滑动板702所连接的驱动夹持机构5进行移动。从动夹持机构6通过下端爬升机构72上设置的滑动板702与其相连接。
[0049] 如图11所示，连接转向机构8由上摆动连接件801、下摆动连接件802、转向缸803、转向杆804、固定座805、铰接Ⅱ806组成，其中：上摆动连接件801与下摆动连接件802之间存在一处转动副，可以相对转动，且上端爬升机构71与上摆动连接件801之间存在一处铰接，下端爬升机构72与下摆动连接件802之间存在一处铰接，转向缸803与上端爬升机构71和下端爬升机构72的机身支架701之间存在铰接Ⅱ806，转向杆804在转向缸803缸体连接孔内滑移，驱使上端爬升机构71与下端爬升机构72绕铰接点处发生转动，使得装置转向，以此实现机器人的转向。固定座805用来放置机械臂1，防止机械臂1在拖动过程中转动。
[0050] 如图12‑14所示，辅助爪机构9由电机Ⅱ901、电机Ⅴ902、安装座Ⅱ903、锥齿轮904、辅助爪905、横向驱动部906组成，辅助爪905由夹持面Ⅱ9051、放置孔Ⅱ9052、导孔Ⅱ9053、导槽Ⅱ9054、齿轮9055、定位孔Ⅱ9056、沉槽Ⅱ9057组成，横向驱动部906由横向轮9061、弹簧Ⅱ9062、定位销Ⅱ9063组成，电机Ⅱ901固定于连接转向机构8，驱使辅助爪机构9转动，实现安装座Ⅱ903相对连接转向机构8摆动。电机Ⅴ902带动通过传动轴连接的锥齿轮904驱动辅助爪905转动，完成夹紧以及松开动作，辅助爪905通过转动副与安装座Ⅱ903连接。横向驱动部906与驱动夹持机构5中的轴向驱动部509结构以及配合方式类似，定位销Ⅱ9063与定位销Ⅰ5096功用相同。不同的是，旋转轮由轴向轮5092变为横向轮9061，目的是为了防止机器人在爬升过程中产生滑动以及径向偏移。夹持面Ⅱ9051作用于目标夹持面上，放置孔Ⅱ9052放置弹簧Ⅱ9062，导孔Ⅱ9053与定位销Ⅱ9063同轴配合，弹簧Ⅱ9062安置在定位销Ⅱ9063周围。横向驱动部906可沿导槽Ⅱ9054滑动，沉槽Ⅱ9057的设置使得横向驱动部906达到稳定夹持状态时，能够回收至辅助爪905设置的导槽Ⅱ9054内，辅助爪905定位孔Ⅱ9056通过转动副与安装座Ⅱ903连接，在齿轮9055配合下完成夹紧或松开动作。
[0051] 工作原理：
[0052] 对于该管杆巡检机器人，主要用于涉及一种作业于圆柱杆件，如管路以及灯柱，用以实现垂直及弯曲转向任务，对发生故障或需要检修部分进行维修与故障评估及反馈。
[0053] 为进一步说明其工作原理，以下结合图1、辅助爪与横向驱动部配合示意图图14、机构爬升运动简图图15、装置转弯过程图16，越障过程示意图17、图18进行描述。
[0054] 如图1所示，该管杆巡检机器人为多行走机构集成，具体包括迈步行走、轴向轮驱动、横向轮驱动。正常情况下使用迈步机构行走，轴向轮驱动及横向轮驱动作为辅助驱动可实现机器人的轴向及周向行走。轮式行走采用“轴向轮驱动+横向轮驱动+万向轮随动”的组合方式，轴向轮驱动和横向轮驱动共用一套随动的万向轮，精简了轮式系统结构，并且避免了轴向运动与横向运动的干涉。轴向轮驱动可辅助机器人在在轴向位置的精确调整，并且在机器人水平运动时使用轴向轮驱动比迈步行走驱动更加稳定；横向轮驱动可辅助机器人在在周向位置的姿态的精确调整。
[0055] 如图1和图14所示，选择轮式行走的与否和装置与附着面接触方式有关，以辅助爪机构9为例，横向驱动部906经弹簧Ⅱ9062与辅助爪905连接，并且横向驱动部906内定位销Ⅱ9063与导孔Ⅱ9053同轴配合，横向驱动部906仅在辅助爪905内导槽Ⅱ9054上滑移。当电机Ⅴ902转动经锥齿轮904带动辅助爪905旋转，进一步夹持附着面压缩弹簧Ⅱ9062，驱使横向驱动部906沿导孔Ⅱ9053滑移，回收至沉槽Ⅱ9057内，此时辅助爪905与附着面接触为完全夹紧状态，轮式行走失去驱动能力。若电机Ⅴ902旋转量适当，辅助爪905未于附着面接触仅横向驱动部906与附着面接触，轮式行走具有驱动能力。同样驱动夹持机构5、从动夹持机构6通过设置上丝杆510与下丝杆610旋转量便可改变驱动能力与否。
[0056] 如图15所示，装置可实现沿轴向的爬升动作，在向上的爬升过程中，装置的运动过程如下：先将该管杆巡检机器人安装至竖直于地面的灯柱下端，上丝杆510转动经上丝杆螺母504与上连杆505驱使驱动夹持机构5松离附着面，上端爬升机构71内的推杆706推使滑动板702上移，驱动夹持机构5上升至上端爬升机构71内机身支架701上端；随后上丝杆510再反向转动驱使驱动夹持机构5夹持附着面，电机Ⅴ902驱使锥齿轮904带动辅助爪机构9松离附着面；接着上端爬升机构71与下端爬升机构72内推动缸705动作，驱使上、下推杆706分别上拉与下推，在滑动板702保持固定下，促使爬升机构7与连接转向机构8整体上移；紧接电机Ⅴ902再次带动辅助爪机构9夹持附着面，下丝杆610转动经下丝杆螺母604与下连杆605驱使从动夹持机构6松离附着面；其后下端爬升机构72内的推杆706推使滑动板702上移，从动夹持机构6上升至下端爬升机构72内机身支架701上端；最后下丝杆610再次转动驱使从动夹持机构6夹持附着面，装置完成一个迈步行走周期。
[0057] 如图15和图16所示，转向缸803与上端爬升机构71与下端爬升机构72之间存在铰接Ⅰ704，及转向杆804与连接转向机构8之间存在铰接Ⅱ806，为装置过弯提供可能。装置转向运动大体与迈步行走相符，其运动过程如下：管杆巡检机器人安装于目标附着面上，装置稳定夹持附着面；此时上丝杆510驱使驱动夹持机构5松离附着面，转向缸803向内回收转向杆804，促使上端爬升机构71绕与连接转向机构8铰接点处外翻；接着推杆706推使驱动夹持机构5上升至上端爬升机构71上端，上丝杆510再次驱使驱动夹持机构5夹持附着面，电机Ⅴ902带动辅助爪机构9旋转松离附着面；紧接上端爬升机构71与下端爬升机构72内推动缸
705分别推使推杆706上拉与下推，推使爬升机构7与连接转向机构8整体上移；最后下端爬升机构72同样经转向缸803和转向杆804外翻，及由推杆706将从动夹持机构6上推。装置整体沿杆轴向上移，并发生弯曲，过程中始终与附着面夹持，运动稳定。
[0058] 如图17、图18所示，为管杆巡检机器人的一种越障过程：首先驱动夹持机构5与辅助爪机构9松离附着面；随后转向缸803回收转向杆804，将连接转向机构8和上端爬升机构71外倾，远离障碍物；紧接推动缸705驱使推杆706动作，促使机身支架701与连接转向机构8整体上移，带动驱动夹持机构5与辅助爪机构9越过障碍；其后转向缸803再次驱使上端爬升机构71与连接转向机构8反向摆回靠近附着面；然后辅助爪机构9与驱动夹持机构5再次夹持附着面；最后推动缸705与转向缸803带动从动夹持机构6同样越过障碍，完成装置越过障碍的整个过程。
[0059] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0060] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
