一种管间攀爬跨越机器人

摘要

本发明公开了一种管间攀爬跨越机器人，包括升降爪、非升降爪、机体，升降爪用于加持管道；非升降爪用于加持另一管道；机体用于通过对应的直线伸缩机构分别连接非升降爪与升降爪；其中，升降爪与机体之间、非升降爪与机体之间均设有摆动关节，用于驱动机体相对升降爪或非升降爪在水平面内转动；所述升降爪还设有升降传动机构，用于驱动机体沿管道轴线运动。本发明能够自主地在管道上攀爬和管道间跨越，在上下密闭、中间狭小且具有密集管道群的环境中实现了运动范围全覆盖，安全可靠，便于搭载特定的装置执行特定任务。

权利要求

1.一种管间攀爬跨越机器人，其特征在于，包括

升降爪（10），用于加持管道；

非升降爪（30），用于加持另一管道；

机体（20），用于通过对应的直线伸缩机构分别连接非升降爪（30）与升降爪（10）；

其中，升降爪（10）与机体（20）之间、非升降爪（30）与机体（20）之间均设有摆动关节，用于驱动机体（20）相对升降爪（10）或非升降爪（30）在水平面内转动；所述升降爪（10）还设有升降传动机构（110），用于驱动机体（20）沿管道轴线运动；

所述升降传动机构（110），包括

第七齿轮传动机构，所述第七齿轮传动机构的其中一个齿轮与第三驱动电机（111）的输出轴连接，第七齿轮传动机构的另一个齿轮与第五丝杠螺母机构（117）的丝杆固定连接，第五丝杠螺母机构（117）的螺母通过滑块与第五直线导轨滑动连接，第五直线导轨与第五丝杠螺母机构（117）的丝杆相互平行，均沿管道的轴线设置；

所述管间攀爬跨越机器人的控制方法：

S1，控制升降爪（10）的第一手爪（101）、非升降爪（30）的第二手爪（301）中至少一个加持对应的管道；

S2，通过转动关节控制机体（20）相对于加持的第一手爪（101）或第二手爪（301）向前或向后转动至合适角度，通过机体（20）的直线伸缩机构控制非升降爪（30）或升降爪（10）伸长或收缩至合适位置，找寻下一根可供夹紧的管道。

2.根据权利要求1所述一种管间攀爬跨越机器人，其特征在于，所述升降爪（10）包括第一手爪（101），用于加持管道；

第一齿轮齿条传动机构（114），所述第一齿轮齿条传动机构（114）的齿条为弧形，固定于第一手爪（101）的外壁，第一齿轮齿条传动机构（114）的齿轮与第二驱动电机（107）的输出轴连接，用于驱动第一齿轮齿条传动机构（114）的齿轮绕第一手爪（101）的周向运动；第一手爪（101）的外壁设有第一圆周导轨（115），用于为第一齿轮齿条传动机构（114）提供周向轨道。

3.根据权利要求1所述一种管间攀爬跨越机器人，其特征在于，所述摆动关节包括第二齿轮传动机构（113），所述第二齿轮传动机构（113）的两个齿轮啮合传动，第二齿轮传动机构（113）的其中一个齿轮与第四驱动电机（112）的输出轴连接；第二齿轮传动机构（113）的两个齿轮的外部壳体分别与第一手爪（101）、升降传动机构（110）固定连接，第二齿轮传动机构（113）的两个齿轮的外部壳体之间相互铰接，具有转动自由度。

4.根据权利要求2所述一种管间攀爬跨越机器人，其特征在于，所述第一手爪（101）包括两个相互铰接的弧形爪，两个弧形爪能够组成有缺口的圆弧形，第一丝杠螺母机构（102）的丝杠一端与第一驱动电机（106）的输出轴连接，丝杠另一端与其中一个弧形爪通过轴承转动连接，第一丝杠螺母机构（102）的螺母与另一弧形爪铰接；第一丝杠螺母机构（102）的螺母通过滑块与第一直线导轨（103）滑动连接，第一直线导轨（103）与第一丝杠螺母机构（102）平行，且与弧形爪的弧形相切。

5.根据权利要求1所述一种管间攀爬跨越机器人，其特征在于，所述非升降爪（30）除了没有升降传动机构（110）外，其余结构与升降爪（10）相同。

6.根据权利要求4所述一种管间攀爬跨越机器人，其特征在于，所述直线伸缩机构为第二丝杠螺母机构（203）或第三丝杠螺母机构（209）；

所述第二丝杠螺母机构（203）的丝杠与第三齿轮传动机构（201）的其中一个齿轮固定连接，第三齿轮传动机构（201）的另一齿轮与第五驱动电机（205）的输出轴固定连接，第二丝杠螺母机构（203）的螺母通过滑块与第二直线导轨（204）滑动连接，第二直线导轨（204）与第二丝杠螺母机构（203）平行，且水平设置；第二丝杠螺母机构（203）的螺母通过连接件（212）与升降爪（10）中第五丝杠螺母机构（117）的螺母、第五直线导轨的滑块固连；

第三丝杠螺母机构（209），所述第三丝杠螺母机构（209）的丝杠与第四齿轮传动机构（207）的其中一个齿轮固定连接，第四齿轮传动机构（207）的另一齿轮与第六驱动电机（206）的输出轴固定连接，第三丝杠螺母机构（209）的螺母通过滑块与第三直线导轨（210）滑动连接，第三直线导轨（210）与第三丝杠螺母机构（209）平行，且水平设置；第三丝杠螺母机构（209）的螺母与非升降爪（30）中的摆动关节固定连接。

7.根据权利要求6所述一种管间攀爬跨越机器人，其特征在于，所述第一丝杠螺母机构（102）的丝杠端部安装有第一编码器（105），第四驱动电机（112）的输出端安装有第二编码器（108），第七齿轮传动机构的齿轮上安装有第三编码器（109）；所述第三齿轮传动机构（201）的齿轮上安装有第四编码器（202），第四齿轮传动机构（207）的齿轮上安装有第五编码器（208），用于读取和控制非升降爪（30）或升降爪（10）的运动距离。

8.如权利要求1所述一种管间攀爬跨越机器人的控制方法，其特征在于，当所述升降爪（10）的第一手爪（101）加持管道时，控制升降爪（10）的升降传动机构（110）工作，使得机体（20）和非升降爪（30）整体沿管道的轴线方向运动。

说明书

一种管间攀爬跨越机器人

技术领域

[0001] 本发明属于机器人技术领域，涉及一种管间攀爬跨越机器人，尤其涉及一种在密集贯穿件管道的狭小空间内通过跨越贯穿件管道运动的机器人。

背景技术

[0002] 不论是火力发电还是核能发电，现有的发电设备中都需要一系列密集管道将反应堆处释放的能量导出转换为电能，这些密集管道贯穿整个反应堆密闭空间的内外表面。由于工作环境恶劣，且这一些密集管道不能出现任何泄漏，或是与管道相贯的外表面不能出现裂纹，经常会对这一工作空间进行检测。在实际工况中，其高温环境让人工无法进行空间内部的观测或检测，必须使用一套自动化设备自主工作，但是现场空间狭小，极大地限制了设备活动范围。在工业上也常常用到密集管道的装置，只能靠人为观测，效果并不如意。

[0003] 当前主要还是采用半人工半自动化，现有方式一方面难度大、时间成本高，另一方面在电力发电、核能发电中人工进行检测对人身安全构成极大威胁。通过外部使用摄像头人眼观测，这种情况只有在出现较大缺陷或者是已经出现泄漏，才能观测到，此时已经造成了巨大的损失并且可能发生安全事故。

[0004] 可见，现有技术并不能满足在狭小空间中对具有密集管道的空间进行有效的全覆盖运动。所以研制一套可以在狭小空间中，能够在密集管道间攀爬跨越的机器人作为搭载检测设备的平台十分关键。

发明内容

[0005] 为了解决上述问题，本发明提供一种管间攀爬跨越机器人，能够自主地在管道上攀爬和管道间跨越，在上下密闭、中间狭小且具有密集管道群的环境中实现了运动范围全覆盖，安全可靠，便于搭载特定的装置执行特定任务，解决了现有技术中存在的问题。

[0006] 本发明所采用的技术方案是，一种管间攀爬跨越机器人，包括

[0007] 升降爪，用于加持管道；

[0008] 非升降爪，用于加持另一管道；

[0009] 机体，用于通过对应的直线伸缩机构分别连接非升降爪与升降爪；

[0010] 其中，升降爪与机体之间、非升降爪与机体之间均设有摆动关节，用于驱动机体相对升降爪或非升降爪在水平面内转动；所述升降爪还设有升降传动机构，用于驱动机体沿管道轴线运动。

[0011] 进一步的，所述升降爪包括

[0012] 第一手爪，用于加持管道；

[0013] 第一齿轮齿条传动机构，所述第一齿轮齿条传动机构的齿条为弧形，固定于第一手爪的外壁，第一齿轮齿条传动机构的齿轮与第二驱动电机的输出轴连接，用于驱动第一齿轮齿条传动机构的齿轮绕第一手爪的周向运动；第一手爪的外壁设有第一圆周导轨，用于为第一齿轮齿条传动机构提供周向轨道。

[0014] 进一步的，所述摆动关节包括

[0015] 第二齿轮传动机构，所述第二齿轮传动机构的两个齿轮啮合传动，第二齿轮传动机构的其中一个齿轮与第四驱动电机的输出轴连接；第二齿轮传动机构的两个齿轮的外部壳体分别与第一手爪、升降传动机构固定连接，第二齿轮传动机构的两个齿轮的外部壳体之间相互铰接，具有转动自由度。

[0016] 进一步的，所述升降传动机构，包括

[0017] 第七齿轮传动机构，所述第七齿轮传动机构的其中一个齿轮与第三驱动电机的输出轴连接，第七齿轮传动机构的另一个齿轮与第五丝杠螺母机构的丝杆固定连接，第五丝杠螺母机构的螺母通过滑块与第五直线导轨滑动连接，第五直线导轨与第五丝杠螺母机构的丝杆相互平行，均沿管道的轴线设置。

[0018] 进一步的，所述第一手爪包括两个相互铰接的弧形爪，两个弧形爪能够组成有缺口的圆弧形，第一丝杠螺母机构的丝杠一端与第一驱动电机的输出轴连接，丝杠另一端与其中一个弧形爪通过轴承转动连接，第一丝杠螺母机构的螺母与另一弧形爪铰接；第一丝杠螺母机构的螺母通过滑块与第一直线导轨滑动连接，第一直线导轨与第一丝杠螺母机构平行，且与弧形爪的弧形相切。

[0019] 进一步的，所述非升降爪除了没有升降传动机构外，其余结构与升降爪相同。

[0020] 进一步的，所述直线伸缩机构为第二丝杠螺母机构或第三丝杠螺母机构；

[0021] 所述第二丝杠螺母机构的丝杠与第三齿轮传动机构的其中一个齿轮固定连接，第三齿轮传动机构的另一齿轮与第五驱动电机的输出轴固定连接，第二丝杠螺母机构的螺母通过滑块与第二直线导轨滑动连接，第二直线导轨与第二丝杠螺母机构平行，且水平设置；第二丝杠螺母机构的螺母通过连接件与升降爪中第五丝杠螺母机构的螺母、第五直线导轨的滑块固连；

[0022] 第三丝杠螺母机构，所述第三丝杠螺母机构的丝杠与第四齿轮传动机构的其中一个齿轮固定连接，第四齿轮传动机构的另一齿轮与第六驱动电机的输出轴固定连接，第三丝杠螺母机构的螺母通过滑块与第三直线导轨滑动连接，第三直线导轨与第三丝杠螺母机构平行，且水平设置；第三丝杠螺母机构的螺母与非升降爪中的摆动关节固定连接。

[0023] 进一步的，所述第一丝杠螺母机构的丝杠端部安装有第一编码器，第四驱动电机的输出端安装有第二编码器，第七齿轮传动机构的齿轮上安装有第三编码器；所述第三齿轮传动机构的齿轮上安装有第四编码器，第四齿轮传动机构的齿轮上安装有第五编码器，用于读取和控制非升降爪或升降爪的运动距离。

[0024] 一种管间攀爬跨越机器人的控制方法，具体为：

[0025] S1，控制升降爪的第一手爪、非升降爪的第二手爪中至少一个加持对应的管道；

[0026] S2，通过转动关节控制机体相对于加持的第一手爪或第二手爪向前或向后转动至合适角度，通过机体的直线伸缩机构控制非升降爪或升降爪伸长或收缩至合适位置，找寻下一根可供夹紧的管道。

[0027] 进一步的，当所述升降爪的第一手爪加持管道时，控制升降爪的升降传动机构工作，使得机体和非升降爪整体沿管道的轴线方向运动。

[0028] 本发明的有益效果是：

[0029] 1、本发明体积小、重量轻、能够适应狭小空间密集管道环境中运动，在狭小空间且具有密集管道群的空间中运动范围全覆盖，在管道上的攀爬和管道间的跨越，且能适应管道间间距的变化，运行方式简单。模块化设计，拆装维修方便，便于全自动设计，自主运动，安全可靠，便于搭载特定的装置执行特定任务。

[0030] 2、本发明能够搭载多种工具在机器人身上，与视频监控系统、无损检测设备等相结合，实现在狭窄空间密集管道群中实现特定任务；比如说搭载检测探头，进行空间内物体外表面缺陷检测，搭载摄像头，进行实时视频监测等。

附图说明

[0031] 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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

[0032] 图1是本发明实施例的整体组装示意图。

[0033] 图2a是本发明实施例中升降爪的立体图。

[0034] 图2b是本发明实施例中升降爪组装剖面示意图。

[0035] 图2c是本发明实施例中升降爪另一角度的结构示意图。

[0036] 图3a是本发明实施例中机体组装示意图。

[0037] 图3b是本发明实施例中机体的立体图。

[0038] 图3c是本发明实施例中机体和升降爪的连接示意图。

[0039] 图4是本发明实施例中非升降爪组装剖面示意图。

[0040] 图5是本发明实施例一种实施方式的机构运动简图。

[0041] 图6是本发明实施例一种应用环境示意图。

[0042] 图中，10.升降爪，101.第一手爪，102.第一丝杠螺母机构，103.第一直线导轨，104.第一齿轮传动机构，105.第一编码器，106.第一驱动电机，107.第二驱动电机，108.第二编码器，109.第三编码器，110.升降传动机构，111.第三驱动电机，112.第四驱动电机，
113.第二齿轮传动机构，114.第一齿轮齿条传动机构，115.第一圆周导轨，116.第一驱动器，117.第五丝杠螺母机构；20.机体，201.第三齿轮传动机构，202.第四编码器，203.第二丝杠螺母机构，204.第二直线导轨，205.第五驱动电机，206.第六驱动电机，207.第四齿轮传动机构，208.第五编码器，209.第三丝杠螺母机构，210.第三直线导轨，211.第二驱动器，
212.连接件；30.非升降爪，301.第二手爪，302.第四丝杠螺母机构，303.第五齿轮传动机构，304.第六编码器，305.第七驱动电机，306.第四直线导轨，307.第七编码器，308.第六齿轮传动机构，309.第八驱动电机，310.第九驱动电机，311.第二圆周导轨，312.第二齿轮齿条传动机构，313.第三驱动器。

具体实施方式

[0043] 下面将结合本发明实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0044] 实施例1，

[0045] 一种管间攀爬跨越机器人，如图1所示，包括：升降爪10、机体20和非升降爪30；

[0046] 机体20，用于通过对应的直线伸缩机构分别连接非升降爪30与升降爪10，在机体20的左右伸缩以适应管道间间距的变化；

[0047] 其中，升降爪10与机体20之间、非升降爪30与机体20之间均设有摆动关节，用于驱动机体20相对升降爪10或非升降爪30在水平面内转动；所述升降爪10还设有升降传动机构110，用于驱动机体20沿管道轴线运动。

[0048] 如图2a‑2c所示，升降爪10包括第一手爪101、第一丝杠螺母机构102、第一直线导轨103、第一齿轮传动机构104、第二齿轮传动机构113、第一编码器105、第一驱动电机106、第二驱动电机107、第三驱动电机111、第四驱动电机112、第二编码器108、第三编码器109、升降传动机构110、第一齿轮齿条传动机构114、第一圆周导轨115和第一驱动器116。

[0049] 第一手爪101，用于加持管道；

[0050] 第一齿轮齿条传动机构114的齿条为弧形，固定于第一手爪101的外壁，第一齿轮齿条传动机构114的齿轮与第二驱动电机107的输出轴连接，用于驱动第一齿轮齿条传动机构114的齿轮绕第一手爪101的周向运动；第一手爪101的外壁设有第一圆周导轨115，用于为第一齿轮齿条传动机构114提供周向轨道；

[0051] 摆动关节包括第二齿轮传动机构113，第二齿轮传动机构113的两个齿轮啮合传动，第二齿轮传动机构113的其中一个齿轮与第四驱动电机112的输出轴连接；第四驱动电机112的输出端安装有第二编码器108；第二齿轮传动机构113的两个齿轮的外部壳体分别与第一手爪101、升降传动机构110固定连接，第二齿轮传动机构113的两个齿轮的外部壳体之间相互铰接，具有转动自由度。

[0052] 升降传动机构110包括第七齿轮传动机构，第七齿轮传动机构的其中一个齿轮与第三驱动电机111的输出轴连接，第七齿轮传动机构的另一个齿轮与第五丝杠螺母机构117的丝杆固定连接，第五丝杠螺母机构117的螺母与第五直线导轨滑动连接，第五直线导轨与第五丝杠螺母机构117的丝杆相互平行，均沿管道的轴线设置；第七齿轮传动机构的齿轮上安装有第三编码器109。

[0053] 第一手爪101包括两个相互铰接的弧形爪，两个弧形爪能够组成有缺口的圆弧形，第一丝杠螺母机构102的丝杠一端与第一驱动电机106的输出轴连接，丝杠另一端与其中一个弧形爪通过轴承转动连接，第一丝杠螺母机构102的螺母与另一弧形爪铰接；第一丝杠螺母机构102的螺母通过滑块与第一直线导轨103滑动连接，第一直线导轨103与第一丝杠螺母机构102平行，且与弧形爪的弧形相切；第一丝杠螺母机构102的丝杠端部安装有第一编码器105。

[0054] 具体工作中，第一驱动电机106驱动第一齿轮传动机构104，使第一丝杠螺母机构102运动，依靠第一直线导轨103使第一丝杠螺母机构102的螺母平动，从而实现第一手爪
101夹紧或者是松开管道，依靠第一编码器105来读取第一丝杠螺母机构102的运动距离。

[0055] 当第一手爪101夹紧管道后，第二驱动电机107驱动第一齿轮齿条传动机构114工作，齿条不动齿轮转动，使第二编码器108、第三编码器109、升降传动机构110、第三驱动电机111、第四驱动电机112、第二齿轮传动机构113、机体20和非升降爪30组成的整体沿着第一圆周导轨115运动，即绕着管道周转一定角度来适应当前位置，实现绕着管道的自由度。

[0056] 第四驱动电机112驱动第二齿轮传动机构113，使整个机器人可绕此关节转动，满足非升降爪30去找寻下一根可抓紧的管道，实现管道间的跨越，其转动角度由第二编码器108读取控制，实现整体位姿的摆动。第一手爪101夹紧后，由于一端固定，第四驱动电机112驱动下就可实现另一端转动，从而保证了机器人右端部分绕着此关节转动。

[0057] 第一手爪101夹紧后，整个机器人可以看做是依靠第一手爪101夹紧悬挂在贯穿件上，此时，第三驱动电机111驱动升降传动机构110，右端部分（机体20和非升降爪30）与第五丝杠螺母机构117的螺母连接，保证机体20和非升降爪30在第三驱动电机111的带动下向上抬起或下降，从而实现沿管道轴向运动的自由度。

[0058] 如图3a‑3b所示，机体20包括第三齿轮传动机构201、第四齿轮传动机构207、第四编码器202、第五编码器208、第二丝杠螺母机构203、第三丝杠螺母机构209、第二直线导轨204、第三直线导轨210、第五驱动电机205、第六驱动电机206和第二驱动器211。

[0059] 直线伸缩机构为第二丝杠螺母机构203或第三丝杠螺母机构209；

[0060] 第二丝杠螺母机构203的丝杠与第三齿轮传动机构201的其中一个齿轮固定连接，第三齿轮传动机构201的另一齿轮与第五驱动电机205的输出轴固定连接，第二丝杠螺母机构203的螺母通过滑块与第二直线导轨204滑动连接，第二直线导轨204与第二丝杠螺母机构203平行，且水平设置；第三齿轮传动机构201的齿轮上安装有第四编码器202；第二丝杠螺母机构203的螺母通过连接件212与升降爪10中第五丝杠螺母机构117的螺母、第五直线导轨的滑块三件固连，如图3c所示。

[0061] 第三丝杠螺母机构209的丝杠与第四齿轮传动机构207的其中一个齿轮固定连接，第四齿轮传动机构207的另一齿轮与第六驱动电机206的输出轴固定连接，第三丝杠螺母机构209的螺母通过滑块与第三直线导轨210滑动连接，第三直线导轨210与第三丝杠螺母机构209平行，且水平设置；第四齿轮传动机构207的齿轮上安装有第五编码器208，第四编码器202、第五编码器208位置对称；第三丝杠螺母机构209的螺母与非升降爪30中的摆动关节（即第六齿轮传动机构308）固定连接。

[0062] 升降爪10和非升降爪30分别安装在第二丝杠螺母机构203和第三丝杠螺母机构209的螺母上，机体20可通过第五驱动电机205、第六驱动电机206驱动对应的丝杠螺母机构，使升降爪10和非升降爪30在水平方向左右伸缩移动，依靠第四编码器202、第五编码器
208来读取和控制运动距离。满足升降爪10和非升降爪30在实际工作中需要抓紧不同间距的管道或是在抓紧两根管道的情况下改变自身位姿，实现管道间的跨越。

[0063] 第一编码器105、第二编码器108、第三编码器109、第四编码器202、第五编码器208都是为了精确读取位置，保证运动精度，实现很好的控制。

[0064] 第一手爪101外侧安装有第一驱动器116、第二驱动器211，均用于根据对应的编码器输出结果驱动电机，第一驱动器116驱动第一驱动电机106、第二驱动电机107、第三驱动电机111、第四驱动电机112；第二驱动器211驱动第五驱动电机205、第六驱动电机206；第一驱动器116、第二驱动器211型号G‑SOLTWI‑R3/110SE2S。

[0065] 如图4所示，非升降爪30包括第二手爪301、第四丝杠螺母机构302、第五齿轮传动机构303、第六齿轮传动机构308、第七驱动电机305、第八驱动电机309、第九驱动电机310、第六编码器304、第四直线导轨306、第七编码器307、第二圆周导轨311、第二齿轮齿条传动机构312、第三驱动器313。非升降爪30除了没有升降传动机构110外，其余结构与升降爪10相同。

[0066] 在实际运动过程中，第七驱动电机305驱动第五齿轮传动机构303，带动第四丝杠螺母机构302工作，依靠第四直线导轨306使得第四丝杠螺母机构302的螺母平动，从而实现第二手爪301夹紧和松开管道，通过第六编码器304读取第四丝杠螺母机构302的运动距离；第二手爪301与第一手爪101结构相同。

[0067] 第九驱动电机310驱动安装在第二手爪301上面的第二齿轮齿条传动机构312使机体20、升降爪10一起沿着第二圆周导轨311绕第二手爪301周向转动一定角度来适应当前位置。

[0068] 第八驱动电机309驱动第六齿轮传动机构308实现整机的摆动，通过第七编码器307来读取摆动角度；实现升降爪10摆动一定角度来抓紧下一根管道，实现管道间的跨越。
第六齿轮传动机构308的两个齿轮的外部壳体分别与第二手爪301、第三丝杠螺母机构209固定连接，第六齿轮传动机构308的两个齿轮的外部壳体之间相互铰接，具有转动自由度。

[0069] 实施例2，

[0070] 一种管间攀爬跨越机器人的控制方法，具体为：

[0071] S1，控制升降爪10的第一手爪101、非升降爪30的第二手爪301中至少一个加持对应的管道；

[0072] S2，通过转动关节控制机体20相对于加持的第一手爪101或第二手爪301向前或向后转动至合适角度，通过机体20的直线伸缩机构控制非升降爪30或升降爪10伸长或收缩至合适位置，找寻下一根可供夹紧的管道。

[0073] 当所述升降爪10的第一手爪101加持管道时，控制升降爪10的升降传动机构110工作，使得机体20和非升降爪30整体沿管道的轴线方向运动。

[0074] 如图6所示，为本发明实施例的应用场景，在该应用场景下进行攀爬和管道间跨越的一种实施例方式如图5中的（a）、（b）、（c）、（d）所示，左侧为升降爪10，中间为机体20，右侧为非升降爪30；根据一种实施方式，刚开始如（a）所示机器人升降爪10和非升降爪30夹紧管道；

[0075] 如（b）所示机体20的丝杠螺母运动推动升降爪10和非升降爪30，使得升降爪10和非升降爪30伸缩运动，实现机体20向前运动，此时错开管道间的间隙。机体20的尺寸与升降爪10和非升降爪30前后伸缩距离有关，应根据实际应用要求，满足变管距使用中最远两根相邻管距设计。

[0076] 如（c）所示，升降爪10在丝杠螺母机构带动下松开手爪并且机体20经由丝杠螺母机构收回升降爪10。

[0077] 如（d）所示，非升降爪30的关节转动，升降爪10在机体20的带动下伸出，去找寻下一根可供夹紧的管道。至此完成一种运动方式。

[0078] 第一编码器105、第三编码器109、第四编码器202、第五编码器208、第六编码器304的型号：RE22SC0413B10A2A00，多圈绝对值，运动超过一圈。第二编码器108、第七编码器307的型号：RM08SD0012B02L2G00，单圈绝对值，运动不超过一圈，且体积小。

[0079] 本发明实施例的工作过程：

[0080] 为实现机器人装置在狭小空间中管道上的攀爬和管道间的跨越，升降爪10依靠第一驱动电机106驱动第一丝杠螺母机构102，两个弧形爪合拢实现对管道的夹持，通过第一编码器105确定升降爪10松开和夹紧时，第一丝杠螺母机构102所需要行进的距离。为满足在管道上的攀爬，通过第三驱动电机111驱动第五丝杠螺母机构117，使整个弧形爪能够升降。为了满足在管道间的跨越，在弧形爪上安装有第一齿轮齿条传动机构114，齿条为弧形，可通过第二驱动电机107驱动实现整个机器人绕着管道中心旋转一定的角度以适应当前的位置，还具有一个摆动的自由度以适应机器人姿态的调整，实现另一个非升降爪30对下一个管道的夹紧。电机转过的角度皆由对应编码器设定，通过驱动器控制实施。

[0081] 非升降爪30除了没有升降传动机构110外，其余与升降爪具有一样的结构。首先通过第七驱动电机305驱动第四丝杠螺母机构302，使非升降爪30的手爪夹紧管道，通过第九驱动电机310驱动安装在手爪上的第二齿轮齿条传动机构312，齿条为弧形，实现机器人在夹紧后的位置调整，同样具备一个摆动自由度，由电机驱动摆动关节，满足非升降爪30位置的调整便于抓取下一根管道。

[0082] 中间的机体20起着连接升降爪10和非升降爪30的作用，并且可根据管道间的距离作出调整，将升降爪10和非升降爪30沿机体20方向左右伸缩以适应管道间距离的变化，实现了更加柔顺的运动过程，适应非规则排布密集管道间的跨越。

[0083] 本发明实施例能够保证在狭窄密集贯穿件空间内部运动，同时降低了运动难度，便于实现，弥补了现有技术的不足。探头安装于机体20的正下方，能够实现周向扫查和通道扫查的任务要求；在实际运动过程中升降爪10或非升降爪30夹紧管件，对应的第一齿轮齿条传动机构114或第二齿轮齿条传动机构312工作，往复运动可实现整周覆盖，搭载在机体20正下方的探头便可实现周向扫查；通道扫查是在运动过程中可满足在规则密布管件的空间中，中间的机体20保持一条直线运动实现通道直线扫查。

[0084] 本发明实施例管间间距范围最小应为实际应用场景中的最小管间距，最大管间距离是最小管间距的2倍，保证升降爪10和非升降爪30伸缩范围内。当前可实现在核电、火电厂中的应用，在狭小且密集贯穿件的环境中，满足核电、火电检测需求，极大的减小风险。

[0085] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。