机器人及其内部的温度控制方法、机器人系统与流程

1.本技术涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种机器人及其内部的温度控制方法、机器人系统。


背景技术：

2.在进行车辆测试时，机器人(比如手臂机器人)可以作为执行机构。在车辆测试的过程中，涉及到高低温环境，在高低温环境下，机器人可能无法运作。因此，需要保证机器人在高低温环境下也能够正常运行，进而保证测试过程的顺利完成。
3.现有技术中，采用两种方式来克服高低温环境的影响，一种是将执行机构与动力机构分开，执行机构置于环境箱内，动力机构放于常温下。另一种是使用耐高低温防护衣包裹机器人后置于环境箱内。
4.这两种方式，均是机器人外部进行温度控制，不能实现机器人腔体内部的温度调节。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种机器人及其内部的温度控制方法、机器人系统，用以实现机器人内部的温度调节。
6.第一方面，本技术实施例提供一种机器人，包括：机器人本体，包括：底座、多个轴和臂体，所述底座与所述臂体之间及相邻的所述臂体之间分别通过一个所述轴转动连接；设置在所述机器人本体的腔体内部的气管，所述气管的进气端设置在所述底座上，所述气管的出气端设置在所述臂体的前臂腔体内部，所述进气端和所述出气端之间的中间气管段穿设所述腔体内部；所述中间气管段的预设位置处设置通气装置，所述通气装置用于将所述气管中的气体通入所述腔体内部；设置在所述腔体内部的温湿度采集装置。
7.在本技术实施例中，与现有技术相比，直接对机器人内部的结构进行改造，在原机器人的结构基础上，增设气管和温湿度采集装置；通过增设的温湿度采集装置，外部温控装置可以对机器人的温湿度进行监控；基于监控的温湿度，外部温控装置还可以确定用于对机器人内部的温度进行控制的气体温度，然后利用气管通入相应温度的气体到腔体内部，实现机器人腔体内部的温度控制。因此，通过对机器人内部结构的改造，可以实现机器人内部的温度调节。
8.作为一种可能的实现方式，所述气管包括至少两组气管。
9.在本技术实施例中，通过至少两组气管，能够更有效和更快速的对机器人腔体内部的温度进行调节。
10.作为一种可能的实现方式，所述机器人本体包括六个轴；所述预设位置包括：1轴和2轴之间的腔体内部的第一预设位置、2轴和3轴之间的腔体内部的第二预设位置、3轴和4轴之间的腔体内部的第三预设位置、4轴和5轴之间的腔体内部的第四预设位置，所述气管的出气端设置在所述4轴和所述5轴之间的腔体内部。
11.在本技术实施例中，针对六轴机器人，在1
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2轴、2
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3轴、3
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4轴以及4
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5轴之间的腔体内部均设置通气装置，进而可以实现六轴机器人腔体内部的各个位置的温度调节。
12.作为一种可能的实现方式，所述温湿度采集装置包括：设置在所述底座内部的第一温湿度采集装置、设置在所述1轴和所述2轴之间的腔体内部的第二温湿度采集装置、设置在所述3轴和所述4轴之间的腔体内部的第三温湿度采集装置、设置在所述4轴和所述5轴之间的腔体内部的第四温湿度采集装置。
13.在本技术实施例中，针对六轴机器人，可以在底座、1
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2轴、3
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4轴、4
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5轴以之间的腔体内部均设置温度采集装置，以实现温湿度的有效监测。
14.作为一种可能的实现方式，所述通气装置上安装有消音器。
15.在本技术实施例中，通过在通气装置上安装消音器，一方面可以减弱通气或者排气时所产生的噪音；另一方面可以使气体均匀的通入腔体内部。
16.作为一种可能的实现方式，所述底座上开设有排气孔。
17.在本技术实施例中，通过在底座上开设排气孔，可以使机器人在温控的时候可以进行排气，进而实现更灵活的温控。
18.作为一种可能的实现方式，所述机器人本体的腔体内部不设置电磁阀。
19.在本技术实施例中，在对机器人内部的结构进行改造之后，可以实现有效的内部温控，因此，原来机器人中的电磁阀可以拆除，进而去掉不必要的部件。
20.作为一种可能的实现方式，所述通气装置包括三通和通气管，所述预设位置处的气管段截断，包括第一截断端和第二截断端，所述第一截断端与所述三通的第一端连接，所述第二截断端与所述三通的第二端连接，所述通气管的一端与所述三通的第三端连接。
21.在本技术实施例中，在预设位置处将气管段截断，然后通过三通将第一截断端、第二截断端以及通气管的一端连接，进而可以实现将气管内的气体通过通气管通入对应的腔体内部。
22.作为一种可能的实现方式，所述机器人为机器人。
23.在本技术实施例中，针对机器人，可以对其进行灵活的内部结构的改造，实现机器人的内部温控。
24.第二方面，本技术实施例提供一种机器人系统，包括：第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现方式中所述的机器人；以及与所述机器人连接的温控装置；所述温控装置用于对所述机器人本体内部的温度进行控制。
25.在本技术实施例中，通过温控装置，结合机器人的内部构造的改进，实现机器人内部的温度的有效调节。
26.第三方面，本技术实施例提供一种机器人内部的温度控制方法，应用于第二方面所述的温控装置；所述温控装置包括控制器、气体传输装置、和设置在所述气体传输装置上的气体温度控制装置，所述控制器与所述气体温度控制装置和所述温湿度采集装置分别连接，所述气体传输装置和所述气管的进气端连接；所述温度控制方法包括：所述控制器获取所述温湿度采集装置采集到的温度信息；所述控制器根据所述温度信息和预设的机器人内部温度范围生成所述气体温度控制装置的控制指令，并发送给所述气体温度控制装置；所述气体温度控制装置根据所述控制指令调节所述气体传输装置内传输的气体的温度；所述气体传输装置将调节温度后的气体传输到所述气管的进气端，以使所述调节温度后的气体
从所述气管的进气端进入所述机器人本体内，进而改变所述机器人本体内的温度。
27.在本技术实施例中，在温控装置进行温度控制时，先获取温湿度采集装置采集到的温度信息，然后通过气体温度控制装置调节气体温度，将调节温度后的气体传输到气管的进气端，进而，调节温度后的气体从气管的进气端进入机器人本体内，进而改变机器人本体内的温度，实现机器人的内部温度的有效调节。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
29.图1为本技术实施例提供的机器人的结构示意图；
30.图2为本技术实施例提供的机器人系统的结构示意图；
31.图3为本技术实施例提供的温控装置的结构示意图；
32.图4为本技术实施例提供的恒温系统的结构示意图。
33.图标：10
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机器人；11
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机器人本体；12
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气管；13
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温湿度采集装置；110
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底座；111
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轴；112
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臂体；20
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机器人系统；21
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温控装置；210
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控制器；211
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气体传输装置；212
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气体温度控制装置。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
35.在本技术实施例中，选用特定品牌型号的机器人作为二次开发的对象，对其进行改造，改造后的机器人能够实现内部温控。其中，特定品牌型号指的是具有改造可能性的机器人型号。例如：机器人，该型号的机器人可以用于车辆测试的应用场景中。
36.本技术实施例所提供的改造过的特定品牌型号的机器人可以应用于车辆测试的应用场景，在车辆测试时，由该机器人作为执行机构，以完成车辆的各项测试。
37.请参照图1，为本技术实施例提供的机器人10的结构示意图，机器人10包括：机器人本体11、气管12和温湿度采集装置13，图1所示的机器人10为六轴机器人。如果是其他轴数的机器人，可以参照六轴机器人的改造方式进行改造，不构成对本技术实施例的限定。
38.机器人本体11包括：底座110、轴111(图1中为6个)和臂体112。
39.底座110与臂体112之间及相邻的臂体112之间分别通过一个轴111连接。需要说明的是，底座110与臂体112之间及两相邻臂体112之间的轴111的具体设置方式为本领域现有技术，在此不作展开介绍。
40.此外，对于六轴机器人来说，可以通过各个轴111将臂体112划分为多个关节或者多个部分。当然，如果是其他数量轴的机器人，也可以对应的实现相应的划分。考虑到该部分属于本领域成熟的技术，在本技术实施例中不对其进行详细介绍。
41.可以理解，底座110和与之连接的臂体112之间的轴111也可省略，此时，底座110和阈值连接的臂体112直接固定连接。
42.底座110，也可以称之为基座。底座110可以采用单层底座的形式，也可以采用叠设
的形式，在本技术实施例中不作限定。
43.在机器人本体11的腔体内部，还设置有电机和可与之信号连接的电路板。电路板用于控制电机驱动轴111转动，每个轴111处可以设置有电机及对转动，例如，使得与底座110连接的臂体112可以相对于底座110转动，或者使得两相邻的臂体112相对于彼此发生转动。需要说明的是，电机及电路板在轴处的具体设置方式为本领域现有技术，在此不作展开介绍。
44.如图1所示，气管12设置在机器人本体11的腔体内部。气管12的进气端设置在底座110上，气管12的出气端设置在臂体112的前臂腔体内部，进气端和出气端之间的中间气管段穿设腔体内部。在中间气管段的预设位置处，设置通气装置，该通气装置用于将气管12中的气体通入腔体内部。
45.温湿度采集装置13，可以是温湿度传感器，通过温湿度传感器，可以实现温湿度信息的采集。也可以包括：温度传感器和湿度传感器，通过温度传感器，实现温度的采集，通过湿度传感器，实现湿度的采集。
46.在本技术实施例中，与现有技术相比，直接对机器人10内部的结构进行改造，在原机器人的结构基础上，增设气管12和温湿度采集装置13；通过增设的温湿度采集装置13，外部温控装置可以对机器人10的温湿度进行监控；基于监控的温湿度，外部温控装置还可以确定用于对机器人10内部的温度进行控制的气体温度，然后利用气管12通入相应温度的气体到腔体内部，实现机器人10腔体内部的温度控制。因此，通过对机器人10内部结构的改造，可以实现机器人10内部的温度调节。
47.接下来对机器人10的各个部分的实施方式进行介绍。
48.在本技术实施例中，机器人10的形状、大小等基础构造可以参照本领域中成熟的手臂机器人(也称机械臂)的基础构造，在此不作限定。
49.在本技术实施例中，底座110上可以开设排气孔，通过该排气孔，机器人10在进行内部温控时，可以进行排气，进而实现更灵活的温控。
50.在本技术实施例中，气管12可以包括至少两组气管12，每组气管12的设置方式(实施方式)相同。在应用时，可结合具体的应用场景合理设置气管12的数量。例如：气管12的数量可以是3组、4组，或者更多组。
51.每组气管12可以包括相同数量的气管12，例如：每组气管12均包括3根气管12。也可以包括不相同数量的气管12，例如：第一组气管12包括1根气管12，第二组气管12包括2根气管12，第三组气管12包括3根气管12。三组气管12可以并排或者并列的设置，每组气管12的各个气管12的进气端的设置方式相同，出气端的设置方式也相同，中间气管段的设置方式也相同。
52.在本技术实施例中，通过至少两组气管12，能够更有效和更快速的对机器人10腔体内部的温度进行调节。
53.作为一种可选的实施方式，气管12的规格可以为8。
54.在实际应用时，气管12的规格也可以结合实际的应用场景进行合理选择，在本技术实施例中不作限定。
55.请继续参照图1，机器人10包括六个轴，六个轴按照从底座110到臂体112的末端的分布顺序依次为：1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴。
56.进一步地，基于六轴机器人的结构，中间气管段设置通气装置的各个预设位置可以是：1轴和2轴之间的腔体内部的第一预设位置、2轴和3轴之间的腔体内部的第二预设位置、3轴和4轴之间的腔体内部的第三预设位置、4轴和5轴之间的腔体内部的第四预设位置，气管12的出气端设置在4轴和5轴之间的腔体内部。
57.在本技术实施例中，针对六轴机器人，在1
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2轴、2
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3轴、3
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4轴以及4
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5轴之间的腔体内部均设置通气装置，进而可以实现六轴机器人腔体内部的各个位置的温度调节。
58.为了实现通气装置的设置，作为一种可选的实施方式，在预设位置处可以将中间气管段截断，因而，中间气管段包括多个截断部分，即在各个预设位置处，中间气管段都具有相应的截断部分。
59.在截断部分，中间气管段可以包括：第一截断端和第二截断端。对应的，通气装置包括：三通和通气管。第一截断端与三通的第一端连接，第二截断端与三通的第二端连接，通气管的一端与三通的第三端连接。
60.通过这种方式，中间气管段的截断部分仍然连通，并且还将截断部分连接到了通气管，这样，气管12内的气体便可以通过通气管通入到对应的腔体内部。
61.其中，三通的规格和通气管的规格与气管12的规格一致，可以有效实现通气管与气管12的通气连接。
62.作为一种可选的实施方式，在通气装置上，安装消音器。该消音器的安装位置可以是前述实施例中所述的通气管。
63.其中，消音器可以采用机器人10所通用的消音器；消音器的大小、形状、型号等可以结合通气管的实施方式、以及结合气管12的实施方式灵活选择，在本技术实施例中不作限定。
64.在本技术实施例中，通过在通气装置上安装消音器，一方面可以减弱通气或者排气时所产生的噪音；另一方面可以使气体均匀的通入腔体内部。
65.针对六轴机器人，作为一种可选的实施方式，温湿度采集装置13包括：设置在底座110内部的第一温湿度采集装置、设置在1轴和2轴之间的腔体内部的第二温湿度采集装置、设置在3轴和4轴之间的腔体内部的第三温湿度采集装置、设置在4轴和5轴之间的腔体内部的第四温湿度采集装置。
66.在本技术实施例中，针对六轴机器人，可以在底座、1
‑
2轴、3
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4轴、4
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5轴以之间的腔体内部均设置温湿度采集装置13，以实现温湿度的有效监测。
67.基于上述机器人10的构造的改进，机器人10可以实现在高低温环境下的内部温度调节，那么，在原来的常温下环境下的一些部件便可以拆除。因此，作为一种可选的实施方式，机器人本体11的腔体内部不设置电磁阀。
68.在这种实施方式中，将原有的电磁阀拆除，实现不必要的部件的去除；并且还可以为增设的气管12提供相应的分布空间。
69.除了电磁阀，也可以拆除其他不必要的部件，在本技术实施例中不作限定。
70.作为一种可选的实施方式，机器人10可以为(一种机器人的品牌型号)机器人。
71.针对机器人，可以按照上述实施方式中所述的机器人的构造对其进行灵活的内部结构的改造，实现机器人的内部温控。例如：在机器人的内部的相
应位置处增设气管12和温湿度采集装置13，拆除机器人的电磁阀等。
72.在上述改造的机器人10的结构的基础上，可以利用外部温度控制装置对其实现温度控制。例如：通过气管12向机器人10的腔体内部送入冷气，实现机器人10腔体内部的降温；通过气管12向机器人10的腔体内部送入暖气，实现机器人10腔体内部的升温。
73.因此，请参照图2，本技术实施例还提供一种机器人系统20，包括：机器人10，以及和机器人10连接的温控装置21，温控装置21用于对机器人本体11内部的温度进行控制。
74.在本技术实施例中，温控装置21可以采用多种实施方式，在不同的实施方式中，温控装置21的温度控制方式也可以对应不相同，为了便于理解机器人10的结构改造所能实现的内部温控效果，接下来对温控装置21的可选的实施方式进行介绍。
75.作为一种可选的实施方式，请参照图3，温控装置21包括：控制器210、气体传输装置211和设置在气体传输装置211上的气体温度控制装置212；控制器210与气体温度控制装置212和温湿度采集装置13分别连接，气体传输装置211和气管12的进气端连接。
76.其中，气体传输装置211一端与提供气体的气源(例如：鼓风机和压缩机)连接，气体传输装置211另一端与气管12的进气端连接。温湿度采集装置13与控制器210的连接方式可以是无线连接(通信连接)，也可以是有线连接(物理连接)，只要保证温湿度采集装置13可以将采集到的温度信息传输给控制器210即可。
77.在本技术实施例中，气体传输装置211可以是气管，或者其他可实现气体传输的装置。
78.在实际应用时，控制器210可以设置在电气箱中；机器人10可以设置在环境箱中。对应的，气体传输装置211和气管12的进气端可通过机器人10所在的环境箱连接，即，在环境箱上开设开口，然后将气体传输装置通过该开口连到气管12的进气端。
79.在环境箱的开口处或者环境箱的开口的前端，还可以设置油水分离器，该油水分离器属于温控装置21的一部分，以保证通入气管12的气体的干燥性。
80.此外，在气体传输装置211与气管12之间的管路上，还可以设置隔热保温材料，该隔热保温材料包覆管路，实现隔热保温。
81.基于图3所示的温控装置21的结构，温控装置21采用的温度控制方法可以包括：
82.步骤一：控制器210获取温湿度采集装置13采集到的温度信息。
83.步骤二：控制器210根据温度信息和预设的机器人内部温度范围生成气体温度控制装置212的控制指令，并发送给气体温度控制装置212。
84.步骤三：气体温度控制装置212根据控制指令调节气体传输装置211内传输的气体的温度。
85.步骤四：气体传输装置211将调节温度后的气体传输到气管12的进气端，以使调节温度后的气体从气管12的进气端进入机器人本体11内，进而改变机器人本体11内的温度。
86.在本技术实施例中，在温控装置21进行温度控制时，先获取温湿度采集装置13采集到的温度信息，然后通过气体温度控制装置212调节气体温度，将调节温度后的气体传输到气管12的进气端，进而，调节温度后的气体从气管12的进气端进入机器人本体11内，进而改变机器人本体11内的温度，实现机器人10的内部温度的有效调节。
87.接下来对该温控方法的实施方式进行介绍。
88.结合前述机器人10的实施方式的介绍，温湿度采集装置13的数量有多个，以前述
实施方式中的4个为例。在步骤一中，控制器210获取各个温湿度采集装置13采集到的温度信息。
89.由于各个温湿度采集装置13的设置位置不同，其对应的预设的机器人内部温度范围也不相同。
90.在步骤二中，可以先判断各个温度值是否在对应的温度范围内(即判断机器人内部的温度是否需要调节)，如果确定至少一个温度值不在对应的温度范围内(即确定机器人10内部的温度需要调节)，则根据至少一个温度值确定需要通入机器人10内部的气体的温度。
91.其中，各个温度值对应的预设温度范围可以相同，也可以不相同，可以结合实际的应用场景灵活设置。
92.除了上述的实施方式，由于机器人10所允许的工作温度有一定区间，并且，各个传感器之间的温度有一定的函数关系，因此，在实际应用时，可以仅根据特定的温湿度采集装置13所采集的温度信息进行温度控制，便可以实现整个机器人10内部的温度调节。
93.如果确定各个温度值都在对应的温度范围内(即确定机器人内部的温度不需要调节)，则不需要对机器人的温度进行调节。
94.进一步地，所确定的需要通入机器人10内部的气体的温度可以是直接的机器人10侧的温度，也可以是通过运算获得的温度。其中，直接的温度与运算获得的温度的区别在于，直接的温度不考虑从气体传输装置211到气管12的进气端这一段内气体的温度变化；运算获得的温度考虑从气体传输装置211到气管12的进气端这一段内气体的温度变化。
95.更具体的举例来说，假设当前需要通入机器人10内部的气体为热气，作用为升温，如果考虑气体传输装置211到气管12的进气端这一段内气体的温度变化，则气体到达机器人侧时，气体的温度可能会有相应的下降，那么，气体温度控制装置212所调节的气体温度应当大于直接的机器人10侧的温度。
96.在实际应用时，可以预设从气体传输装置211到气管12的进气端这一段的长度、材质等因素对气体温度的影响值或者影响值计算方式，然后利用预设的影响值确定需要通入机器人10内部的气体的温度，或者先利用预设的影响值计算方式计算出影响值，再利用计算的影响值确定需要通入机器人10内部的气体的温度。
97.作为一种可选的实施方式，在确定需要通入机器人10内部的气体的温度时，可以基于当前温度和目标温度(可以是预设的机器人10内部温度范围内的任意一个温度值)，利用pid(proportion integral differential，比例，积分，微分)算法确定需要通入机器人10内部的气体的温度。
98.在确定需要通入机器人10内部的气体的温度之后，结合气体所输出的气体的温度(通常为常温)，确定相应的温度调节策略，然后基于温度调节策略生成相应的控制指令。
99.例如：气体的温度为常温，需要通入机器人10内部的气体的温度为30度，则在常温的基础上，需要对气体进行升温处理。再例如：气体的温度为常温，需要通入机器人10内部的气体的温度为10度，则在常温的基础上，需要对气体进行降温处理。
100.在进行降温处理或者升温处理时，可以采用不同的气体温度控制装置212实现。作为一种可选的实施方式，请参照图4，气体温度控制装置212(可理解为恒温系统)分为：气源、送风段、加热段、制冷段、储气段以及过滤段；气体传输装置211一端连接气源，然后依次
通过送风段、加热段、制冷段、储气段以及过滤段，再通过连接管与气管12的进气端连接。
101.作为举例，气源可以是鼓风机或者压缩机，用于提供气体。加热段可以是各种加热装置；通过红外辐射、加热丝、加热陶片等加热方式让气体加热。制冷段，可以是各种制冷装置，将气体通过冷凝管等制冷方式来降低气体温度。储气段，可以为压力机；用于为气体提供压力。过滤段可以为油水分离器，用于对气体进行一次油水分离，以及机器人10侧的油水分离器对气体进行二次油水分离，保持气体干燥。
102.在连接管上，还可以设置流速调节阀，以调节进入气管的气体的流速。流速调节阀也可以作为气体温度控制装置212的一部分，辅助实现气体的温度的调节。
103.储气段气体的温度和机器人本体11上的传感器一处的温度有一定的关系，由此可设定恒温系统的大体温度/大体流速，并由传感器一处的反馈温度来自动精确调节。
104.在控制指令中，可以包括：加热段的开启指令；制冷段的关闭指令；过滤段的开启指令等。可以理解，控制指令的作用是控制各个模块的运行，以实现气体的温度的调节。
105.基于控制指令，气体温度控制装置212中的各个段开启或者关闭，实现传输的气体的温度的调节。进而，在步骤四中，气体传输装置211将调节温度后的气体传输到气管的进气端，以使调节温度后的气体从气管12的进气端进入机器人本体11内，进而改变机器人本体11内的温度。
106.在本技术实施例中，在进行温度调节时，可以采用两种温度控制方式。恒流变温控制：气体流量不变，通过改变恒温系统的温度来控制机器人10的腔体内部的温度。
107.恒温变流控制：气体流量不变，通过改变恒温系统的温度(即气体传输装置211的温度)来控制气体温度。恒温变流控制：初始设定温度不变，通过改变气体流速来控制气体温度。
108.在本技术实施例中，在通入气体时，也可以采用两种通气方式。循环通气：从底座110的排气孔排出的气体直接作为气管12的进气端的气源，由鼓风机/储气泵造成压力差，实现循环通气功能。单向送风：从气底座110的排气孔排出的气体通过消音器消音后直接排出机器人10所在的环境箱外。
109.在本技术实施例中，温湿度采集装置13可用于检测气管12的进气端通入的气体是否干燥，如果满足预设的干燥条件，则可以继续通入；如果不满足预设的干燥条件，检查油水分离器是否正常工作，并采取相应的干燥措施，在保证通入的气体满足干燥条件时，再通入气体。
110.在本技术实施例中，除了通冷暖气的方式实现温度调节，还可以采用其他方式实现温度调节。比如：升温，还可以通过热辐射实现。如果采用其他温度调节方式，机器人10内部的构造也可以对应改进。
111.通过前述温控装置21的温控方式的介绍可以看出，通过机器人10的内部结构的改造，可以实现机器人10的关节及腔体内部的恒温，使其可以应用于高低温环境中。
112.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
113.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的
任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。