CN111113444A - 光配线机房机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光配线机房机器人，该机器人包括主体、行走机构、控制系统以及至少一个机械手臂和升降机构，所述主体的顶部设置有可整周旋转的第一图像采集器，用于对所述机器人所处的环境实时监控；所述升降机构设置在所述主体上，所述机械手臂的一端连接在所述升降机构上，所述机械手臂在所述升降机构的带动下沿所述主体的高度方向上下运动；所述行走机构设置在所述主体的底座上，用于所述机器人在机房内移动；所述控制系统设置在所述主体的内部，所述控制系统电连接并控制所述行走机构、升降机构以及所述机械手臂的运动。该机器人能够有效替代人工在光配线机房内的一切操作。

Description

光配线机房机器人

技术领域

本发明涉及光配线机房设备技术领域，具体涉及一种光配线机房机器人。

背景技术

光配线机房是指内部安装光纤柜，光纤的接入布线，光纤的出线布线。

光配线机房的日常维护均由人工解决，主要工作有：1.新工单的配线，主要是从入线分配端口跳纤到出线光纤端口，可用资源需要人工查询系统，经测试畅通后结单；2.用户出现故障报修，可能原因有进线光纤故障(人工查询根据系统资源重新更改进纤端口)，出线光纤故障(如是机房外的光纤故障，机房内无法解决需另行派单维修)，跳线光纤故障(人工更换跳线光纤)；3.机房内温度及湿度检查；4.机房的破损检查；5.维护人员进出需要登记；6.机房卫生打扫。

由于以上问题是通过人工处理，那么对于人员的技能要求相对较高，但是处理问题的时效性就相对较弱，并且系统资源统计不完善。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光配线机房机器人，该光配线机房机器人能够有效替代人工在光配线机房内的一切操作，以解决现有技术中光配线机房的日常维护均通过人工处理而导致解决问题的时效性较弱的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光配线机房机器人。

该光配线机房机器人包括主体、行走机构、控制系统以及至少一个机械手臂和升降机构，其中：

所述主体的顶部设置有第一图像采集器，并且所述第一图像采集器可整周旋转，用于对所述机器人所处的环境实时监控；

所述升降机构设置在所述主体上，所述机械手臂的一端连接在所述升降机构上，所述机械手臂在所述升降机构的带动下沿所述主体的高度方向上下运动；

所述行走机构设置在所述主体的底座上，用于所述机器人在机房内移动；

所述控制系统设置在所述主体的内部，所述控制系统电连接并控制所述行走机构、升降机构以及所述机械手臂的运动。

进一步的，所述机械手臂包括第一驱动模块以及依次连接的抓手结构、旋转结构、伸缩臂、第四转动关节、第三转动关节、下臂、第二转动关节、上臂和第一转动关节；所述第一驱动模块与所述控制系统数据连接，所述第一驱动模块电连接并驱动所述抓手结构、旋转结构、伸缩臂、第四转动关节、第三转动关节、第二转动关节以及第一转动关节的运动。

进一步的，所述抓手结构包括抓手、连接部以及设置在所述连接部上的第二图像采集器，所述连接部与所述旋转结构连接。

进一步的，所述机械手臂和所述升降机构分别设置有两个，所述升降机构包括相互连接的丝杆和第三驱动模块，所述第三驱动模块与所述控制系统电连接；两个所述丝杆分别设置在所述主体的相对两侧壁上；两个所述机械手臂分别为左机械手臂和右机械手臂，所述左机械手臂和所述右机械手臂分别与所述两个丝杆连接；所述右机械手臂的抓手上设置有剪刀。

进一步的，所述行走机构包括万向轮、第二驱动模块和两个控制轮，所述两个控制轮均与所述第二驱动模块电连接，所述第二驱动模块与所述控制系统数据连接。

进一步的，所述机器人还包括显示屏和至少一个照明结构，所述照明结构设置在所述主体的顶部，所述照明结构与所述控制系统电连接，用于为所述机器人在黑暗环境中工作提供光源；所述显示屏设置在所述主体的外侧壁上，所述显示屏与所述控制系统电连接。

进一步的，所述机器人还包括用于供电的电源系统，所述电源系统设置在所述主体的底座上；所述电源系统包括无线充电模块和锂电池组模块，所述无线充电模块与外部交流电源配合使用。

进一步的，所述机器人还包括传感器组件，所述传感器组件包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、烟雾报警器、霍尔传感器以及多个角度传感器和感应雷达，所述第四转动关节、第三转动关节、第二转动关节和第一转动关节的转动位置处均设置有所述角度传感器；所述霍尔传感器设置在所述控制轮上；所述多个感应雷达分布在所述主体的顶部，所述多个感应雷达用于扫描所述机器人行走方向前方的环境。

进一步的，所述第一驱动模块包括抓手电机、旋转电机、第一电机、第二电机、第三电机和第四电机；所述第二驱动模块包括两个第一驱动电机，所述两个第一驱动电机分别与所述两个控制轮电连接；所述第三驱动模块包括两个第二驱动电机，所述两个第二驱动电机分别与所述两个丝杆电连接；所述抓手电机、旋转电机、第一电机、第二电机、第三电机和第四电机分别电连接所述抓手结构、旋转结构、第一转动关节、第二转动关节、第三转动关节以及第四转动关节。

进一步的，所述控制系统包括CPU主板以及与所述CPU主板数据连接的左手臂控制模块、右手臂控制模块、图像采集控制模块、行走控制模块、无线通讯模块和升降机构控制模块；所述左手臂控制模块和右手臂控制模块分别与所述抓手电机、第一电机、第二电机、第三电机和第四电机数据连接；所述图像采集控制模块分别与所述第一图像采集器和第二图像采集器数据连接；所述行走控制模块与所述第一驱动电机数据连接；所述升降机构控制模块与所述第二驱动电机数据连接。

本发明的技术效果：

在本发明实施例中，光配线机房机器人能够有效替代人工完成机房内的一切操作，具体包括：

1.该机器人能够在机房内360度行走；

2.能够根据系统下达的命令自主到盘纤架上取相应的光纤；

3.能够稳定的插入和拔出光纤端子；

4.能够根据系统命令能够自动布线；

5.能够在需要取走不合格的光纤时能够剪断光纤；

6.能够在需要取走不合格的光纤时能够抽掉已剪断一头端子的光纤，将该光纤放到回合箱中；

7.在自动布线时能够自动计算存线路径；

8.该机器人具备室内定位功能；

9.能够通过图像采集器识别二维码；

10.能够实时监控室内温度；

11.能够实时监控室内湿度；

12.能够实时监控室内光照度；

13.在有烟雾时能够实时向后台服务器发送警报；

14.后台工作人员能够通过网络实时查看现场视频；

15.具有双机械手臂，每个机械手臂具有三个转动关节，并且抓手能够360度旋转；

16.具有无线自动充电功能；

17.双机械手臂均能电动升降；

18.能够在布线前测试光纤进线端功能测试；

19.支持无线连接网络功能；

20.行走时能够自主避开障碍。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例中光配线机房机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例中机器人左机械手臂的结构示意图；

图3为本发明实施例中机器人右机械手臂的抓手结构示意图；

图4为本发明实施例中机器人顶部结构示意图；

图5为本发明实施例中机器人的结构框架图。

图中：

1、主体；2、第一图像采集器；3、机械手臂；4、丝杆；5、显示屏；6、电源系统；7、旋转结构；8、伸缩臂；9、第四转动关节；10、第三转动关节；11、下臂；12、第二转动关节；13、上臂；14、第一转动关节；15、抓手；16、第二图像采集器；17、剪刀；18、照明结构；19、感应雷达；20、锂电池组模块；21、无线充电模块；22、控制轮；23、万向轮；24、第一电机；25、第二电机；26、第三电机；27、第四电机；28、抓手电机；29、旋转电机；30、CPU主板；31、左手臂控制模块；32、右手臂控制模块；33、图像采集控制模块；34、行走控制模块；35、无线通讯模块；36、升降机构控制模块。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明针对光配线机房开发了一款机器人，如图1-5所示，该光配线机房机器人包括主体1、行走机构、控制系统以及至少一个机械手臂3和升降机构，其中：

主体1的顶部设置有第一图像采集器2，并且第一图像采集器2可整周旋转，用于对机器人所处的环境实时监控；

升降机构设置在主体1上，机械手臂3的一端连接在升降机构上，机械手臂3在升降机构的带动下沿主体1的高度方向上下运动；

行走机构设置在主体1的底座上，用于机器人在机房内移动；

控制系统设置在主体1的内部，控制系统电连接并控制行走机构、升降机构以及机械手臂3的运动。

在上述实施例中，机器人主体1的顶部设置有第一图像采集器2，并且第一图像采集器2可整周旋转，即具有360度旋转录像功能，主要用于对机器人所处的环境进行实时监控；机器人主体1的内部设置有控制系统，在机器人主体1的底部安装有行走机构，控制系统电连接并控制行走机构的运动，因而使得机器人能够在机房内移动；在机器人主体1的侧壁上设置有升降机构，并且机械手臂3的一端连接在升降机构上，控制系统电连接并控制升降机构的运动，从而带动机械手臂3沿机器人主体1的高度方向上下运动，使得机械手臂3具有上下升降功能；而且机械手臂3还与控制系统电连接，机械手臂3可以根据控制系统发送的操作指令完成布线、剪线、抽线、拿取相应的光纤、插入和拔出光纤端子等等工作。

在一些实施例中，第一图像采集器2为摄像头，该摄像头具有自动对焦功能，分辨率为1080P，可以采用USB接口；并且该第一图像采集器2可以对进入机房的人员进行身份验证。

如图2所示，机械手臂3主要由第一驱动模块以及依次连接的抓手结构、旋转结构7、伸缩臂8、第四转动关节9、第三转动关节10、下臂11、第二转动关节12、上臂13和第一转动关节14组合形成；第一驱动模块与控制系统数据连接，控制系统控制第一驱动模块的运动，从而驱动抓手结构、旋转结构7、伸缩臂8、第四转动关节8、第三转动关节10、第二转动关节12以及第一转动关节14的运动。其中，伸缩臂8的伸缩行程为120mm，电压DC 6V，功率为6W，扭矩为8KG/cm；旋转结构7的旋转角度为355度，分辨率为0.2度；第一转动关节14为左右方向转动，转动角度为230度；第二转动关节12为上下方向转动，转动角度为180度；第三转动关节10为上下方向转动，转动角度为180度；第四转动关节8为左右方向转动，转动角度为180度。

作为本发明的另一种实施例，抓手结构主要由抓手15、连接部和第二图像采集器16组合形成，如图2所示，第二图像采集器16安装在连接部上，并且连接部与旋转结构7连接。其中，抓手15的宽度为10mm，张开开口宽度为20mm，抓力为30kg，响应速度为0.5S/cm；第二图像采集器16为黑白或者彩色摄像头，摄像头的分辨率480P，电压DC 5V，功率为0.5W；并且第二图像采集器16主要用于对设置在光纤配线端口的电子标签进行扫描。

作为本发明的另一种实施例，机械手臂3和升降机构分别设置有两个，如图1所示，两个升降机构分别连接在机器人主体1的相对两侧壁上；两个机械手臂3分别为左机械手臂和右机械手臂，左机械手臂和右机械手臂分别与两个升降机构连接；左机械手臂和右机械手臂为相同结构的双机械手臂，左机械手臂和右机械手臂的唯一不同之处在于，右机械手臂的抓手15上设置有剪刀17，如图3所示，剪刀17的行程为2cm，剪力为2KG/cm。

作为本发明的另一种实施例，升降机构包括丝杆4和第三驱动模块，左机械手臂和右机械手臂分别连接在丝杆4上，第三驱动模块与控制系统电连接。如图1所示，第三驱动模块为第二驱动电机，左机械手臂和右机械手臂分别连接在两个丝杆4上，其中，丝杆4的直径为20mm，材料为不锈钢；升降机构的设置能够独立控制左右手臂的上升和下降。

作为本发明的另一种实施例，行走机构主要由万向轮23、第二驱动模块和两个控制轮22组合形成，如图1所示，控制系统控制第二驱动模块运动，从而驱动两个控制轮22转动，进而带动机器人主体1移动；控制轮22和万向轮23的设置使得机器人能够在机房内360度行走。

作为本发明的另一种实施例，该光配线机房机器人还包括显示屏5和至少一个照明结构18，如图4所示，照明结构18设置在主体1的顶部，照明结构18与控制系统电连接，用于为机器人在黑暗环境中工作提供光源；如图1所示，显示屏5设置在主体1的外侧壁上，显示屏5与控制系统电连接。其中，显示屏5为电容触摸屏，显示屏5的屏幕尺寸为7～10.4英寸，分辨率为800×600。

进一步地，照明结构18设置有两个，并且两个照明结构18相对称的分布在第一图像采集器2的两侧，控制系统控制照明结构18的开启或关闭。其中，照明结构18为照明灯具，照明灯具的电压DC 12V，功率为12W。

作为本发明的另一种实施例，该光配线机房机器人还包括用于供电的电源系统6，如图1所示，电源系统6设置在主体1的内部；电源系统6包括无线充电模块21和锂电池组模块20，无线充电模块21与外部交流电源配合使用。其中，无线充电模块21为靠近无线充电模块，充电电压DC 16.5V，充电电流DC 0.5～1A，靠近距离为0～3cm，同心偏差最大允许5cm，该电源系统6充满时自动停止充电。

作为本发明的另一种实施例，该光配线机房机器人还包括传感器组件(未图示)，传感器组件包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、烟雾报警器、霍尔传感器以及多个角度传感器和感应雷达19，在第四转动关节9、第三转动关节10、第二转动关节12和第一转动关节14的转动位置处均设置有角度传感器；其中，第一转动关节14上的角度传感器的角度分辨率为0.2度，精度为0.5度，扭矩为110～160KG/CM；第二转动关节12上的角度传感器的角度分辨率为0.2度，精度为0.5度，扭矩为80～100KG/CM；第三转动关节10上的角度传感器的角度分辨率为0.2度，精度为0.5度，扭矩为60～80KG/CM；第四转动关节8上的角度传感器的角度分辨率为0.2度，精度为0.5度，扭矩为40～60KG/CM。霍尔传感器设置在控制轮22上；其中霍尔传感器采用无线传感器，可独立控制，控制方向为独立前进后退，具体为左前进右后退，或者左后退右前进；如图图1所示，多个感应雷达19分布在主体1的顶部，多个感应雷达19主要用于扫描机器人行走方向前方的环境。具体地，感应雷达19共设置有16颗，沿主体1的顶部周向分布，感应雷达19为超声波雷达，电压DC 5V，功率为0.1W，测距参数为0.1～3米，精度为10mm；满足机械手臂3空间定位要求，空间定位精度小于等于2cm，调整分辨率小于等于0.2mm。

作为本发明的另一种实施例，第一驱动模块主要由抓手电机28、旋转电机29、第一电机24、第二电机25、第三电机26和第四电机27组合形成，第二驱动模块主要包括两个第一驱动电机，第三驱动模块主要包括两个第二驱动电机；结合图1和图5所示，两个第一驱动电机分别与两个控制轮22电连接；两个第二驱动电机分别与两个丝杆4电连接；抓手电机28、旋转电机29、第一电机24、第二电机25、第三电机26和第四电机27分别电连接抓手结构、旋转结构7、第一转动关节14、第二转动关节12、第三转动关节10以及第四转动关节8。其中，抓手电机28的电压DC 6V，功率3W，扭矩4KG/cm；旋转电机29的电压DC 6V，功率为5W，旋转扭矩为6KG/cm；第一电机24的电压DC 12V，功率为50W；第二电机25的电压DC 12V，功率为40W；第三电机26的电压DC 12V，功率为30W；第四电机27的电压DC 12V，功率为20W；第一驱动电机为直流减速电机，电压DC 12V，功率为50W；第二驱动电机的电压DC 12V，功率为20W，转速为120PRM/Min，扭矩为60KG/cm。

作为本发明的另一种实施例，控制系统包括CPU主板30以及与CPU主板30数据连接的左手臂控制模块31、右手臂控制模块32、图像采集控制模块33、行走控制模块34和无线通讯模块35，结合图1和图5所示，左手臂控制模块31和右手臂控制模块32分别与抓手电机28、第一电机24、第二电机25、第三电机26和第四电机27数据连接，图像采集控制模块33分别与第一图像采集器2和第二图像采集器16数据连接，行走控制模块34与第一驱动电机数据连接。其中，该机器人的操作系统为LINUX系统或者安卓系统，系统采用4G无线网络和有线网络，支持NB数据传输，其供电方式为DC 12V，功率为15W，内部通信接口采用CAN总线。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列部件不必限于清楚地列出的那些部件，而是可包括没有清楚地列出的或对于部件固有的其它部件。

在本发明中，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或者组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或者位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或者连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明中涉及的“第一”、“第二”等的描述，该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光配线机房机器人，其特征在于，包括主体(1)、行走机构、控制系统以及至少一个机械手臂(3)和升降机构，其中：

所述主体(1)的顶部设置有第一图像采集器(2)，并且所述第一图像采集器(2)可整周旋转，用于对所述机器人所处的环境实时监控；

所述升降机构设置在所述主体(1)上，所述机械手臂(3)的一端连接在所述升降机构上，所述机械手臂(3)在所述升降机构的带动下沿所述主体(1)的高度方向上下运动；

所述行走机构设置在所述主体(1)的底座上，用于所述机器人在机房内移动；

所述控制系统设置在所述主体(1)的内部，所述控制系统电连接并控制所述行走机构、升降机构以及所述机械手臂(3)的运动。

2.根据权利要求1所述的光配线机房机器人，其特征在于，所述机械手臂(3)包括第一驱动模块以及依次连接的抓手结构、旋转结构(7)、伸缩臂(8)、第四转动关节(9)、第三转动关节(10)、下臂(11)、第二转动关节(12)、上臂(13)和第一转动关节(14)；所述第一驱动模块与所述控制系统数据连接，所述第一驱动模块电连接并驱动所述抓手结构、旋转结构(7)、伸缩臂(8)、第四转动关节(9)、第三转动关节(10)、第二转动关节(12)以及第一转动关节(14)的运动。

3.根据权利要求2所述的光配线机房机器人，其特征在于，所述抓手结构包括抓手(15)、连接部以及设置在所述连接部上的第二图像采集器(16)，所述连接部与所述旋转结构(7)连接。

4.根据权利要求3所述的光配线机房机器人，其特征在于，所述机械手臂(3)和所述升降机构分别设置有两个，所述升降机构包括相互连接的丝杆(4)和第三驱动模块，所述第三驱动模块与所述控制系统电连接；两个所述丝杆(4)分别设置在所述主体(1)的相对两侧壁上；两个所述机械手臂(3)分别为左机械手臂和右机械手臂，所述左机械手臂和所述右机械手臂分别与所述两个丝杆(4)连接；所述右机械手臂的抓手(15)上设置有剪刀(17)。

5.根据权利要求4所述的光配线机房机器人，其特征在于，所述行走机构包括万向轮(23)、第二驱动模块和两个控制轮(22)，所述两个控制轮(22)均与所述第二驱动模块电连接，所述第二驱动模块与所述控制系统数据连接。

6.根据权利要求1所述的光配线机房机器人，其特征在于，所述机器人还包括显示屏(5)和至少一个照明结构(18)，所述照明结构(18)设置在所述主体(1)的顶部，所述照明结构(18)与所述控制系统电连接，用于为所述机器人在黑暗环境中工作提供光源；所述显示屏(5)设置在所述主体(1)的外侧壁上，所述显示屏(5)与所述控制系统电连接。

7.根据权利要求1所述的光配线机房机器人，其特征在于，所述机器人还包括用于供电的电源系统(6)，所述电源系统(6)设置在所述主体(1)的底座上；所述电源系统(6)包括无线充电模块(21)和锂电池组模块(20)，所述无线充电模块(21)与外部交流电源配合使用。

8.根据权利要求5所述的光配线机房机器人，其特征在于，所述机器人还包括传感器组件，所述传感器组件包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、烟雾报警器、霍尔传感器以及多个角度传感器和感应雷达(19)，所述第四转动关节(9)、第三转动关节(10)、第二转动关节(12)和第一转动关节(14)的转动位置处均设置有所述角度传感器；所述霍尔传感器设置在所述控制轮(22)上；所述多个感应雷达(19)分布在所述主体(1)的顶部，所述多个感应雷达(19)用于扫描所述机器人行走方向前方的环境。

9.根据权利要求8所述的光配线机房机器人，其特征在于，所述第一驱动模块包括抓手电机(28)、旋转电机(29)、第一电机(24)、第二电机(25)、第三电机(26)和第四电机(27)；所述第二驱动模块包括两个第一驱动电机，所述两个第一驱动电机分别与所述两个控制轮(22)电连接；所述第三驱动模块包括两个第二驱动电机，所述两个第二驱动电机分别与所述两个丝杆(4)电连接；所述抓手电机(28)、旋转电机(29)、第一电机(24)、第二电机(25)、第三电机(26)和第四电机(27)分别电连接所述抓手结构、旋转结构(7)、第一转动关节(14)、第二转动关节(12)、第三转动关节(10)以及第四转动关节(8)。

10.根据权利要求9所述的光配线机房机器人，其特征在于，所述控制系统包括CPU主板(30)以及与所述CPU主板(30)数据连接的左手臂控制模块(31)、右手臂控制模块(32)、图像采集控制模块(33)、行走控制模块(34)、无线通讯模块(35)和升降机构控制模块(36)；所述左手臂控制模块(31)和右手臂控制模块(32)分别与所述抓手电机(28)、第一电机(24)、第二电机(25)、第三电机(26)和第四电机(27)数据连接；所述图像采集控制模块(33)分别与所述第一图像采集器(2)和第二图像采集器(16)数据连接；

所述行走控制模块(34)与所述第一驱动电机数据连接；所述升降机构控制模块(36)与所述第二驱动电机数据连接。

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