CN113748367A - 围绕电力线路导体安装光纤电缆的系统和方法 - Google Patents

Abstract

所公开的系统可以包括(1)驱动子系统，该驱动子系统沿着电力线路导体平移，(2)旋转子系统，在驱动子系统沿着电力线路导体平移的同时，该旋转子系统使光纤电缆段围绕电力线路导体旋转，使得光纤电缆段围绕电力线路导体螺旋缠绕，以及(3)延伸子系统，其(a)将旋转子系统机械地联接到驱动子系统，以及(b)将旋转子系统选择性地远离驱动子系统和电力线路导体延伸，以避开沿着电力线路导体的障碍。还公开了各种其他系统和方法。

Description

围绕电力线路导体安装光纤电缆的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月8日提交的美国申请第16/406,384号的优先权，该申请的公开内容通过引用以其整体并入。

附图简述

附图示出了多个示例性实施例并且作为说明书的一部分。这些附图与随后的描述一起展示并解释了本公开的各种原理。

图1是示例性操作环境的图形表示，包括电力线路导体，在该操作环境中可以采用各种示例性实施例。

图2是可以围绕电力线路导体安装光纤电缆段的示例性机器人系统的框图。

图3是可以围绕电力线路导体安装光纤电缆段的示例性机器人系统的一部分的透视图。

图4是在图2和图3的机器人系统中可以采用的示例性驱动子系统端部的透视图。

图5是图4的驱动子系统端部的处于夹紧位置的示例性部分的俯视图。

图6是图4的驱动子系统端部的处于释放位置的部分的俯视图。

图7是图4的驱动子系统端部的处于夹紧位置的部分的示例性驱动轮的透视图。

图8是图2和图3的系统中可以采用的示例性延伸子系统端部的透视图。

图9是图2和图3的系统中可以采用的部分示例性旋转子系统的透视图。

图10是图9的部分示例性旋转子系统可以采用的示例性有效载荷附接五金件(payload attachment hardware)的透视图。

图11包括图9和图10的旋转子系统和有效载荷附接五金件的部分的各自的端视图。

图12是用于在电力线路导体上安装光纤电缆的示例性方法的流程图。

图13是用于在电力线路导体上安装光纤电缆的示例性系统的框图。

在全部附图中，相同的参考符号和描述指示相似的但不一定相同的元件。虽然本文所述的示例性实施例容许各种修改和替代形式，但是特定的实施例在附图中作为示例被示出并且在本文将被详细描述。然而，本文描述的示例性实施例并不旨在受限于所公开的特定形式。相反，本公开覆盖了落入所附权利要求范围内的所有修改、等同物和替代物。

示例性实施例的详细描述

可以采用机器人设备，通过围绕电力线路导体螺旋缠绕光纤电缆的方式，将光纤电缆安装到预先存在的电力基础设施(诸如用于电力传输和分配线路的电力线路导体)上。这种安装可以受益于与电力分配系统相关联的预先存在的公共事业用地和对应的基础设施(例如，电力导体、电塔架或电杆等)的使用。在一些示例中，这种机器人设备可以包括驱动子系统，该驱动子系统使得机器人设备沿着电力线路导体行进(例如，在塔架或杆之间)，同时该设备的缠绕子系统使光纤电缆围绕导体螺旋缠绕。

当在光纤电缆安装期间沿着电力线路导体平移时，常规的机器人设备可能会遇到一个或更多个障碍(例如，绝缘体、分接头(tap)等)，尤其是沿着电力分配系统的电力线路导体的障碍。在这种情况下，操作人员可以介入，临时移除机器人设备，然后重新附接机器人设备，以允许机器人设备继续将光纤电缆安装在遇到的障碍之外的电力线路导体上。

本公开总体上涉及用于在电力线路导体上安装光纤电缆的机器人系统和相关联方法。如下文将更详细解释的，本公开的实施例可以有助于在电力线路导体期间避开障碍，从而潜在地减少允许机器人设备安装光纤电缆所需的人工干预的量。

根据本文描述的一般原理，本文描述的任何实施例的特征可以彼此结合使用。当结合附图和权利要求阅读下面的详细描述时，这些和其他实施例、特征和优点将被更充分地理解。

参考图1-图13，下面将提供用于在电力线路导体上安装光纤电缆的系统和方法的详细描述。结合图1提供了用于安装光纤电缆的系统和方法的各种实施例可以在其中操作的示例性操作环境的简要描述。结合图2和图3讨论用于安装光纤电缆的示例性机器人系统。结合图4-图11，详细描述了图2和图3的示例性机器人系统的各种子系统。结合图12讨论了将光纤电缆安装到电力线路导体上的示例性方法。结合图13讨论了包括用于执行各种操作的软件模块的另一示例性系统。

图1是示例性操作环境100的图形表示，其中可以利用本文公开的各种实施例。如图1的示例所描绘的，操作环境100可以包括电力传输或分配系统，该电力传输或分配系统具有承载多个电力线路导体101的多个电线杆102。电力线路导体101的示例可以包括绞合电缆，但是电力线路导体101不限于这样的实施例。尽管可以经由电线杆102承载任何数量的电力线路导体101，但是为了视觉上简单起见，在图1中示出了两个电力线路导体101。在一些示例中，电力线路导体101经由绝缘体104机械地联接到电线杆102，但是在各种实施例中可以利用其他类型的部件，例如，分接头、固定器(standoff)等。虽然这里具体引用了电线杆102，但是任何类型的电线杆、H形框架、格构式塔架或承载或支撑一个或更多个电力线路导体101的其他类型的杆或塔架都可以被包括并覆盖在下面讨论的操作环境100的各种实施例中。另外，电力线路导体101可以包括一个或更多个相导体、地线、架空地线(staticwire)或由电线杆102、塔架等支撑的其他导体。

仍然如图1所示，光纤电缆112与电力线路导体101对准并机械地联接到电力线路导体101。在一些实施例中，光纤电缆112可以(诸如通过人力的或电动的机器人设备)围绕电力线路导体101螺旋缠绕。然而，在电力线路导体101与光纤电缆112之间的其他物理关系也是可能的。尽管在图1中只描绘了一根光纤电缆112，但使用相同电线杆102的多个电力线路导体101可以各自具有附接到其上或以其他方式联接到其上的对应的光纤电缆112。如图1所描绘的，光纤电缆112可以经由一个或更多个电缆夹106固定到电力线路导体101。在一些示例中，光纤电缆112可以沿着与正在传输的电力的特定相关联的电力线路导体101，或者可以在两个或三个不同相之间交替，诸如在电线杆102处的相到地转变件(phase-to-ground transition)114处。此外，每根光纤电缆112可以承载一根或更多根光纤，以便于操作环境100内的通信。

另外，图1示出了光纤接头盒108，在一些实施例中，该光纤接头盒108将光纤电缆112的光纤的对应端拼接在一起。例如，可以联接到电力线路导体101的光纤电缆112的相对长的延伸段(stretch)(例如，几公里的跨距)可以机械地联接在一起、热熔合在一起，或者以其他方式在光纤接头盒108中联接，光纤接头盒108可以包括光耦合器、放大器和/或其他部件，以便于将光数据信号从光纤电缆112的一个跨距传输到下一个跨距。在一些示例(诸如图1所示的示例)中，光纤接头盒108可以附接到或定位在电线杆102上。在一些示例(诸如图1所描绘的示例)中，光纤接头盒108可以安装在电线杆102的下部(例如，在远离高压电力线路导体101的安全距离处的低压段(section)中)，以便于安装光纤接头盒108。另外，在一些实施例中，相到地转变件114可以与待互连的每段光纤电缆112联接，从而提供与电力线路导体101的电绝缘。然而，对于光纤接头盒108，其他位置也是可能的。

图2是用于在电力线路导体(例如，电力线路导体101)上安装光纤电缆(例如，光纤电缆112)的示例性机器人系统200的框图。如图2中描述，机器人系统200可以包括驱动子系统202、延伸子系统204、旋转子系统206和/或稳定子系统208。在一些实施例中，图2提供了子系统202-208如何彼此机械联接的一般表示，然而其他示例可以具有替代的连接布置。在一些实施例中，驱动子系统202可以沿着电力线路导体101平移。此外，在一些示例中，延伸子系统204可以将旋转子系统206机械地联接到驱动子系统202，并且选择性地将旋转子系统206(以及可能的稳定子系统208，当被包括在机器人系统200中时)延伸远离驱动子系统202和/或电力线路导体101，以避开沿着电力线路导体101的障碍(例如，绝缘体104)。在一些示例中，在驱动子系统202沿着电力线路导体101平移时，旋转子系统206可以使光纤电缆112的一段围绕电力线路导体101旋转，使得光纤电缆112的该段围绕电力线路导体101螺旋缠绕。

此外，在一些实施例中，可以联接到旋转子系统206的稳定子系统208可以使旋转子系统206和/或机器人系统200的其他部分相对于电力线路导体101保持在期望的位置。如下文更详细描述的，该位置可以在电力线路导体101的正上方。此外，在一些示例中，稳定子系统208可以至少在延伸子系统204将旋转子系统206延伸远离电力线路导体101期间使用。

图3是机器人系统300的各个部分的透视图，机器人系统300可以用作如上所述的图2的机器人系统200的实施例。如图3所示，驱动子系统202可包括分开的驱动子系统端部302，并且延伸子系统204可包括机械联接到对应的驱动子系统端部302的分开的延伸子系统端部304。在一些实施例中，机器人系统300可以包括第一端(例如，前(leading)端或前(fore)端)和第二端(例如，后(trailing)端或后(aft)端)，第一端和第二端可以由机器人系统300沿着电力线路导体101平移的方向来确定，并且每个端对应于一个驱动子系统端部302和一个延伸子系统端部304。另外，旋转子系统306或其某些部分可以在相对的两端联接到延伸子系统端部304。此外，稳定子系统208可以包括分开的稳定子系统端部308，每个稳定子系统端部可以联接到旋转子系统306的对应端部。

在操作中，当至少一个驱动子系统端部302沿着电力线路导体101(图3中未示出)推进机器人系统300时，旋转子系统306可以围绕其基本上与电力线路导体101对准的纵向轴线旋转，同时放出光纤电缆112的一段(图3中也未示出)，导致光纤电缆112的这一段围绕电力线路导体101螺旋缠绕。在一些示例中，每个驱动子系统端部302可以在沿着电力线路导体101平移的同时在两个或更多个点接合(例如夹紧)电力线路导体101。另外，在一些实施例中，在遇到障碍(例如，绝缘体104)时，每个驱动子系统端部302可以选择性地至少在一个点处释放电力线路导体101，同时至少在另一个点处选择性地继续夹紧电力线路导体101，从而有助于在每个驱动子系统端部302处继续接合电力线路导体101的同时避开障碍。

此外，为了进一步便于避开障碍，当驱动子系统端部304沿着电力线路导体101平移时，延伸子系统端部304可以使旋转子系统306延伸远离驱动子系统端部302和/或电力线路导体101(例如，向上)，从而允许旋转子系统306越过障碍。另外，在一些示例中，稳定子系统端部308中的一个或两个可以包括稳定部件(例如，推进器)，以稳定旋转子系统306的位置，从而稳定机器人系统300的位置，诸如通过保持机器人系统300相对于电力线路导体101的当前旋转位置(例如，在图3所示的定向上)。在一些实施例中，稳定子系统端部308可以仅在延伸子系统端部304向上延伸旋转子系统306时提供稳定，或者也可以在其他时候提供这种稳定。

图4是示例性驱动子系统端部302的透视图。如所示，驱动子系统端部302可以提供两个伸缩组件416，其将驱动子系统端部302附接到延伸子系统端部304(图4中未示出)。在一些实施例中，伸缩组件416可以有助于驱动子系统端部302相对于延伸子系统端部304的可选择地定位(例如，通过电机驱动的螺杆驱动器)。在其他示例中，驱动子系统端部302相对于延伸子系统端部304的定位可以保持不变或静止。

两个电缆接合组件可以机械联接到伸缩组件416，其中的每个电缆接合组件可以包括一对接合部件(例如驱动轮402)，其中每对接合部件选择性地在其之间夹紧或抓持电力线路导体101。虽然在图4的实施例中采用了驱动轮402，但是在其他实施例中也可以使用其他类型的接合部件(例如，旋转踏板)。另外，为了沿着电力线路导体101平移驱动子系统端部302，可以使用一个或更多个驱动电机408(可能连同齿轮和/或其他机械部件)来驱动对应的驱动轮402(例如，通过围绕对应的竖直轴线在相反方向上旋转一对驱动轮402中的每一个)。

在一些实施例中，每对驱动轮402可以通过对应的连接组件412联接到伸缩组件416。在一些示例中，连接组件412可以联接到每个伸缩组件416，以向驱动子系统端部302提供结构稳定性。另外，每个连接组件412可以通过相关联的轮枢轴414联接到一对驱动臂410中的每一个的端部，从而限定了竖直轴线，驱动轮402可以围绕该竖直轴线在水平面内枢转。此外，如图4所示，每个驱动臂410可以联接到对应的力发生器(例如，气缸406)。

在操作中，气缸406可被操作以通过驱动臂410选择性地迫使相关联的驱动轮对的驱动轮402在一起，以夹紧电力线路导体101(图4中未示出)，或者选择性地使驱动轮402分离以释放电力线路导体101。在至少一些实施例中，驱动子系统端部302的气缸406可以独立操作，使得每对驱动轮402可以选择性地独立夹紧电力线路导体101，从而如上所述便于避开障碍。此外，在图4的实施例中，每个驱动轮402可以包括引入齿(lead-in tine)404，当驱动轮402被夹紧在电力线路导体101上时，引入齿404将驱动轮402引导到电力线路导体101上。

更具体地，当驱动子系统端部302接近障碍时，一对前驱动轮402可以分开，使得障碍可以在前驱动轮402之间通过。当驱动子系统端部302沿着电力线路导体101继续前进时，一对前驱动轮402可以重新夹紧电力线路导体101，诸如当障碍位于一对前驱动轮和一对后驱动轮402之间时。此后，一对后驱动轮402可以分开，以允许障碍在后驱动轮402之间通过。一旦一对后驱动轮402越过障碍，这对后驱动轮可以重新夹紧电力线路导体101。此时，随着驱动子系统端部302继续沿着电力线路导体101平移机器人系统300，延伸子系统端部304可以使旋转子系统306延伸，以允许障碍在旋转子系统306的下方通过。在旋转子系统306越过障碍之后，延伸子系统端部304可以将旋转子系统306降低到其原始位置，之后，剩余驱动子系统端部302的成对驱动轮402可以遵循与上述类似的夹紧、释放和重新夹紧过程，以完成机器人系统300对障碍的导航。

虽然在图4的驱动子系统端部302中采用了特定的部件(例如，驱动轮402、驱动臂410、气缸406等)，但是在提供类似功能(例如，沿着电力线路导体101的平移、电力线路导体101的选择性夹紧和释放等)的同时，在驱动子系统端部302中可以使用不同配置的其他部件。

此外，在一些实施例中，在驱动子系统端部302中可以包括附加的或不同的部件和相关联的配置，以便于增强对操作环境100所呈现的各种情况的适应性。例如，驱动子系统端部302可以包含一种机构，以相对于对应的延伸子系统端部304俯仰(例如，向上和/或向下倾斜)和/或偏航(例如，向左和/或向右倾斜)子系统端部302的全部或一部分(例如，适应电力线路导体101的方向的显著变化(诸如在绝缘体104处))。

此外，在一些实施例中，机器人系统300可以包括用于检测障碍的一个或更多个传感器，使得驱动子系统端部302可以响应于来自这些传感器的数据来执行其避开障碍操作。在其他示例中，机器人系统300可以包括通信电路(例如，无线收发器)，使得操作人员可以启动和/或控制避开障碍操作(例如，通过对电机、阀等的命令来操作驱动轮402、驱动臂410等)。

图5是一对驱动轮402响应于气缸406使驱动臂410围绕对应的轮枢轴414一起旋转而处于夹紧位置(例如，夹紧电力线路导体101)的俯视图。在一些实施例中，在夹紧位置，驱动轮402的引入齿404随着驱动轮402旋转而交错，从而有助于沿着电力线路导体101引导驱动轮402。在一些示例中，气缸406通过提供将驱动轮402朝向彼此夹紧的力，可以提供相对高水平的顺应性，由此经由驱动轮402传递的夹紧力可以一致地施加在电力线路导体101改变方向的位置，诸如在绝缘体104或其他障碍处。因此，通过使用气缸406或类似的力生成机构，相对于电力线路导体101单独地精确地水平定位每个驱动轮402可能是不必要的。

图6是一对驱动轮402的俯视图，基于气缸406通过轮枢轴414和驱动臂410提供分离力，驱动轮402处于释放或未接合位置。如上所述，分离驱动轮402可以允许沿着电力线路导体101的障碍在驱动轮402之间通过。在至少一些示例中，一对驱动轮402可以分开(例如，以避开障碍)，而驱动子系统端部302的另一对驱动轮402可以夹紧电力线路导体101以使驱动子系统端部302与电力线路导体101保持稳定接触，并且便于驱动子系统端部302沿着电力线路导体101移动。

图7是将电力线路导体101夹在其间的一对驱动轮402的透视图。如图7的示例所示，电力线路导体101可以是钢芯铝绞线(ACSR)电缆。在一些示例中，每个驱动轮402的接合边缘表面可以限定驱动凹槽702，该驱动凹槽702与电力线路导体101的螺旋表面隆起啮合，因此潜在地增加驱动轮402的抓持强度。

如上所述，在一些实施例中，驱动轮402还可以包括引入特征(例如，引入齿404)，以确保当驱动轮402最初被夹紧到电力线路导体101时，以及当驱动轮402沿着电力线路导体101旋转时，在驱动轮402和电力线路导体101之间的对准。在该特定示例中，引入齿404可以从驱动轮402的边缘以圆形图案成一定角度向外突出，使得随着驱动轮402旋转，相对的驱动轮402的引入齿404交错。

在一些示例中，引入齿404可被设计成捕获电力线路导体101，并防止驱动轮402在它们对机器人系统300的重量做出反应时从电力线路导体101竖直滑落。另外，引入齿404或其他类似的引入特征可以使驱动轮402能够越过障碍(例如，圆柱形障碍，诸如夹具106、系带或电缆接头)，同时保持驱动轮402和电力线路导体101之间的竖直对准。尽管在图3-图7中将引入齿404描绘为是具有相对尖锐的特征的、基本上线性的，但是引入齿404的其他示例可以包括更倒圆的特征，以减少或消除尖锐的拐角，这可以用来降低在一些高压环境(诸如图1的操作环境100)中电晕放电的可能性。

图8是示例性延伸子系统端部304的透视图。在一些实施例中，延伸子系统端部304可以包括框架802，对应的驱动子系统端部302可以牢固地连接到框架802(例如，通过驱动支撑导轨806，其可以附接到伸缩组件416或代表伸缩组件416的一部分)。在一些示例中，框架802可以提供空间，用于操作和控制机器人系统300的各种部件(例如，用于承载处理器和其他电子器件的印刷电路板(PCB)812、用于提供电力的电池816等)位于该空间中。

在一些实施例中，框架802还可以承载压缩空气罐810中所包含的压缩空气，其中可以通过控制电路(例如，在PCB 812上的)来调节气流，以通过一个或更多个电子阀814操作气缸406，以用于如上所述地枢转驱动子系统端部302的驱动轮402。

为了便于旋转子系统306的延伸，延伸子系统端部304可以通过一个或更多个套筒轴承804可滑动地联接到旋转子系统306的一端，该套筒轴承804允许旋转子系统306从延伸子系统端部304(以及对应的驱动子系统端部302和电力线路导体101)向上延伸。为了便于延伸操作，延伸子系统端部304可以包括延伸机构(例如，电机驱动的基于螺杆的驱动器，诸如滚珠螺杆升降组件808)以执行延伸操作。在一些示例中，滚珠螺杆升降组件808可以使用一个或更多个电机(图8中未示出)来供电。在操作中，电机可以旋转滚珠螺杆升降组件808的螺杆部分，以分别向上或向下驱动旋转子系统306(图8中未示出)的相应滚珠螺母以延伸或缩回旋转子系统306。

图9是示例性旋转子系统306的一部分的透视图。如图9所示，旋转子系统306可以包括脊部904，脊部904在相对的两端处通过脊部附接圈(spine attach collar)906刚性联接到分离的隔板902。在一些示例中，每个隔板902可以限定从隔板902的中心位置延伸到隔板902的外围的狭槽920。此外，在一些实施例中，脊部904可以是中空的并且是圆柱形的，同时限定与隔板902的狭槽920对准的间隙，从而允许旋转子系统306连同机器人系统300的其余部分安装在电力线路导体101上。

在一些实施例中，每个隔板902可用于将旋转子系统306可滑动地联接到对应的延伸子系统端部304。例如，一个或更多个线性导轨908可以附接到每个隔板902，线性导轨908可以可滑动地接合延伸子系统端部304的对应的套筒轴承804。此外，在一些实施例中，一个或更多个滚珠螺母914可以附接到每个隔板902，滚珠螺母914可旋转地接合对应的延伸子系统端部304的一个或更多个滚珠螺杆升降组件808，使得滚珠螺杆升降组件808的螺杆构件的旋转可以导致滚珠螺母914和相关联隔板902相对于延伸子系统端部304上升或下降，如上所述。

此外，在一些实施例中，旋转子系统306可以包括附接到每个隔板902的外围的引导环910，其中，(下面结合图10描述的)有效载荷附接五金件1000的一部分与引导环910接合，以便于有效载荷附接五金件1000围绕脊部904和电力线路导体101旋转。此外，在一些示例中，旋转子系统306可以包括由一个或更多个旋转电机912驱动的一个或更多个旋转链轮916，以与有效载荷附接五金件1000接合，从而围绕电力线路导体101旋转有效载荷附接五金件1000和一段光纤电缆112。在一些实施例中，只有一个隔板902可以包括一个或更多个旋转链轮916和相关联的旋转电机912，诸如在图9的示例中，图9中脊部904刚性连接到隔板902。在其他示例中，诸如其中在旋转子系统306中不存在脊部904的那些示例(例如，当隔板902仅通过有效载荷附接五金件1000彼此联接时)中，两个隔板902都可以包括一个或更多个旋转链轮916和相关联的旋转电机912，以旋转有效载荷附接五金件1000。

对应的稳定子系统端部308也可在每个隔板902处联接到旋转子系统306。在一些实施例中，稳定子系统端部308可以包括一个或更多个位置稳定器，诸如推进器(例如螺旋桨)。在一些示例中，位置稳定器可以被激活以将旋转子系统306保持在直立定向上(例如，如图9所示)。此外，在一些实施例中，旋转子系统306可以包括一个或更多个传感器(例如，重力传感器)，位置稳定器的操作基于该传感器。在一些示例中，在其他实施例中可以采用除推进器之外的其他类型的位置稳定器(例如，重量转移系统)。

在图9的特定示例中，单个双向推进器用于每个稳定端部308，使得可以通过反转旋转方向来反转由每个推进器施加的力。在一个示例中，推进器可以被控制以同时产生相同方向的推力。在这样的示例中，推进器可以呈现相反的桨距(blade pitch)，但是可以同时在相反的方向上被驱动，使得它们产生相同方向的推力，因此可能导致它们相反的侧向力(lateral force)消失。此外，两个推进器旋转的方向可以同时被反转，以反转推力的方向。在另一个实施例中，推进器可以被配置成同时在相反的方向上产生推力，并且施加到系统300的总力由每个推进器的相对旋转速度(并且因此由相对推力)确定。在其他实施例中，可以采用使用一个或更多个推进器的其他推进器布置和控制策略。

图10是如上所述的有效载荷附接五金件1000的透视图。在一些实施例中，有效载荷附接五金件1000可以包括电缆护罩1001，在电缆护罩1001中存储了将要安装的一段光纤电缆112。在一些示例中，一段光纤电缆112可以安装在线轴或其他部件上，所述线轴或其他部件便于当旋转子系统306导致有效载荷附接五金件1000围绕电力线路导体101旋转时经由电缆引导件1020放出光纤电缆112。虽然图10将电缆引导件1020描绘为简单的被动引导件，但是其他类型的电缆引导件可以包括其他类型的结构，包括在安装光纤电缆112时将受控张力赋予光纤电缆112的更多主动子系统。在其他实施例中，光纤电缆112的段可以不位于线轴或类似设备上。在一些示例中，电缆护罩1001可以包括通道门或端口，以便于在安装之前将光纤电缆112的段放置到电缆护罩1001中。

在一些实施例中，在有效载荷附接五金件1000的每一端，可以安装附接板1004，多个导辊1006可旋转地联接到附接板1004。导辊1006可以被构造成接合旋转子系统306的引导环910，以便于有效载荷附接五金件1000相对于旋转子系统306的其余部分(以及电力线路导体101)旋转。此外，在一些示例中，有效载荷附接五金件1000可以包括保持环1010(例如，连接到保持板1004)，保持环1010保持多个链轮辊1008在其中对准，所述多个链轮辊1008待被旋转链轮916(图9)接合，从而为旋转有效载荷附接五金件1000提供力。在旋转链轮916和对应的旋转电机912安装在旋转子系统306两端的示例中，有效载荷附接五金件1000也可以包括位于两端的保持环1010和链轮辊1008。

如图10所示，在一些实施例中，电缆护罩1001的每一端可以限定狭槽1020，该狭槽1020被构造成与图9的隔板902的对应狭槽920对准，以便于将机器人系统300装载到电力线路导体101上。另外，当旋转子系统306使有效载荷附接五金件1000围绕电力线路导体101旋转时，至少一个旋转链轮916可以保持与链轮辊1008接触，以继续旋转有效载荷附接五金件1000。图11包括有效载荷附接五金件1000的端视图，其与相关联旋转子系统306的端视图叠加，以示出这种构造。例如，在图11的左手侧的端视图中，有效载荷附接五金件1000的狭槽1020定向成与隔板902的对应狭槽920对准。此时，两个旋转链轮916可以接合链轮辊1008，以使有效载荷附接五金件1000旋转。右手侧的视图示出了有效载荷附接五金件1000从竖直定向的左手侧视图旋转的角度(例如，大约30度)，导致狭槽1020与第一(例如，最左侧)旋转链轮916对准，从而导致该旋转链轮916失去与链轮辊1008的接触，同时第二旋转链轮916继续与链轮辊1008接触。随着旋转继续，两个旋转链轮916可以同时接合链轮辊1008，直到第二旋转链轮916与链轮辊1008不接合，同时第一旋转链轮916保持这种接触。

图12是用于将光纤电缆(例如光纤电缆112)安装到电力线路导体(例如电力线路导体101)上的示例性方法1200的流程图。图12所示的步骤可以由任何合适的系统(包括如上所述的图2和图3所示的机器人系统200和300)执行。在一个示例中，图12中所示的每个步骤可以表示由控制器或处理器执行的算法，其中该算法包括多个子步骤和/或由多个子步骤表示，这些子步骤的示例在上面更详细地描述了。

如图12所示，在步骤1210，本文描述的一个或更多个系统可以通过驱动子系统(例如，驱动子系统202)沿着电力线路导体(例如，电力线路导体101)平移。在步骤1220，在沿着电力线路导体平移时，旋转子系统(例如，旋转子系统206)可以使一段光纤电缆(例如，光纤电缆112)围绕电力线路导体旋转，使得这段光纤电缆围绕电力线路导体螺旋缠绕。在步骤1230，延伸子系统(例如，延伸子系统204)可以选择性地使旋转子系统远离驱动子系统和电力线路导体延伸，以避开沿着电力线路导体的障碍。可选地，在步骤1240，驱动子系统可以在沿着电力线路导体的多个点处选择性地夹紧电力线路导体，以在沿着电力线路导体平移时避开障碍。

图13是用于将光纤电缆112安装到电力线路导体101上的示例性系统1300(例如，用作机器人系统200和300)的框图。如图13所示，系统1300可以包括存储器1340，其存储各种模块1302，模块1302可由一个或更多个物理处理器1330运行，用于引起或控制系统1300的各种操作。在执行这些操作时，模块1302可以与系统硬件1320(例如，如上所述的驱动子系统202、延伸子系统204、旋转子系统206和/或稳定子系统208)通信(例如，通过有线连接到驱动电机408、电子阀814、旋转电机918等)。此外，在一些示例中，系统硬件1320可以包括通信电路(例如，无线收发器)，以便于接收命令(例如，来自操作人员的命令)来如上所述地控制系统1300的各个部分。

模块1302可以包括平移模块1304、旋转模块1306、避障模块1308和/或稳定模块1310。在一些实施例中，平移模块1304可以操作驱动子系统端部302以沿着电力线路导体101平移系统1300(例如，通过操作一个或更多个驱动电机408)。在一些示例中，旋转模块1306可以操作旋转子系统306以使一段光纤电缆112围绕电力线路导体101旋转(例如，通过操作一个或更多个旋转电机912)。此外，在一些实施例中，避障模块1308可以操作延伸子系统端部304以延伸旋转子系统306远离电力线路导体101(例如，通过操作一个或更多个滚珠螺杆升降组件808或其他延伸组件)，以避开沿着电力线路导体101的障碍。此外，避障模块1308可以操作驱动子系统端部302以选择性地接合和/或释放电力线路导体101(例如，通过操作一个或更多个电子阀814以使不同成对驱动轮402夹紧和/或释放电力线路导体101)。在一些实施例中，稳定模块1310可以控制稳定子系统端部308以稳定系统1300围绕电力线路导体101的定向(例如，通过操作一个或更多个推进器或其他力产生机构)。在一些示例中，稳定模块1310可以始终执行这样的操作，或者可以将这样的操作限制在旋转子系统306处于由延伸子系统端部304提供的部分或完全延伸位置期间。

如以上结合图1-图13所讨论的，本文描述的系统和方法可以便于自动或半自动地将相当长的光纤电缆安装到电力线路导体上(例如，通过螺旋缠绕)，同时避开沿着电力线路导体的一个或更多个障碍(例如，绝缘体、分接头等)。这种能力可以通过预先存在的电力传输和/或分配基础设施，在服务不足的地理区域加速地并且可靠地安装光纤电缆。

示例实施例

示例1：一种系统，可以包括(1)驱动子系统，该驱动子系统沿着电力线路导体平移，(2)旋转子系统，在驱动子系统沿着电力线路导体平移时，旋转子系统使光纤电缆段围绕电力线路导体旋转，使得光纤电缆段围绕电力线路导体螺旋缠绕，以及(3)延伸子系统，其(a)将旋转子系统机械联接到驱动子系统，并且(b)选择性地将旋转子系统远离驱动子系统和电力线路导体延伸，以避开沿着电力线路导体的障碍。

示例2：根据示例1的系统，其中，当旋转子系统使光纤电缆段围绕电力线路导体旋转时，延伸子系统相对于驱动子系统的定向可以保持恒定。

示例3：根据示例1或示例2的系统，其中，延伸子系统可以选择性地将旋转子系统远离驱动子系统和电力线路导体线性地向上延伸。

示例4：根据示例1或示例2的系统，其中，驱动子系统可包括(1)第一端部，该第一端部处于系统的第一端，和(2)第二端部，该第二端部处于系统与第一端相对的第二端。

示例5：根据示例4的系统，其中，第一端部和第二端部中的每一个可以包括接合电力线路导体的多个接合部件，其中多个接合部件还包括(1)第一对接合部件，第一对接合部件在其之间选择性地夹紧电力线路导体，以及(2)第二对接合部件，第二对接合部件在其之间选择性地夹紧电力线路导体，其中，当驱动子系统沿着电力线路导体平移时，第一对或第二对中的至少一对在其之间夹紧电力线路导体。

示例6：根据示例5的系统，其中(1)在第一时间段期间，第一对接合部件可以分开，以允许障碍在其之间通过，同时第二对接合部件在其之间夹紧电力线路导体；(2)在第一时间段之后的第二时间段期间，当第一对和第二对位于障碍的相对的两侧时，第一对接合部件可以在它们之间夹紧电力线路导体，并且第二对接合部件可以在它们之间夹紧电力线路导体，并且(3)在第二时间段之后的第三时间段期间，第二对接合部件可以分开，以允许障碍在它们之间通过，同时第一对接合部件在它们之间夹紧电力线路导体。

示例7：根据示例6的系统，其中，在第一时间段之后的后续时间段期间，在第一对和第二对已经越过障碍之后，第一对接合部件可以在其之间夹紧电力线路导体，并且第二对接合部件可以在其之间夹紧电力线路导体。

示例8：根据示例6的系统，其中，在第一时间段之前的先前时间段期间，在第一对和第二对遇到障碍之前，第一对接合部件可以在其之间夹紧电力线路导体，并且第二对接合部件可以在其之间夹紧电力线路导体。

示例9：根据示例5的系统，其中，第一对接合部件或第二对接合部件中的至少一个可以围绕竖直轴线在相反方向上旋转。

示例10：根据示例5的系统，其中，第一对接合部件或第二对接合部件中的至少一个可以以一定角度范围内的任何角度选择性地夹紧所述电力线路导体，该角度范围是电力线路导体相对于驱动子系统的纵向轴线所成的角度的范围。

示例11：根据示例4的系统，其中，延伸子系统可以包括(1)第一端部，该第一端部直接连接到驱动子系统的第一端部，和(2)第二端部，该第二端部直接连接到驱动子系统的第二端部。

示例12：根据示例11的系统，其中延伸子系统的第一端部和第二端部中的每一个可以包括(1)框架，该框架机械联接到驱动子系统的对应端部，以及(2)至少一个延伸机构，该延伸机构将旋转子系统机械联接到框架，并选择性地将旋转子系统远离驱动子系统延伸一定距离范围内的任意一段距离。

示例13：根据示例12的系统，其中，延伸机构可以包括电机驱动的基于螺杆的驱动器。

示例14：根据示例11的系统，其中(1)旋转子系统可以包括(a)第一端部，该第一端部联接到延伸子系统的第一端部，以及(b)第二端部，该第二端部联接到延伸子系统的第二端部，并且(2)旋转子系统可以将延伸子系统的第一端部可固定地联接到延伸子系统的第二端部。

示例15：根据示例14的系统，其中，旋转子系统还可以包括(1)静止部分，其包括旋转子系统的第一端部和第二端部，以及(2)旋转部分，其可旋转地联接到静止部分并承载光纤电缆段。

示例16：根据示例15的系统，其中，静止部分和旋转部分可以共同限定从旋转子系统的外部延伸到旋转子系统的纵向轴线的狭槽，旋转部分围绕纵向轴线旋转。

示例17：根据示例1或示例2的系统，其中，该系统还可以包括联接到旋转子系统的稳定子系统，该稳定子系统使旋转子系统相对于电力线路导体保持在期望位置。

示例18：一种系统，可以包括(1)驱动子系统，该驱动子系统沿着电力线路导体平移，其中，驱动子系统包括前部和后部，(2)旋转子系统，该旋转子系统在驱动子系统沿着电力线路导体平移时使光纤电缆段围绕电力线路导体旋转，使得该光纤电缆段围绕电力线路导体螺旋缠绕，以及(3)延伸子系统，其(a)将旋转子系统机械地联接到驱动子系统的前部和后部，并且(b)使旋转子系统从连接驱动子系统的前部和后部的纵向轴线选择性地横向延伸，并从电力线路导体选择性地横向延伸，以避开沿着电力线路导体的障碍。

示例19：一种方法，可以包括(1)通过驱动子系统沿着电力线路导体平移，(2)在沿着电力线路导体平移时，通过旋转子系统使光纤电缆段围绕电力线路导体旋转，使得该光纤电缆段围绕电力线路导体螺旋缠绕，以及(3)通过将旋转子系统机械联接到驱动子系统的延伸子系统使旋转子系统远离驱动子系统和电力线路导体选择性地延伸，以避开沿着电力线路导体的障碍。

示例20：根据示例19的方法，其中，该方法还可以包括通过驱动子系统在沿着电力线路导体的多个点处选择性地夹紧电力线路导体，以在沿着电力线路导体平移时避开障碍。

如上面所详述的，本文描述和/或示出的计算设备和系统广泛地表示能够执行计算机可读指令(例如在本文描述的模块中包含的那些指令)的任何类型或形式的计算设备或系统。在它们的最基本的配置中，这些计算设备可以各自包括至少一个存储器设备和至少一个物理处理器。

在一些示例中，术语“存储器设备”通常指能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在一个示例中，存储器设备可以存储、加载和/或维护本文描述的一个或更多个模块。存储器设备的示例非限制地包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、光盘驱动器、高速缓存、这些部件中的一个或更多个的变形或组合、或者任何其他合适的储存存储器。

在一些示例中，术语“物理处理器”通常指能够解释和/或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实现的处理单元。在一个示例中，物理处理器可以访问和/或修改存储在上述存储器设备中的一个或更多个模块。物理处理器的示例包括而不限于微处理器、微控制器、中央处理单元(CPU)、实现软核处理器的现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、这些部件中的一个或更多个的部分、这些部件中的一个或更多个的变形或组合、或任何其他合适的物理处理器。

尽管被示为单独的元件，但是本文描述和/或示出的模块可以表示单个模块或应用的部分。此外，在某些实施例中，这些模块中的一个或更多个可以表示一个或更多个软件应用或程序，其当由计算设备执行时可以使计算设备执行一个或更多个任务。例如，本文描述和/或示出的一个或更多个模块可以表示被存储和配置为在本文描述和/或示出的一个或更多个计算设备或系统上运行的模块。这些模块中的一个或更多个还可以表示被配置为执行一个或更多个任务的一个或更多个专用计算机的全部或部分。

此外，本文描述的一个或更多个模块可以将数据、物理设备和/或物理设备的表示从一种形式转换成另一种形式。例如，本文所述的一个或更多个模块可以接收数据(例如，来自检测障碍、系统定向等的一个或更多个传感器的数据)，并基于该数据控制系统的各个部分(例如，驱动子系统、旋转子系统、延伸子系统和/或稳定子系统)的操作。附加地或可替代地，本文所述的一个或更多个模块可以通过在计算设备上执行、在计算设备上存储数据、和/或以其他方式与计算设备交互来将处理器、易失性存储器、非易失性存储器和/或物理计算设备的任何其他部分从一种形式转换成另一种形式。

在一些实施例中，术语“计算机可读介质”通常指能够存储或携带计算机可读指令的任何形式的设备、载体或介质。计算机可读介质的示例包括但不限于传输类型介质(例如载波)以及非暂时性类型介质(例如磁性存储介质(例如，硬盘驱动器、磁带驱动器和软盘)、光学存储介质(例如，光盘(CD)、数字视频磁盘(DVD)和蓝光磁盘)、电子存储介质(例如，固态驱动器和闪存介质)以及其他分布系统)。

在本文描述和/或示出的过程参数和步骤的顺序仅作为示例被给出，并且可以根据需要而变化。例如，虽然在本文示出和/或描述的步骤可以以特定顺序被示出或讨论，但这些步骤不一定需要以所示出或讨论的顺序来被执行。本文描述和/或示出的各种示例性方法也可以省略在本文描述或示出的一个或更多个步骤，或者包括除了那些所公开的步骤之外的附加步骤。

提供前面的描述以使本领域中的其他技术人员能够最好地利用本文公开的示例性实施例的各种方面。该示例性描述并不旨在是穷尽的或受限于所公开的任何精确形式。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，许多修改和变化是可能的。本文公开的实施例应当在所有方面被认为是说明性的而不是限制性的。在确定本公开的范围时，应当参考所附权利要求及其等同物。

除非另外提出，否则如在说明书和权利要求中使用的术语“连接到”和“联接到”(及其派生词)应被解释为允许直接和间接(即，经由其他元件或部件)连接两者。此外，如在说明书和权利要求中使用的术语“一个(a)”或“一个(an)”应被理解为意指“......中的至少一个”。最后，为了便于使用，如在说明书和权利要求中使用的术语“包括(including)”和“具有”(及其派生词)与词“包括(comprising)”可互换并具有与词“包括(comprising)”相同的含义。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

驱动子系统，所述驱动子系统沿着电力线路导体平移；

旋转子系统，在所述驱动子系统沿着所述电力线路导体平移时，所述旋转子系统使光纤电缆段围绕所述电力线路导体旋转，使得所述光纤电缆段围绕所述电力线路导体螺旋地缠绕；和

延伸子系统，所述延伸子系统：

将所述旋转子系统机械地联接到所述驱动子系统；并且

选择性地使所述旋转子系统远离所述驱动子系统和所述电力线路导体延伸，以避开沿着所述电力线路导体的障碍。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述旋转子系统使所述光纤电缆段围绕所述电力线路导体旋转时，所述延伸子系统相对于所述驱动子系统的定向保持恒定。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述延伸子系统选择性地将所述旋转子系统远离所述驱动子系统和所述电力线路导体线性地向上延伸。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述驱动子系统包括：

位于所述系统的第一端处的第一端部；和

在与所述第一端相对的所述系统的第二端处的第二端部。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一端部和所述第二端部中的每一个包括：

多个接合部件，所述多个接合部件接合所述电力线路导体，其中，所述多个接合部件还包括：

第一对接合部件，所述第一对接合部件在其之间选择性地夹紧所述电力线路导体；和

第二对接合部件，所述第二对接合部件在其之间选择性地夹紧所述电力线路导体，其中，当所述驱动子系统沿着所述电力线路导体平移时，所述第一对或第二对中的至少一对在其之间夹紧所述电力线路导体。

6.根据权利要求5所述的系统，其中：

在第一时间段期间，所述第一对接合部件分开，以允许障碍在其之间通过，同时所述第二对接合部件在其之间夹紧所述电力线路导体；

在所述第一时间段之后的第二时间段期间，在所述第一对和所述第二对位于所述障碍的相对的两侧时，所述第一对接合部件在其之间夹紧所述电力线路导体，并且所述第二对接合部件在其之间夹紧所述电力线路导体；并且

在所述第二时间段之后的第三时间段期间，所述第二对接合部件分开，以允许所述障碍在其之间通过，同时所述第一对接合部件在其之间夹紧所述电力线路导体。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，在所述第一时间段之后的后续时间段期间，在所述第一对和所述第二对已经越过所述障碍之后，所述第一对接合部件在其之间夹紧所述电力线路导体，并且所述第二对接合部件在其之间夹紧所述电力线路导体。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，在所述第一时间段之前的先前时间段期间，在所述第一对和所述第二对遇到所述障碍之前，所述第一对接合部件在其之间夹紧所述电力线路导体，并且所述第二对接合部件在其之间夹紧所述电力线路导体。

9.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第一对接合部件或所述第二对接合部件中的至少一者围绕竖直轴线在相反方向上旋转。

10.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第一对接合部件或所述第二对接合部件中的至少一者以一定角度范围内的任何角度选择性地夹紧所述电力线路导体，该角度范围是所述电力线路导体相对于所述驱动子系统的纵向轴线所成的角度的范围。

11.根据权利要求4所述的系统，其中，所述延伸子系统包括：

第一端部，所述第一端部直接连接到所述驱动子系统的所述第一端部；和

第二端部，所述第二端部直接连接到所述驱动子系统的所述第二端部。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述延伸子系统的第一端部和第二端部中的每一个包括：

框架，所述框架机械地联接到所述驱动子系统的对应端部；和

至少一个延伸机构，其将所述旋转子系统机械地联接到所述框架，并选择性地将所述旋转子系统远离所述驱动子系统延伸一定距离范围内的任意距离。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述延伸机构包括电机驱动的基于螺杆的驱动器。

14.根据权利要求11所述的系统，其中：

所述旋转子系统包括：

第一端部，所述第一端部联接到所述延伸子系统的第一端部；和

第二端部，所述第二端部联接到所述延伸子系统的第二端部；并且

所述旋转子系统能够将所述延伸子系统的第一端部固定地联接到所述延伸子系统的第二端部。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述旋转子系统还包括：

静止部分，所述静止部分包括所述旋转子系统的第一端部和第二端部；和

旋转部分，所述旋转部分可旋转地联接到所述静止部分并且承载所述光纤电缆段。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述静止部分和所述旋转部分共同界定从所述旋转子系统的外部延伸到所述旋转子系统的纵向轴线的狭槽，所述旋转部分围绕所述纵向轴线旋转。

17.根据权利要求1所述的系统，还包括：

稳定子系统，所述稳定子系统联接到所述旋转子系统，所述稳定子系统保持所述旋转子系统相对于所述电力线路导体的期望位置。

18.一种系统，包括：

驱动子系统，所述驱动子系统沿着电力线路导体平移，其中，所述驱动子系统包括前部和后部；

旋转子系统，在所述驱动子系统沿着所述电力线路导体平移时，所述旋转子系统使光纤电缆段围绕所述电力线路导体旋转，使得所述光纤电缆段围绕所述电力线路导体螺旋地缠绕；和

延伸子系统，所述延伸子系统：

将所述旋转子系统机械地联接到所述驱动子系统的所述前部和所述后部；并且

使所述旋转子系统从连接所述驱动子系统的所述前部和所述后部的纵向轴线选择性地横向延伸，并从所述电力线路导体选择性地横向延伸，以避开沿着所述电力线路导体的障碍。

19.一种方法，包括：

通过驱动子系统沿着电力线路导体平移；

在沿着所述电力线路导体平移时，通过旋转子系统使光纤电缆段围绕所述电力线路导体旋转，使得所述光纤电缆段围绕所述电力线路导体螺旋地缠绕；和

通过将所述旋转子系统机械地联接到所述驱动子系统的延伸子系统，使所述旋转子系统远离所述驱动子系统和所述电力线路导体选择性地延伸，以避开沿着所述电力线路导体的障碍。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

通过所述驱动子系统在沿着所述电力线路导体的多个点处选择性地夹紧所述电力线路导体，以在沿着所述电力线路导体平移时避开所述障碍。

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