CN115432082B - 一种通信线缆用作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信线缆用作业机器人，包括：主体，沿其长度方向该主体包括第一部分和与第一部分相对的第二部分。本发明提了一种具有两种工作状态的通信线缆用作业机器人，其具有爬行状态以及立行状态，在爬行状态下，机器人能够在保护管道中进行爬行，从而实现对通信电缆的穿设以及走向等数据进行探测；而在立行状态下，机器人能够灵活移动，通过探测模块对通信电缆排线布局进行绘制，实现了一机多用，应用场合更加广泛，操作更加灵活。

Description

一种通信线缆用作业机器人

技术领域

本发明涉及通信线缆施工技术领域，尤其涉及一种通信线缆用作业机器人。

背景技术

地埋施工是通信电缆常见的施工方式，地埋施工又分为直接地埋和保护管道地埋。由于通信电缆埋入地下，导致通信电缆故障的因素就较多且复杂，对故障类型和故障点的准确定位难度十分大。通信电缆路径探寻是故障查找的重要步骤，目前，通信电缆路径的探寻主要是通过人工携带仪器沿着通信电缆敷设的大致方向搜寻故障，搜寻速度较慢，如遇到通信电缆线路较长时，将会延长故障修复时间；而通信电缆采用保护管道地埋时，由于保护管道的存在，使得搜寻精度降低，搜寻难度较大。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供了一种通信线缆用作业机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种通信线缆用作业机器人，包括：

主体，沿其长度方向该主体包括第一部分和与第一部分相对的第二部分；设于第一部分外侧的一主动部件和至少两个第一从动部件；以及设于第二部分外侧的至少三个第二从动部件；一主动部件和至少两个第一从动部件沿第一部分的周向均布，且至少三个第二从动部件沿第二部分的周向均布；

其中，该通信线缆用作业机器人至少具有以下两种工作状态：

爬行状态，通信线缆用作业机器人沿其长度方向行走于保护管道中，主动部件、第一从动部件及第二从动部件均支撑于保护管道的内壁，主动部件提供通信线缆用作业机器人的行走动力；

立行状态，主动部件、第一从动部件支撑于行走面，使得通信线缆用作业机器人的长度方向与行走面基本垂直，主动部件提供通信线缆用作业机器人的行走动力。

优选的，主动部件、第一从动部件及第二从动部件均枢接于主体上，主动部件包括枢接于第一部分的主动轮支撑件和旋转设于主动轮支撑件的主动轮组；

第一从动部件包括枢接于第一部分的第一从动轮支撑件和旋转设于第一从动轮支撑件的第一从动轮；

第二从动部件包括枢接于第二部分的第二从动轮支撑件和旋转设于第二从动轮支撑件的第二从动轮；其中，第一从动轮通过转轴转动连接于第一从动轮支撑件。

优选的，主动轮支撑件、第一从动轮支撑件及第二从动轮支撑件上均枢接有支杆，支杆构造成能够推动/拉动主动轮支撑件、第一从动轮支撑件及第二从动轮支撑件，以改变主动轮支撑件、第一从动轮支撑件及第二从动轮支撑件与主体长度方向的角度。

优选的，第一部分内部构造有第一腔，第一腔中通过支撑架固定有第一电机，第一电机的输出端构造有第一丝杆；第一螺套与第一丝杆匹配螺接，第一螺套上沿其周向均匀地枢接有至少三个支杆；其中一支杆枢接于主动轮支撑件上，剩余的支杆对应地枢接于第一从动轮支撑件上；

第二部分内部构造有第二腔，第二腔中通过支撑架固定有第二电机，第二电机的输出端构造有第二丝杆；第二螺套与第二丝杆匹配螺接，第二螺套上沿其周向均匀地枢接有至少三个支杆；至少三个支杆对应地枢接于第二从动轮支撑件上。

优选的，支杆构造成包括间隔设置的第一段和第二段，第一段和第二段间通过弹性段连接成一个构件。

优选的，弹性段中设置有压力传感器，通信线缆用作业机器人对压力传感器构造有阈值范围，第一电机和/或第二电机能够根据压力传感器的压力值作出调整动作。

优选的，第一部分和第二部分间隔设置，两者经连动件连接形成主体；连动件使第一部分和第二部分间能够形成便于通行的夹角。

优选的，第一部分上开设有第三槽，第二部分上开设有第四槽；主体还包括能够扣装于第三槽和第四槽中的扣板，该扣板构造成具有缺口的半包围结构，扣板能够沿其周向伸展以使缺口扩大，从而允许第三槽、第四槽穿过缺口进入半包围结构。

优选的，主动轮组包括平行相对设置的第一主动轮和第二主动轮，主动轮支撑件上设置有用于驱动第一主动轮的第一马达和用于驱动第二主动轮的第二马达；其中，第一马达和第二马达独立运行。

优选的，主体上构造有挂钩和图像采集模块，图像采集模块包括灯组和摄像头；主体上还设置有探测模块，该探测模块包括发射组件、接收组件、分析组件、绘制组件；主体上构造有深度传感器、机械波发生器，机械波发生器与地面接收装置配合使用。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明提了一种具有两种工作状态的通信线缆用作业机器人，其具有爬行状态以及立行状态，在爬行状态下，机器人能够在保护管道中进行爬行，从而实现对通信电缆的穿设以及走向等数据进行探测；而在立行状态下，机器人能够灵活移动，通过探测模块对通信电缆排线布局进行绘制，实现了一机多用，应用场合更加广泛，操作更加灵活。

附图说明

图1为一实施例中通信线缆用作业机器人的整体结构示意图；

图2为一实施例中通信线缆用作业机器人于爬行状态下的结构示意图；

图3为一实施例中扣板的结构示意图；

图4为图2中通信线缆用作业机器人的剖视图；

图5为一实施例中支杆的结构示意图；

图6为图2中通信线缆用作业机器人的侧视图；

图7为一实施例中通信线缆用作业机器人于立行状态下的结构示意图；

图8为另一实施例中通信线缆用作业机器人于立行状态下的结构示意图；

图9为图8中通信线缆用作业机器人的仰视图；

图10为一实施例中主动部件的结构示意图；

图11为图7中通信线缆用作业机器人在转弯时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2和图7所示，本发明提供了一种通信线缆用作业机器人，包括：

主体1，沿其长度方向该主体1包括第一部分11和与第一部分11相对的第二部分12；设于第一部分11外侧的一主动部件21和至少两个第一从动部件22；以及设于第二部分12外侧的至少三个第二从动部件23；一主动部件21和至少两个第一从动部件22沿第一部分11的周向均布，且至少三个第二从动部件23沿第二部分12的周向均布；

其中，该通信线缆用作业机器人至少具有以下两种工作状态：

爬行状态，通信线缆用作业机器人沿其长度方向行走于保护管道中，主动部件21、第一从动部件22及第二从动部件23均支撑于保护管道的内壁，主动部件21提供通信线缆用作业机器人的行走动力；

立行状态，主动部件21、第一从动部件22支撑于行走面，使得通信线缆用作业机器人的长度方向与行走面基本垂直，主动部件21提供通信线缆用作业机器人的行走动力。

进一步的，爬行状态下的行走方向参照图1、图6中示出的Q1方向，立行状态下的行走方向参照图7中示出的Q2方向。

基于上述设置，通信线缆用作业机器人能够实现至少两种行走姿态，从而可以应用于通信线缆的穿设、路径探寻等多种作业模式中。即，当地埋通信线缆为直接地埋时，通信线缆用作业机器人处于立行状态行走在地面上；而当通信电缆为保护管道地埋时，通信线缆用作业机器人处于爬行状态，在保护管道内部爬行从而完成新通信电缆的穿设或者原有通信线缆的探测等功能。

由于不同保护管道内径有差异，为提升通信线缆用作业机器人的通用性，

本申请限定主动部件21、第一从动部件22及第二从动部件23均枢接于主体1上，从而能够实现相对主体1靠近或远离，以适应地支撑于管道内壁。

参照图4、图8和图10，一些实施例中，主动部件21包括枢接于第一部分11的主动轮支撑件211和旋转设于主动轮支撑件211的主动轮组；第一从动部件22包括枢接于第一部分11的第一从动轮支撑件221和旋转设于第一从动轮支撑件221的第一从动轮222；第二从动部件23包括枢接于第二部分12的第二从动轮支撑件231和旋转设于第二从动轮支撑件231的第二从动轮232；其中，第一从动轮222通过转轴220转动连接于第一从动轮支撑件221，使得第一从动轮222具有绕自身中心轴旋转的自由度和绕转轴220旋转的自由度，从而便于第一从动轮222在通信线缆用作业机器人的至少两种工作状态下被动行走。同时，主动轮支撑件211、第一从动轮支撑件221及第二从动轮支撑件231不仅能够相对主体1枢转，并能够保持其与第一部分11/第二部分12的相对位置。

下面以一些实施例对主动轮支撑件211、第一从动轮支撑件221及第二从动轮支撑件231的枢转驱动结构进行示例性说明。

主动轮支撑件211、第一从动轮支撑件221及第二从动轮支撑件231上均枢接有支杆43，通过支杆43能够改变行走轮（主动轮支撑件211、第一从动轮支撑件221、第二从动轮支撑件231）相对主体1的距离，以实现行走轮有效地支撑于管道内壁。可理解的是，支杆43构造成能够推动/拉动主动轮支撑件211、第一从动轮支撑件221及第二从动轮支撑件231，以改变主动轮支撑件211、第一从动轮支撑件221及第二从动轮支撑件231与主体1长度方向的角度。

具体的如图4所示，第一部分11内部构造有第一腔，第一腔中通过支撑架410固定有第一电机421，第一电机421的输出端构造有第一丝杆422；第一螺套423与第一丝杆422匹配螺接，第一螺套423上沿其周向均匀地枢接有至少三个支杆43；其中一支杆43枢接于主动轮支撑件211上，剩余的支杆43对应地枢接于第一从动轮支撑件221上。基于上述结构，当第一电机421转动时，第一螺套423能够同步地连动多个支杆43，从而实现推拉效果。对应地，第二部分12内部构造有第二腔，第二腔中通过支撑架410固定有第二电机411，第二电机411的输出端构造有第二丝杆412；第二螺套413与第二丝杆412匹配螺接，第二螺套413上沿其周向均匀地枢接有至少三个支杆43；至少三个支杆43对应地枢接于第二从动轮支撑件231上。参照图2，进一步的，第一部分11、第二部分12分别构造有第一槽111、第二槽121，以允许上述多个支杆43经第一腔/第二腔延伸至主体1的外侧。

上述实施例中，也可仅设置第一电机421、第二电机411中的一个，第一丝杆422、第二丝杆412形成一体或分别地连接于该电机的输出端，从而实现通过一个电机改变全部行走轮相对主体1的距离。

其他实施例中，还可将上述第一电机421和/或第二电机411更替为电动推杆或气缸，支杆43的一端枢接于电动推杆或气缸的伸缩端。

即便是同一保护管道的内径也很难做到完全统一，当其内径尺寸由大变小时，如果第一电机421和/或第二电机411未能及时地作出调整动作，那么通信线缆用作业机器人的部分部件（如行走轮、支杆、丝杆等）将会出现应力过大的现象，严重时可能导致部件损坏、通信线缆用作业机器人抛锚等问题。为解决以上缺陷，参照图5，支杆43构造成包括间隔设置的第一段431和第二段432，第一段431和第二段432间通过弹性段433连接成一个构件。一实施例中，该支杆43的第一段431枢接于第二从动轮支撑件231，第二段432枢接于第二螺套413。进一步，上述弹性段433可以是橡胶段、弹簧段、缓冲器等能够发生形变并趋于恢复预设状态的物体，因此当保护管道内径骤然缩小时，弹性段433能够吸收部分应力，避免部件破损。

进一步的，弹性段433中设置有压力传感器，通信线缆用作业机器人对压力传感器构造有阈值范围，第一电机421和/或第二电机411能够根据压力传感器的压力值作出调整动作。可以理解的是，阈值范围中包括最高值和最低值，当压力传感器的压力值高于最高值时，表明通信线缆用作业机器人过度地支撑于保护管道内壁，可能会导致行走困难或部件损坏等后果，此时第一电机421和/或第二电机411联动支杆43，使支杆43拉动行走轮靠近主体，直至压力值处于阈值范围中。当压力传感器的压力值低于最低值时，表明通信线缆用作业机器人未能有效地支撑于保护管道内壁，可能会导致行走打滑等后果，此时第一电机421和/或第二电机411联动支杆43，使支杆43推动行走轮远离主体，直至压力值处于阈值范围中。由于通信线缆用作业机器人具有重力，多个支杆43中压力传感器采集的压力值具有差异，例如位于通信线缆用作业机器人下部的支杆43采集的压力值会略大，因此，本申请进一步限定当任一支杆43中压力传感器采集的压力值超出上述阈值范围时，第一电机421和/或第二电机411即根据压力传感器的压力值作出调整动作，直至全部支杆43中压力传感器采集的压力值均处于阈值范围中。

一些实施例中，第一部分11和第二部分12可以构造成相对位置固定的一体件；但在一些实际的应用场景下，保护管道会具有弯折部分，若主体1过长则会导致在保护弯道部位行走困难，甚至无法通过。

本申请的另一些实施例中，限定第一部分11和第二部分12间隔设置，两者经连动件5连接形成主体；其中，该连动件5能够使第一部分11和第二部分12在/不在同一轴线上（即两者间能够具有可变化的夹角），从而减小主体1的转弯半径，便于主体1通过保护管道的弯折部分。具体的，连动件5可以构造成橡胶、弹簧等能够自身弯折的弹性件；还可以构造成万向节结构，使第一部分11和第二部分12间能够形成便于通行的夹角。

在上述实施例中，通过设置连动件5能够优化爬行状态下的通行问题，但当通信线缆用作业机器人在立行状态下，第一部分11和第二部分12间相对位置不固定，从而可能影响立行状态下的行走稳定性。为解决上述问题，限定立行状态下，第一部分11和第二部分12相对固定。参照图2、图3和图11，一具体实施例中，第一部分11上开设有第三槽110，第二部分12上开设有第四槽120；主体1还包括能够扣装于第三槽110和第四槽120中的扣板13，该扣板13构造成具有缺口130的半包围结构，扣板13能够沿其周向伸展以使缺口130扩大，从而允许第三槽110、第四槽120穿过缺口130进入半包围结构。由于第一部分11和第二部分12间的距离能够被连动件5所限定，因此当扣板13箍设在第一部分11和第二部分12时，第二部分12不会随机摆动，进而能够使得第一部分11重心和第二部分12重心的连线基本垂直于行走面（如地面）。

继续参照图7，优选实施例中，在通信线缆用作业机器人的立行状态下，至少三个第二从动部件23均构造成靠近主体1。上述靠近主体1可理解为相较于主动轮组/第一从动轮222，第二从动轮232更加接近主体1，甚至第二从动轮232可以贴附在主体1的外侧；也可以理解为第二从动轮支撑件231与竖向的夹角小于主动轮支撑件211/第一从动轮支撑件221与竖向的夹角。基于以上设置，不仅能够减小第二从动部件23刮碰外界物体的概率，还能够降低通信线缆用作业机器人的整体重心，提升立行状态的稳定性。

进一步的，在通信线缆用作业机器人的立行状态下，限定主动部件21、第一从动部件22均与竖向构造有夹角a，该夹角a为45°-60°。若夹角a小于45°，会导致立行状态不稳定，通信线缆用作业机器人易倾倒；而若夹角a大于60°，第一部分11与行走面距离较近，容易发生剐蹭。

在立行状态下，通信线缆用作业机器人需要转向以应对非直线的检测路线；参照图10，作为本申请一实施例，主动轮组包括平行相对设置的第一主动轮2121和第二主动轮2122，主动轮支撑件211上设置有用于驱动第一主动轮2121的第一马达2131和用于驱动第二主动轮2122的第二马达2132；其中，第一马达2131和第二马达2132独立运行。可理解的是，第一主动轮2121、第二主动轮2122均用于提供行走动力，并被相互独立地驱动；参照图11，当第一主动轮2121以反向b2转动（相对于前进方向Q2）、第二主动轮2122以正向b1转动时，主动轮组能够作出由第二主动轮2122指向第一主动轮2121的转弯动作b3。除此之外，当第一主动轮2121、第二主动轮2122均以正向b1转动，但第一主动轮2121的旋转角速度小于第二主动轮2122的旋转角速度（包括第一主动轮2121不转动的情景）时，主动轮组同样能够作出由第二主动轮2122指向第一主动轮2121的转弯动作b3。以此类推，主动轮组还可以作出反向的转弯动作。

在上述实施例中，第一马达2131、第二马达2132可分别通过第一带2141、第二带2142驱动第一主动轮2121、第二主动轮2122，也可通过链条、驱动轴等本领域惯用手段进行驱动，本申请不做限定。

一优选实施例中，主动轮组的外轮面上开设有花纹槽2120，且第一从动轮222、第二从动轮232的外轮面均构造成平滑状；以便主动轮组与行走面间产生充分的摩擦，同时，避免从动轮产生较大的摩擦力，综合地利于通信线缆用作业机器人行走。

在一具体的应用场景下，通信线缆用作业机器人可在保护管道中穿设通信线缆。参照图1，具体的，主体1上构造有挂钩62，通信线缆的一端系挂于挂钩62，可随通信线缆用作业机器人贯穿保护管道。同时，主体1上还可设置有图像采集模块61，该图像采集模块61能够采集保护管道中的图像信息，并通过无线通讯方式将图像信息传递到用户终端，使用者可通过用户终端充分了解保护管道内的具体构造。

进一步，图像采集模块61包括灯组和摄像头，通过设置灯组能够使摄像头更加清晰地采集图像信息。

另一具体的应用场景下，通信线缆用作业机器人可直立地在行走面上运动，用于绘制通信线缆的排线布局。参照图6和图9，具体的，主体1上设置有探测模块63，该探测模块63包括发射组件631、接收组件632、分析组件633、绘制组件；发射组件631产生探测信号，并将探测信号传送到地下通信线缆上，被测通信线缆感应到探测信号后，在被测通信线缆上产生感应电流，感应电流沿着被测通信线缆向远处传播，在电流的传播过程中，通过该被测通信线缆向地面辐射出磁场波形信号，接收组件632在被测通信线缆上方的地面上接收到磁场波形信号，并将接收到的磁场波形信号发送给分析组件633，分析组件633对磁场波形信号的强弱变化进行分析处理，并将被测通信线缆的位置、走向、深度，并通过绘制组件进行位置、走向、深度绘制。

另一具体的应用场景下，可将通信线缆用作业机器人放置在已知保护管道的端口处，从而利用通信线缆用作业机器人在保护管道中爬行来绘制通信线缆走向。具体的，主体1上构造有深度传感器，用于检测通信线缆的深度并向地面接收装置提高深度数据；主体1上还设置有机械波发生器，机械波发生器与地面接收装置配合使用，用于对通信线缆走向进行测绘。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种通信线缆用作业机器人，其特征在于，包括：

主体，沿其长度方向该主体包括第一部分和与第一部分相对的第二部分；设于第一部分外侧的一主动部件和至少两个第一从动部件；以及设于第二部分外侧的至少三个第二从动部件；一主动部件和至少两个第一从动部件沿第一部分的周向均布，且至少三个第二从动部件沿第二部分的周向均布；

其中，该通信线缆用作业机器人至少具有以下两种工作状态：

爬行状态，通信线缆用作业机器人沿其长度方向行走于保护管道中，主动部件、第一从动部件及第二从动部件均支撑于保护管道的内壁，主动部件提供通信线缆用作业机器人的行走动力；

立行状态，主动部件、第一从动部件支撑于行走面，使得通信线缆用作业机器人的长度方向与行走面基本垂直，主动部件提供通信线缆用作业机器人的行走动力；

其中，第一部分和第二部分间隔设置，两者经连动件连接形成主体；连动件使第一部分和第二部分间能够形成便于通行的夹角；

第一部分上开设有第三槽，第二部分上开设有第四槽；主体还包括能够扣装于第三槽和第四槽中的扣板，该扣板构造成具有缺口的半包围结构，扣板能够沿其周向伸展以使缺口扩大，从而允许第三槽、第四槽穿过缺口进入半包围结构。

2.如权利要求1所述的通信线缆用作业机器人，其特征在于，

主动部件、第一从动部件及第二从动部件均枢接于主体上，主动部件包括枢接于第一部分的主动轮支撑件和旋转设于主动轮支撑件的主动轮组；

第一从动部件包括枢接于第一部分的第一从动轮支撑件和旋转设于第一从动轮支撑件的第一从动轮；

第二从动部件包括枢接于第二部分的第二从动轮支撑件和旋转设于第二从动轮支撑件的第二从动轮；其中，第一从动轮通过转轴转动连接于第一从动轮支撑件。

3.如权利要求2所述的通信线缆用作业机器人，其特征在于，

主动轮支撑件、第一从动轮支撑件及第二从动轮支撑件上均枢接有支杆，支杆构造成能够推动/拉动主动轮支撑件、第一从动轮支撑件及第二从动轮支撑件，以改变主动轮支撑件、第一从动轮支撑件及第二从动轮支撑件与主体长度方向的角度。

4.如权利要求3所述的通信线缆用作业机器人，其特征在于，

第一部分11内部构造有第一腔，第一腔中通过支撑架固定有第一电机，第一电机的输出端构造有第一丝杆；第一螺套与第一丝杆匹配螺接，第一螺套上沿其周向均匀地枢接有至少三个支杆；其中一支杆枢接于主动轮支撑件上，剩余的支杆对应地枢接于第一从动轮支撑件上；

第二部分内部构造有第二腔，第二腔中通过支撑架固定有第二电机，第二电机的输出端构造有第二丝杆；第二螺套与第二丝杆匹配螺接，第二螺套上沿其周向均匀地枢接有至少三个支杆；至少三个支杆对应地枢接于第二从动轮支撑件上。

5.如权利要求3或4所述的通信线缆用作业机器人，其特征在于，

支杆构造成包括间隔设置的第一段和第二段，第一段和第二段间通过弹性段连接成一个构件。

6.如权利要求5所述的通信线缆用作业机器人，其特征在于，

弹性段中设置有压力传感器，通信线缆用作业机器人对压力传感器构造有阈值范围，第一电机和/或第二电机能够根据压力传感器的压力值作出调整动作。

7.如权利要求2-4任一项所述的通信线缆用作业机器人，其特征在于，

主动轮组包括平行相对设置的第一主动轮和第二主动轮，主动轮支撑件上设置有用于驱动第一主动轮的第一马达和用于驱动第二主动轮的第二马达；其中，第一马达和第二马达独立运行。

8.如权利要求1-4任一项所述的通信线缆用作业机器人，其特征在于，

主体上构造有挂钩和图像采集模块，图像采集模块包括灯组和摄像头；主体上还设置有探测模块，该探测模块包括发射组件、接收组件、分析组件、绘制组件；主体上构造有深度传感器、机械波发生器，机械波发生器与地面接收装置配合使用。