一种六轴机械控制臂的制作方法

本实用新型涉及通信设备子技术领域，尤其涉及一种光纤连接的六轴机械控制臂。

背景技术：

随着通信技术的发展，光纤通信已经成为通信物理通道的主流，在光纤传输线路中，一根光缆通常包括多条光纤，在光纤配线架(ODF)或光缆交接箱(光交箱)实现与另一根光缆或终端用户的多条光纤对应连接，ODF或光交箱中的光纤物理通道在应用中会根据连接的需要重新配线，就是重新插拔并对接，也经常会存在维护的操作。

传统的ODF或光交箱插拔对接、跳纤(将光纤插头插到目标位置的插座中)的工作完全由人工完成，即人工根据工单需求，根据位置描述去到ODF或光交箱现场，然后找寻需要维护的光纤，然后人工跳纤。需要人工先找到ODF或光交箱的位置，然后人工通过光纤上的纸质标签或电子标签识别光纤号，然后人工观察光交接箱中光纤的缠绕情况，如果需要跳接的光纤缠绕严重需要人工在不影响其余既有业务的前提下捋顺光纤，然后人工跳接光纤，人工记录光纤跳接的结果，然后人工把记录数据录入到数据库，如果跳接时光纤缠绕严重且无法辨识哪些光纤有业务哪些光纤无业务，则维护非常困难，造成既有光纤资源的巨大浪费。

为了解决这一问题，目前提出一种通过机械手实现自动光纤交换机中的光纤自动插拔对接；目前常用的机械手都是三轴以内的机械臂，ODF或光交箱中的光纤插拔是在配线板的两侧面分别对接入光纤与输出光纤进行插拔对接。三轴以内的机械臂无法满足光纤插拔对接的维护需求，同时配套的控制板卡也是控制三轴以内的，且都是现场控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种六轴机械控制臂，能实现自动光纤交换机中配线板两侧的接入光纤与输出光纤的插拔对接；且六轴同时控制，并可实现远程控制。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种六轴机械控制臂，设于自动光纤交换机中，包括两个三轴机械臂，一个接入面三轴机械臂与一个输出面三轴机械臂；

接入面三轴机械臂固定于自动光纤交换机中配线板100的接入面一侧；输出面三轴机械臂固定于自动光纤交换机中配线板100的输出面一侧；

所述的接入面的三轴机械臂包括接入面X轴平移机构SX1、接入面Y轴平移机构SY1、接入面Z轴平移机构SZ1与接入面夹持机构；接入面X轴平移机构SX1的导轨与配线板100连接固定，接入面X轴平移机构SX1的移动部件上下移动，接入面Y轴平移机构SY1的导轨固定于接入面X轴平移机构SX1的移动部件上，接入面Y轴平移机构SY1的移动部件左右移动，接入面Z轴平移机构SZ1的导轨固定于接入面Y轴平移机构SY1的移动部件上；接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件前后移动；接入面夹持机构固定于接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件上并前后移动；

所述的输出面的三轴机械臂包括输出面X轴平移机构SX2、输出面Y轴平移机构SY2、输出面Z轴平移机构SZ2与输出面夹持机构；输出面X轴平移机构SX2的导轨与配线板100连接固定，输出面X轴平移机构SX2的移动部件上下移动，输出面Y轴平移机构SY2的导轨固定于输出面X轴平移机构SX2的移动部件上，输出面Y轴平移机构SY2的移动部件左右移动，输出面Z轴平移机构SZ2的导轨固定于输出面Y轴平移机构SY2的移动部件上，输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件前后移动；输出面夹持机构固定于输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件上并前后移动。

所述的各平移机构均包括：步进电机201、传动机构202、移动部件与导轨；步进电机201固定于导轨上，通过传动机构202驱动移动部件在导轨上移动。

所述的接入面X轴平移机构SX1的导轨右端设置X轴原点定位传感器A_X_DOWN，左端设置X轴安全限位传感器A_X_UP；

所述的接入面Y轴平移机构SY1的导轨的上端设置Y轴原点定位传感器A_Y_DOWN，下端设置Y轴安全限位传感器A_Y_UP；

所述的接入面Z轴平移机构SZ1的导轨的前端设置Z轴原点定位传感器A_Z_DOWN，后端设置Z轴安全限位传感器A_Z_UP；

所述的输出面X轴平移机构SX2的导轨右端设置X轴原点定位传感器B_X_DOWN，左端设置X轴安全限位传感器B_X_UP；

所述的输出面Y轴平移机构SY2的导轨的上端设置Y轴原点定位传感器B_Y_DOWN，下端设置Y轴安全限位传感器B_Y_UP；

所述的输出面Z轴平移机构SZ2的导轨的后端设置Z轴原点定位传感器B_Z_DOWN，前端设置Z轴安全限位传感器B_Z_UP。

所述的接入面夹持机构与输出面夹持机构包括U型夹头601与连接板602，连接板602向下延伸末端连接U型夹头601的底部横连接处；

U型夹头601的底部内侧设有吸附光纤的光纤插头500的永磁体603，光纤的光纤插头500上固定有磁吸附材料制成的夹持件501，夹持件两侧面设有开槽502，开槽502上下设有凸棱，U型夹头601的两个直臂插入两侧面的开槽502中，永磁体603吸附夹持件501，U型夹头601向上移动由配线板100上的光纤对接接头101中拨出光纤的光纤插头500，向下移动将光纤的光纤插头500插入配线板100上的光纤对接接头101。

所述的六轴机械控制臂，还包括控制单元，控制单元包括：控制电路板、接入面X轴驱动器、接入面Y轴驱动器、接入面Z轴驱动器、输出面X轴驱动器、输出面Y轴驱动器与输出面Z轴驱动器；

控制电路板连接接入面X轴驱动器、接入面Y轴驱动器、接入面Z轴驱动器、输出面X轴驱动器、输出面Y轴驱动器与输出面Z轴驱动器；

接入面X轴驱动器、接入面Y轴驱动器、接入面Z轴驱动器、输出面X轴驱动器、输出面Y轴驱动器与输出面Z轴驱动器分别连接并控制各自的步进电机201。

所述的控制电路板还通过网络连接远程控制器。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的一种六轴机械控制臂，能实现自动光纤交换机中配线板两侧的接入光纤与输出光纤的插拔对接；且六轴同时控制，并可实现远程控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型实施例提供的六轴机械控制臂的结构立体示意图；

图2为本实用新型实施例提供的六轴机械控制臂的结构示意仰视图；

图3为本实用新型实施例提供的接入面的三轴机械臂的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的输出面的三轴机械臂的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的接入面的三轴机械臂传感器布置结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的输出面的三轴机械臂传感器布置结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的六轴机械控制臂的夹持机构的结构示意图；

图8为为本实用新型实施例提供的六轴机械控制臂的控制单元结构原理框图；

图9为为本实用新型实施例提供的六轴机械控制臂的控制电路板电路图；

图10为为本实用新型实施例提供的六轴机械控制臂的控制电路板六轴机械手接口电路的电路图一；

图11为为本实用新型实施例提供的六轴机械控制臂的控制电路板六轴机械手接口电路的电路图二；

图12为为本实用新型实施例提供的六轴机械控制臂的控制电路板六轴机械手接口电路的电路图三。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。

另需要说明的是本文中所提到的描述方位的“上”、“下”、“左”、“右”、“前、“后”除特殊说明均不特指该方位，只是为了描述方便，所述产品的放置方向不同其描述也不尽相同。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下可理解的方位，都属于本实用新型的保护范围。

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

如图1与2所示，一种六轴机械控制臂，设于自动光纤交换机中，包括两个三轴机械臂，一个接入面三轴机械臂与一个输出面三轴机械臂；接入面三轴机械臂固定于自动光纤交换机中配线板100的接入面一侧；输出面三轴机械臂固定于自动光纤交换机中配线板100的输出面一侧。

配线板100上设置多个光纤对接接头101，可以按一定规律排列，如矩阵式排列，也可以其它方式排列；极端情况可以无规则的排列，只要系统可以记录其位置信息，可用于定位即可。光纤对接接头101也就是直通的光纤适配器，如SC-SC光纤适配器。

如图3所示，所述的接入面的三轴机械臂包括接入面X轴平移机构SX1、接入面Y轴平移机构SY1、接入面Z轴平移机构SZ1与接入面夹持机构；接入面X轴平移机构SX1的导轨与配线板100连接固定，接入面X轴平移机构SX1的移动部件上下移动，具体可通过支架200实现固定连接，接入面Y轴平移机构SY1的导轨固定于接入面X轴平移机构SX1的移动部件上，接入面Y轴平移机构SY1的移动部件左右移动，接入面Z轴平移机构SZ1的导轨固定于接入面Y轴平移机构SY1的移动部件上；接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件前后移动，接入面夹持机构固定于接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件上并前后移动；

如图4所示，所述的输出面的三轴机械臂包括输出面X轴平移机构SX2、输出面Y轴平移机构SY2、输出面Z轴平移机构SZ2与输出面夹持机构；输出面X轴平移机构SX2的导轨与配线板100连接固定并上下移动，输出面Y轴平移机构SY2的导轨固定于输出面X轴平移机构SX2的移动部件上并左右移动，输出面Z轴平移机构SZ2的导轨固定于输出面Y轴平移机构SY2的移动部件上；输出面夹持机构固定于输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件上并前后移动。

本例中，所述的各平移机构均包括：步进电机201、传动机构202、移动部件与导轨；步进电机201固定于导轨上，通过传动机构202驱动移动部件在导轨上移动。传动机构202可使用丝杠-螺母传动，也可以使用齿形带的传动方式，具体的结构为公知的技术，不再赘述。

如图5与图6所示，所述的接入面X轴平移机构SX1的导轨右端设置X轴原点定位传感器A_X_DOWN，左端设置X轴安全限位传感器A_X_UP；所述的接入面Y轴平移机构SY1的导轨的上端设置Y轴原点定位传感器A_Y_DOWN，下端设置Y轴安全限位传感器A_Y_UP；所述的接入面Z轴平移机构SZ1的导轨的前端设置Z轴原点定位传感器A_Z_DOWN，后端设置Z轴安全限位传感器A_Z_UP；所述的输出面X轴平移机构SX2的导轨右端设置X轴原点定位传感器B_X_DOWN，左端设置X轴安全限位传感器B_X_UP；所述的输出面Y轴平移机构SY2的导轨的上端设置Y轴原点定位传感器B_Y_DOWN，下端设置Y轴安全限位传感器B_Y_UP；所述的输出面Z轴平移机构SZ2的导轨的后端设置Z轴原点定位传感器B_Z_DOWN，前端设置Z轴安全限位传感器B_Z_UP。

为了保证每次动作的精确性，消除步进电机的累计误差，最佳的方式是每次光纤对接都首先将夹持机构300复位回到原点位置，具体的方法，基于前述的原点定位传感器；接入面X轴平移机构SX1的移动部件往X轴原点定位传感器A_X_DOWN方向运动，直到触发X轴原点定位传感器A_X_DOWN，此时夹持机构300的X轴位置处于X轴原点定位点。接着，接入面Y轴平移机构SY1的移动部件Y轴往Y轴原点定位传感器A_Y_DOWN方向运动，直到触发Y轴原点定位传感器A_Y_DOWN，此时夹持机构300的Y轴位置处于Y轴原点定位点。最后，接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件往Z轴原点定位传感器A_Z_DOWN方向运动，直到触发Z轴原点定位传感器A_Z_DOWN，此时夹持机构300的Z轴位置处于Z轴原点定位点。

使输入面的夹持机构300复位回到原点位置的方法，基于前述的原点定位传感器；输出面X轴平移机构SX2的移动部件往X轴原点定位传感器B_X_DOWN方向运动，直到触发X轴原点定位传感器B_X_DOWN，此时夹持机构300的X轴位置处于X轴原点定位点。接着，输出面Y轴平移机构SY2的移动部件Y轴往Y轴原点定位传感器B_Y_DOWN方向运动，直到触发Y轴原点定位传感器B_Y_DOWN，此时夹持机构300的Y轴位置处于Y轴原点定位点。最后，输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件往Z轴原点定位传感器B_Z_DOWN方向运动，直到触发Z轴原点定位传感器B_Z_DOWN，此时夹持机构300的Z轴位置处于Z轴原点定位点。

所述的接入面夹持机构与输出面夹持机构的结构相同，统称夹持机构，如图7所示，包括U型夹头601与连接板602，连接板602固定于接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件或输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件上，具体通过螺栓固定。连接板602向下延伸末端连接U型夹头601的底部横连接处；U型夹头601的底部内侧设有吸附光纤的光纤插头500的永磁体603，光纤的光纤插头500上固定有磁吸附材料制成的夹持件501，夹持件两侧面设有开槽502，开槽502上下设有凸棱，U型夹头601的两个直臂插入两侧面的开槽502中，永磁体603吸附夹持件501，U型夹头601向上移动由配线板100上的光纤对接接头101中拨出光纤的光纤插头500，向下移动将光纤的光纤插头500插入配线板100上的光纤对接接头101。

永磁体永采用常规公知的相应材料，如，永磁材料包括：烧结系列永磁材料如铝镍钴、铁氧体、钕铁硼、钐钴等，以及粘结铁氧体、钕铁硼、钐钴、钐铁氮等。磁吸附材料是可以被磁铁吸附的材料，包括铁、钴、镍或至少包括铁、钴、镍三者之一的合金。如采用单质的铁、钴或镍，或，使用铁合金，钴合金、镍合金、铁钴合金、铁镍合金、钴镍合金或铁钴合镍合金。

使用时，夹持机构的U型夹头601移动到光纤插头500侧面，然后平移U型夹头601，U型夹头601的两个直臂插入两侧面的开槽502中，永磁体603吸附夹持件501；夹持机构向上移动拨出光纤的光纤插头500；移动到另一个目标位置，这一过程中，由于永磁体603吸附作用光纤插头500不会掉落，到达目标位置，夹持机构向下移动插入光纤的光纤插头500，再次反向平移U型夹头601，两个直臂脱离开槽502，这时永磁体603不再吸附夹持件501，永磁体603的吸附力要保证移动过程中光纤插头500不会掉落的同时，在直臂脱离开槽502过程中，吸附力不要过大而损坏光纤插头500。

本例的六轴机械控制臂，因控制需要还包括控制单元，如图8所示控制单元包括：控制电路板、接入面X轴驱动器、接入面Y轴驱动器、接入面Z轴驱动器、输出面X轴驱动器、输出面Y轴驱动器与输出面Z轴驱动器；控制电路板连接接入面X轴驱动器、接入面Y轴驱动器、接入面Z轴驱动器、输出面X轴驱动器、输出面Y轴驱动器与输出面Z轴驱动器；接入面X轴驱动器、接入面Y轴驱动器、接入面Z轴驱动器、输出面X轴驱动器、输出面Y轴驱动器与输出面Z轴驱动器分别连接并控制各自的步进电机201。由步进电机201控制各个传动机构202工作，传动机构202驱动移动部件在导轨上移动。

另外，所述的控制电路板还通过网络连接远程控制器。可以接收远程控制器通过网络发来的操作指令信息，以便实现远程控制。同时，通过网络将对接后的接入光纤与输出光纤的状态信息，以及当前设备的定位信息上传至远程控制器，用于远程控制。

如图9所示，控制电路板电路图，控制电路板的处理电路选用单片机STM32F103V8T6作为处理CPU，每个轴需要6个IO控制(脉冲信号、方向信号、使能信号、脉冲反馈信号、前限位信号、后限位信号)，六轴机械臂共需36个IO控制，具体连接和IO配置如图9所示。远程控制通过单片机串口1外接以太网模块实现远程通信，以太网模块把单片机的串口信号转换成以太网及4G信号，以信息透传方式实现本装置与远程控制器。

图10、11与12为本实用新型的远程控制电路板六轴机械手接口电路。如图所示每个轴需要三个接口(控制信号接口、限位信号接口、脉冲反馈信号接口)，6轴机械臂共18个接口。

所述的控制单元根据操作指令信息，控制接入面三轴机械臂与输出面三轴机械臂动作；将操作指令中指令的接入光纤与输出光纤由初始位置的光纤对接接头101中拨出，移动到并插入目标位置的光纤对接接头101，实现光纤跳接。

具体的通过步进电机控制各轴机械手工作的过程，只是通过传动机构202驱动移动部件在导轨上移动一定的距离，而移动的距离是通过光纤的初始位置与目标位置的X轴与Y轴的空间距离，以及拨出或插入光纤插头500需要移动的Z轴的距离，这些XYZ轴的移动距离都是结构上确定的，因此，要此基础上通过传动机构202驱动移动部件在导轨上移动是本领域技术人员的熟知的技术，属于公知技术，不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。