一种射频测试机器人系统的制作方法

本实用新型涉及天线测试技术领域，尤其是一种射频测试机器人系统。

背景技术：

现有的天线暗室测试系统，基于机械转台，并针对传统的无源天线测试要求进行设计，自动化程度较低，已经无法很好的适应现代天线测试，尤其是有源阵列天线测试的需求。已有采用机器人操作来测试天线，但目前市面的工业机械人需要联轴旋转时会导至t-axis轴和s-axis轴产生绕线，使控制电缆（射频电缆或供电线）拉断。这种限制约束了无线电测试系统的设计自由度，降低了可靠性和部署的灵活性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种射频测试机器人系统，解决现有射频测试机器人系统绕线的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种射频测试机器人系统，包括用于运载待测射频天线的机器人、安装机器人的底板以及线缆；所述机器人包括若干旋转关节，旋转关节包括旋转轴，机器人的旋转关节内部设置为中空结构，所述中空结构内配置滑环；线缆穿入旋转关节的中空结构进行内部走线后伸出，所述线缆是由滑环将穿入的线缆段与伸出的线缆段两段对接形成一整条线缆，由所述滑环将线缆对接形成联轴旋转结构并进行电传输和/或信号传输。

在一些实施例中，所述机器人包括若干运动轴，包括旋转关节的旋转轴以及其他关节的其他运动轴；所述机器人的末端运动轴上安装天线固定器，待测射频天线安装于天线固定器上，通过调节机器人的姿态实现不同角度天线辐射特性的测试；所述线缆为射频电缆和/或控制电缆。

在一些实施例中，所述滑环包括芯轴、芯轴外层的接头、以及最外层的外套，三者自内至外形成同轴环套结构；所述接头与所述外套夹紧配合，其内部形成滑环的中心轴孔，芯轴沿中心轴线设置于中心轴孔内；芯轴通过绝缘支架支撑固定于滑环的中心轴孔内壁；接头为管状夹套，其中空内心用于容纳芯轴；所述外套为套管状，通过紧固件将所述外套连接于旋转关节的旋转轴上，从而使滑环与旋转轴同步转动。

在一些实施例中，所述滑环还包括套环；滑环的两端为连接端，分别与所述两段线缆的连接端相连接；滑环连接端与线缆连接端之间由所述套环转动地连接形成所述联轴旋转结构；线缆连接端内部的芯轴与滑环内部的芯轴之间对接进行电传输和/或信号传输；滑环的芯轴包括两段对接的芯轴；芯轴的末端面向内凹陷或向前延伸地分别形成相互插接配合的对接轴或对接轴孔；对接的滑环连接端和线缆连接端内部的芯轴末端之间，和/或，滑环的两段对接的芯轴末端之间，由对接轴插入对接轴孔内形成插接配合，二者之间实现电传输和/或信号传输；对接轴与对接轴孔转动接触。

在一些实施例中，线缆连接端和滑环连接端的外壁设置有凸起和/或卡槽，套环内壁对应设置卡槽/凸起，套环套接在线缆和滑环连接端外壁形成卡接配合；滑环连接端分别由外套的端部和接头的端部形成；外套套紧在接头的外壁，接头的外壁与外套的内壁之间还设置有压套以及轴承中至少之一；所述压套分别与所述外套与所述接头之间卡紧配合，从而使所述外套夹紧接头；所述轴承设置于外套的内壁与接头的外壁之间；轴承一侧通过接头外壁上设置的档圈限位；轴承卡持在压套端部与档圈之间从而限位并减小摩擦；线缆连接端剥除外层使芯轴向前伸出，线缆连接端的芯轴穿套设置有线缆压套，所述压套将线缆连接端的芯轴以及后段的线缆端部包紧固定，压套内设置绝缘支架将芯轴支撑于压套内壁。

在一些实施例中，所述旋转关节包括s轴旋转关节，是由机器人的旋转轴s轴与机器人的本体旋转配合形成，s轴旋转关节的中空结构内配置所述滑环；所述整条线缆自本体穿入进行内部走线并由s轴向外伸出；由滑环将本体穿入的线缆段与s轴伸出的线缆段两段对接形成线缆联轴旋转结构，进行电传输和/或信号传输。

在一些实施例中，所述旋转关节包括t轴旋转关节，是由机器人的旋转轴t轴与机器人的腕部旋转配合形成，t轴旋转关节的中空结构内配置所述滑环；所述整条线缆自腕部穿入进行内部走线并由t轴向外伸出，以与待测射频天线连接；由滑环将腕部穿入的线缆段与t轴伸出的线缆段两段对接形成线缆联轴旋转结构，进行电传输和/或信号传输。

在一些实施例中，所述机器人为多轴机器人，还包括连接于s轴和t轴之间的其他运动轴；s轴伸出的线缆由引线机构引导并支撑从而沿其他运动轴外侧间隔开地进行外部走线，最后穿入腕部和t轴内。

在一些实施例中，所述引线机构包括引导管和若干引导支撑杆，引导管固定于所述其他运动轴外侧沿线缆的路径设置；引导支撑杆一端固定于引导管、一端支撑线缆离开所述其他运动轴外侧；若干引导支撑杆沿引导管的长度方向间隔设置，分别连接于线缆和引导管之间；所述其他运动轴包括l轴、r轴、u轴、b轴中的一种或多种。

在一些实施例中，所述引导支撑杆支撑线缆的一端弯折形成导线槽，线缆穿过导线槽且由导线槽限位地收容；线缆可滑动地穿设于引导支撑杆的导线槽内；所述引导支撑杆为套环，套环相对的两端分别套接于线缆和引导管外；所述引导管为硬质管状或杆状；所述引导支撑杆为扁平套环。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型射频测试机器人系统，机器人的旋转轴中空，且可加入旋转关节（滑环）使两轴联轴旋转，能满足特定产品测试要求，有效避免两轴绕线。使得本实用新型的机器人可以动态调整运动轨迹，不受传统机器人运动模式的限制，极大地增加了射频测试机器人的使用灵活度和可靠性。

进一步地，射频电缆控制电缆隐藏在机器人内部，整套设备外观整洁。

另外，采用射频电缆和控制电缆的引线结构，更加有效降低了机器人在复杂多轴运动过程中的绕线风险。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本实用新型实施例射频测试机器人系统的立体图。

图2是本实用新型实施例射频测试机器人系统的另一视角的立体图。

图3是图2中沿b-b线的剖视图。

图4是图3的d区域的放大图。

图5是图3的c区域的放大图。

图6是本实用新型实施例的滑环与射频线连接的结构示意图。

图7是图6沿a-a线的剖视图。

图8是本实用新型实施例的滑环结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的各实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

请参照图1-3所示，本实用新型的实施例涉及一种射频测试机器人系统100，包括运载待测射频天线的机器人，以完成测试射频天线的辐射特性，可作于天线暗室测试系统。

具体实施例中，射频测试机器人系统100包括用于运载待测射频天线的机器人、安装机器人的底板以及线缆。机器人有若干关节，其中包括若干旋转关节，旋转关节由旋转轴以及安装旋转轴的相对静止部位。现有机器人的线缆经常在旋转关节处发生绕线，影响线缆的性能以及信号或电传输。本实用新型中，机构人的旋转关节处，将旋转轴和静止部位内部设置成中空结构，中空结构内配置滑环1，线缆穿入旋转关节内部进行内部走线，由滑环1形成联轴旋转结构，有效解决绕线等问题，可靠地进行电传输和/或信号传输。多轴机器人一般包括旋转关节有s轴和t轴。本实施例中，射频线缆4穿入旋转关节s轴和t轴内进行内部走线，s轴和t轴设置为中空关节，分别配置滑环1，射频线缆4进入关节内部由滑环1连接成联轴旋转结构。

具体地，机器人的旋转轴s轴6，相对静止的部位为机器人的本体60。s轴6可旋转地安装于本体60。s轴6和本体60的旋转关节的中空结构内配置滑环1形成联轴旋转信号连接结构。线缆4自本体60内贯穿中心轴孔地进行内部走线，且穿出s轴6向外伸出。线缆4包括射频电缆和/或控制电缆。本实施例中以射频电缆为例进行说明。

作为一些实施例，所述旋转轴为还包括机器人的t轴2，相对静止的部位为机器人的腕部20，t轴2可旋转地安装于腕部20。t轴2和腕部20的中空结构内配置滑环1形成联轴旋转信号连接结构。s轴伸出的线缆4穿入腕部20、贯穿腕部和t轴内进行内部走线，且穿过t轴2向外伸出，以与待测射频天线连接。

作为一些实施例，所述机器人为多轴机器人，还包括若干运动轴（例如l轴9、r轴8、u轴7、b轴3中的一个或多个），所述若干运动轴连接于s轴6和t轴2之间。s轴伸出的线缆4由引线机构5引导支撑从而沿运动轴外侧分离地进行外部走线，最后穿入腕部和t轴内。

作为一些实施例，所述引线机构5包括引导管52和若干引导支撑杆51，引导管52固定于运动轴外侧沿线缆的路径设置；引导支撑杆51一端固定于引导管、一端支撑线缆离开运动轴外侧。

本实用新型的实施例的射频测试机器人系统100包括多轴机器人、安装机器人的底座62以及线缆4。多轴机器人的末端运动轴（例如t轴）上安装天线固定器，待测射频天线安装于天线固定器上，通过调节机器人的姿态，实现不同角度天线辐射特性的测试。

多轴机器人较佳地为4-8轴的多轴机器人，包括本体60以及机器人两端的连接旋转轴s轴6和t轴2。线缆包括射频电缆和/或控制电缆，以射频线缆为例进行说明。射频线缆4自本体60经s轴6以及其他运动轴后延伸至t轴2。t轴2位于机器人系统100的前端，其上设置天线固定器（未图示），待测射频天线安装于天线固定器上，通过调节机器人的姿态，实现不同角度天线辐射特性的测试。

本实施例的射频测试机器人系统100以六轴机器人为例进行具体说明，包括安装底板62、安装于底板62上的机器人以及布设于机器人的线缆4。机器人包括本体60、以及自本体60依次连接的六个运动轴：s轴6、l轴9、r轴8、u轴7、b轴3、t轴2。机器人系统100布设有的射频电缆4穿设于本体60、s轴和t轴内部的贯通的中心轴孔，中间段可在其他运动轴外壁上以引线机构5支撑引导布线。本体60安装于底板62上，支撑整个机器人。

当然，中间连接的其他运动轴（l轴9、r轴8、u轴7、b轴3）内也可设置为中空结构形成中心轴孔，线缆4的中间段自内部穿设。

参照图4-8，机器人旋转关节t轴旋转关节和s轴旋转关节内部为中空结构，其内各加入滑环1将射频线缆4在t轴和s轴内连接成联轴旋转结构（或连通旋转体），实现射频信号的对接传输，射频线缆4在t轴和s轴内可360度旋转，而不会发生扭曲、信号传输不稳定、线缆损伤老化等问题。

具体地，s轴6相对于机器人的本体60可旋转活动配合形成s轴旋转关节，s轴6和本体60内为中空结构，具体地，s轴6和本体60内形成相互贯通的中心轴孔63、64，其内配置滑环1。线缆4从本体60内的中心轴孔自下向上穿入本体和s轴内部进行内部走线。s轴6和本体60的中空结构内（即中心轴孔63、64内）配置有滑环1，线缆4通过滑环1连接形成联轴旋转结构，通过芯轴（即芯线）之间转动对接成联轴结构，进行射频信号传输（当然也可以是电传输）。

线缆4穿出s轴后，沿l轴9、r轴8、u轴7的外壁延伸至b轴3。其中，线缆4经过的这些运动轴的外壁由引线机构5进行支撑走线。运动轴的外壁对应设置引导管52，引导管52用于平行地引导线缆4布线，引导管52可以离开运动轴壁一段间隔地设置，且引导管52每间隔一定长度横向连接一根引导支撑杆51，引导支撑杆51两端分别夹持引导管52和线缆4，从而将线缆4撑离开机器人的运动轴段的外壁，以免缠绕或影响机器人的复杂多轴运动。在一些实施例中，引导管52为硬质杆状或管状结构，沿机器人的运动轴外壁固定设置，较佳地机器人运动轴外壁一段间隔地固设所述引导管52。引导支撑杆51一端固定地连接于引导管52上，与引导管52一起形成线缆4的引线机构5，引导支撑杆51的另一端形成导线槽53，线缆4夹持于导线槽53内。线缆4穿过导线槽53且由导线槽53限位地收容，线缆4可滑动地穿设于若干引导支撑杆51的导线槽53内。引导支撑杆51用于支撑线缆的一端弯折形成导线槽53。

作为一种实施方式，引导支撑杆51为套环，例如为扁平套环，套环相对的两端分别套接于线缆4和引导管52外。夹持线缆4的一端弯折形成较窄的导线槽53，滑动、限位地收容将线缆4。引导支撑杆51另一端固定连接于引导管52。若干引导支撑杆51平行地间隔一定距离地支撑于线缆4和引导管52之间，将线缆4平行间隔开地支撑于引导管52的一侧，从而将线缆4安全地撑离机器人旋转轴。

本实用新型实施例的射频测试机器人系统100在b轴3的前端通过腕部20连接旋转t轴2。t轴2与腕部20旋转配合形成t轴旋转关节，t轴2和腕部20内为中空结构，内部形成相互贯通的中心轴孔21、22。线缆4从腕部20穿入并依次穿过腕部20内的中心轴孔22和t轴2内的中心轴孔21，向t轴2外部延伸，以与t轴上安装的待测射频天线连接。较佳地，t轴2和腕部20内的中空结构内，具体为t轴2和腕部20内的中心轴孔21、22，其内配置有滑环1，线缆4自腕部20穿入至t轴2穿出，在腕部20和t轴2内通过滑环1连接成联轴旋转结构（或连通旋转体），实现射频信号的对接传输。

滑环1设置于旋转关节处，与s轴、t轴形成同轴旋转结构，设置于s轴/t轴的中心轴孔内。本实施例的滑环1包括芯轴11、芯轴外层的接头19、最外层的外套13，三者自内至外形成同轴环套结构。芯轴外层的接头19与最外层的外套13套接，其内部形成滑环的中心轴孔，芯轴11沿中心轴线设置于中心轴孔内。接头19为管状夹套，其中空内心用于容纳和保护芯轴11，芯轴11与接头19长度方向一致地沿中心轴方向设置，芯轴11通过绝缘支架12支撑固定于接头19和/或外套13内壁，也即通过绝缘支架12支撑于滑环的中心轴孔内壁。外套13为套管状，其外侧形成有安装凸部130，安装凸部130上设置安装孔131，由螺钉或销钉穿过安装孔131而将滑环1连接于旋转轴（如s轴和t轴），以将滑环1整体安装于机器人旋转关节的转轴上形成同步转动结构。本实施例中，外套13外壁形成的安装凸部130为环形，通过螺钉或销钉或其他紧固件将外套13连接于旋转轴上从而实现将各自的滑环1连接于s轴、t轴的内壁，使滑环1与机器人的旋转轴同步转动。

在旋转关节内部，射频线缆4是由滑环1将两段射频线缆连接成一条整体射频线，滑环1的两末端为连接端110、120，分别与一段射频线缆4的末端连接。滑环1的连接端110、120以及两段射频线的连接端的外壁设置有凸起17和/或卡槽18，与套环10内壁的卡槽/凸起卡接形成转动卡接结构。其中滑环1的连接端110是由外套13的一端部形成，另一连接端120是由接头19的一端部形成。外套13套紧在接头19的外壁，接头19的外壁与外套13的内壁之间还设置有压套16以及轴承15，轴承15一侧通过接头19外壁上设置的档圈14限位，从而使轴承15卡持在压套16端部与档圈14之间从而限位并减小摩擦。压套16分别与外套13与接头19之间卡紧配合，从而使外套13夹紧接头19。轴承15设置（上下抵接）于外套13的内壁与接头19的外壁之间，两侧分别抵紧于压套的内侧末端以及档圈14，轴承15用于支撑且减小摩擦力。

滑环1的外套13与接头9环套连接在一起，中心形成同轴的中心轴孔，芯轴11沿中心轴的方向通过绝缘支架12支撑于中心轴孔的内壁。具体地，芯轴11是由两条芯轴对接而成，较佳地，对接为转轴与轴孔配合。每条芯轴的两末端面向内凹陷或向前延伸地分别形成相互插接配合的对接轴111或对接轴孔112，两条芯轴对接的末端由对接轴111插入对接轴孔112内，二者之间实现电传输和/或信号传输，较佳地，对接轴111与对接轴孔112转动接触。两条芯轴的另外一末端（或芯轴11的两末端）分别与两段射频线缆4的芯轴对接。芯轴11的两端分别由绝缘支架12支撑于滑环中心轴孔的内壁，本实施例中，芯轴11的两端分别由一绝缘支架12支撑在外套13的中心轴孔内壁以及接头19的中心轴孔内壁，更具体地，芯轴11的两条芯轴的各自的一端分别由绝缘支架12支撑，使芯轴11的端部向前伸出，以利于与射频线缆4的芯轴40对接配合。

两段射频线缆4的末端（连接端）分别与滑环1的两连接端110、120对接，两段射频线缆4的在连接端处剥除外层使芯轴40向前伸出，且在芯轴40末端面相应地也形成对接轴111/对接轴孔112，与滑环内部的芯轴11末端面的对接轴孔112/对接轴111对接，形成插接配合，芯轴40与芯轴11二者之间实现电传输和/或信号传输，较佳地，芯轴40与芯轴11末端的对接轴111/对接轴孔112之间转动接触。

芯轴40与芯轴11对接的外侧，即滑环两连接端与两段射频线的连接端处，设置套环10，使内部的芯轴40、芯轴11之间形成旋转的联轴结构。具体地，滑环1的两连接端110、120与线缆4的连接端之间通过套环10形成旋转的联轴结构，芯轴之间对接进行电传输或信号传输，芯轴之间的对接是以插接的方式，更具体地，芯轴端部之间对接轴111/对接轴孔112形成轴配合，较佳地形成转动接触配合。具体实施时，线缆4的连接端的芯轴外层设置线缆压套41，将线缆端部的芯轴以及后段的线缆端部包紧固定，压套41与端部的芯轴之间设置绝缘支架12，也即射频线缆4的连接端的芯轴40通过绝缘支架12支撑于压套41内壁。压套41的外壁也设置卡槽18和/或凸起17。

将滑环两端各配置一个套环10，分别将滑环的连接端110/120与线缆4的连接端转动地对接，套环10内壁的卡槽/凸起与滑环的连接端110/120外壁上的凸起17/卡槽18、线缆4的连接端外壁的凸起17/卡槽18相对应形成卡配结构，从而形成轴联对接，使两段射频线缆4通过滑环1在旋转关节内部轴联对接，进行内部走线同时进行信号传输，有效解决绕线问题，通过滑环连接射频线缆的芯轴，芯轴端部之间转动接触，可以实现信号的稳定传输，不受旋转转的转动影响。

其他多轴射频测试机器人系统100亦可按上述原则设计。在s轴与本体之间设置旋转关节形成联轴旋转结构，使用滑环作为旋转关节，中心形成贯通的中心轴孔供线缆4贯穿内部走线。同样，在t轴与腕部之间设置类似的旋转关节形成联轴旋转的线缆信号传输结构。射频测试机器人系统100的其他运动轴外壁通过引导管52以及引导支撑杆51而将线缆4支撑于运动轴外壁一段间隔地进行外部走线。这种结构设计，有效地解决了特定产品测试要求和两轴绕线问题，射频电缆线和控制电缆隐藏在机器内部，整套设备外观整洁，有效降低了机器人在复杂多轴运动过程中的绕线风险。从而使得具有本实用新型结构和特征的机器人可以动态调整运动轨迹，不受传统机器人运动模式的限制，极大的增加了射频测试机器人的使用灵活度和可靠性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同范围限定。