[发明专利]高可靠性机器人交叉连接系统

说明书

大型模块化机器人软件定义的插线面板的机构和设计结合了大量保证可靠操作的特征。具有被致动的夹具机构(103)的伸缩臂组件(104)被用来输送可平移行(102)的堆叠阵列内的内部锁定的连接器(101)。唯一的双态磁性锁定特征提供了可靠的、低损耗的光学连接。提供了柔性的磁性悬浮内部结构来辅助机器人在所述堆叠阵列内的快速可靠过程中自动地对准、接合、和脱开任何内部连接。

本申请是申请日为2015年11月24日、申请号为201580075536.2、名称为“高可靠性机器人交叉连接系统”的中国专利申请(PCT申请号为PCT/US2015/062540)的分案申请。

技术领域

[段落1]本发明总体上涉及大型机器人交叉连接系统，所述大型机器人交叉连接系统提供大量端口对之间的低损耗、软件定义的光纤连接。所述系统中的机构结合了保证可靠操作的许多特征。

背景技术

[段落2]大型自动化光纤交叉连接开关和软件定义的插线面板使数据中心和数据网络能够完全地自动化，其中，物理网络拓扑是软件定义的或可编程的，用以提高效率和节约成本。目前的光纤开关技术(比如纵横式开关)规模为N²(N为端口数量)，使得它们不适合大型生产网络。纵横式开关的现有技术披露包括授予Buhrer等人的美国专利号4,955,686、授予Sjolinder的美国专利号5,050,955、授予Arol等人的美国专利号6,859,575、以及授予Safrani等人的美国专利号2011/0116739A1。

[段落3]随着端口数量线性地缩放的较新的自动化插线面板途径利用编织的光纤股线。拓扑学以及纽结与编织理论(Knot and Braid Theory)的数学进展(授予Kewitsch的美国专利号8,068,715、8,463,091、8,488,938和8,805,155)已经解决了经历任意且无限重新配置的密集互连股线集合的光纤缠绕挑战。由于这种纽结、编织和股线(Knots,Braidsand Strands，KBS)技术在互连股线的数量上线性地缩放，实现了较纵横式开关的显著好处比如密度和硬件简单性。以自治插线面板系统为特征并根据上文所引用的Kewitsch专利实现KBS算法的现有系统通常利用在机器人臂的末端具有夹具的取放机器人致动系统来抓取和输送光纤连接器以及自其延伸至系统的中央主干的光纤股线。所述机器人臂具有窄宽度和扩展的深度，从而允许它在没有机械性干涉且不与周围光纤接触的情况下下降至密集的光纤互连体积中，而仍然具有足够的刚性以在横向力下经受最小偏转，所述横向力包括源自其中的夹具中所携带的光纤的磁性排斥和张力。然而，一直期望对这种新类型的物理光纤切换或连接管理系统的进一步改进，包括那些与紧凑性、硬件简单性和操作可靠性的改进(单独地或组合)相关的那些。

发明内容

[段落4]本发明涉及一种用于利用编织的光纤股线提高这种新型交叉连接的性能的装置以及对这种缩放挑战应用数学拓扑。在本发明中，高度可靠的自动化交叉连接系统采取了多种唯一的硬件和操作性特征从而提供优秀的紧凑性、性能和可靠性。例如，平行且精确分开的连接器元件的密集三维矩阵分布经过两个正交维度，其中，多个多功能元件在第三维度中被沿着的每条连接路径布置。连接器路径各自包括多个线性基本元件中的单独线性基本元件，所述线性基本元件各自可独立移动从而与交叉连接系统中所选基本元件对准。本发明包括唯一的磁性锁定的光纤连接器设备，所述磁性锁定的光纤连接器设备使得系统能够提供多个不同的用户定义的插入损耗状态。所述设备包括可靠的自导式吸引模式磁性锁定，以方便可重复的机器人接合和重新配置。进一步披露了保留磁性锁定的光纤连接器的机器人微型夹具设备，其中，所述微型夹具包括整体感测和致动装置以保证与所选连接器正确接合。此外，系统被配置有竖直地堆叠在其中的具有多个间隔开的水平连接器插座的可移动行。每一行包括多条平行的连接器轨道，并且每条连接器轨道包括：配对的连接器插座、光纤接口端口、以及组合的机械和磁性参考特征，被配置成用于实现光纤连接器设备和夹具设备两者的可靠锁定和定位。所述具有连接器插座的可移动行合并了精密注塑成型的平移组件和致动装置，用于使行在三个水平位置之一之间准确地且精确地平移。这些位置生成如KBS算法所指定的竖直行置乱响应并帮助改进系统的体积效率。