CN104259117B - 多自由度调节的移动式清洁装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多自由度调节的移动式清洁装置及其控制方法，其装置包括侧支架和升降小车，升降小车下端通过托臂与刷架总成的下端铰接，在靠近托臂与刷架总成的铰接点处连接有第一伸缩杆，第一伸缩杆的上支点铰接在升降小车的上端，在升降小车与刷架总成的同侧之间还设置有第二伸缩杆，刷架总成由上刷架与下刷架铰接而成，在上刷架与下刷架之间设置有第三伸缩杆。其显著效果是：支撑结构稳定、可靠，清洁刷架可以实现多个自由度的调节，刷架总成可以实现伸展与收折，一方面可以通过多个调节机构保证刷架总成上的清洁工具与光伏面板实现良好的接触，另一方面也可以通过改变刷架总成的状态，便于其车载运输，设备运行方便，清洁效率高。

Description

多自由度调节的移动式清洁装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及清洁装置，具体地说，是一种多自由度调节的移动式清洁装置及其控制方法。

背景技术

太阳能作为清洁的可再生能源受到世人的注目，其中太阳能光伏发电近年来发展尤其迅速。然而，灰尘对光伏发电系统发电量的影响已经成了不争的事实，因此正确认识灰尘对光伏系统的影响，在运营维护过程中采取合理的清洁方案对光伏组件阵列进行有效的清洁，是提高已建成光伏电站发电量，降低生产成本的重要手段。

目前，光伏面板的清洗主要采用人工操作。针对光伏电站大面积布置的广泛面板阵列而言，不仅工作繁琐，清洁工人劳动强度大，而且清洁效率非常低下，清洁效果欠佳。中国专利CN203316436U公开了一种车载清洗系统刷盘定位机构，该专利中，将清洁刷盘组合铰接在升降架上，利用一根伸缩丝杆调节清洁刷盘组合的斜度，通过支撑平台上的另一根丝杆调节升降架的高度，从而针对光伏电站现场布置的光伏面板阵列，完成不同空间面的清洁作业，保证了清洁效果。

但其存在的缺陷是：整个机构仅能实现高度调节和倾斜角度调节，在使用过程中，要想实现刷架架面与光伏面板的板面平行，控制非常困难，而且整个刷架采用单段式设置，当其处于车载运输状态时，车身高度超限，通过天桥或者隧道时存在一些不便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一目的是提供一种多自由度调节的移动式清洁装置，利用该装置，可以多自由度的控制清洁刷架的位置，而且可以将清洁刷架折叠，降低车载运输状态时整个车身的高度。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种多自由度调节的移动式清洁装置，包括侧支架以及与所述侧支架相配合的升降小车，该升降小车在所述侧支架上纵向移动，其关键在于：所述升降小车下端通过托臂与刷架总成的下端铰接，在靠近所述托臂与刷架总成的铰接点处连接有第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的上支点铰接在所述升降小车的上端，在所述升降小车与所述刷架总成的同侧之间还设置有第二伸缩杆，该第二伸缩杆的一端与所述升降小车铰接，第二伸缩杆的另一端与所述刷架总成铰接，所述刷架总成由上刷架与下刷架铰接而成，在所述上刷架与下刷架之间设置有用于控制上刷架伸展与收折的第三伸缩杆。

基于上述设计，刷架总成连接在升降小车上，通过改变升降小车在侧支架上的位置，可以实现刷架总成的高度调节，通过第一伸缩杆与托臂的配合，可以调节刷架总成下端的位置，通过第二伸缩杆可以调节刷架总成的倾斜角度，从而控制刷架上端与光伏面板之间的距离，将刷架总成设为上刷架与下刷架相铰接的方式，通过第三伸缩杆可以实现上刷架的伸展与收折，在作业状态，伸展开的刷架可以与光伏面板的尺寸相适应，在非作业状态，收折后的刷架可以与车厢高度相适应，从而便于运输，整个装置可以实现多自由度调节，从而满足移动式作业的需要。

结合光伏电站地面光伏面板布置场景，可以将两个所述侧支架按照左右对称连接在支撑平台上，左右两个侧支架与支撑平台之间形成马鞍型，并架设在汽车车梁上。

采用这种车载式的架设方式，可以使汽车往返过程中，左右两边的清洁装置交替作业，从而提高现场工作效率。

为了保证移动状态各个支撑结构的稳定性，在所述左右两个侧支架之间设有前后两个“X”形支撑架，在所述支撑平台与侧支架之间还固定设置有三角形的加强件。

为了增加升降小车的载荷能力并保持其纵向平稳，所述升降小车上部的前后两侧对称设置有一组带有活动螺母的挂耳，对应每台升降小车设置有电机、电机驱动换向器以及连接在电机驱动换向器两侧的一组升降机，所述升降机的丝杆与所述升降小车的纵向滑动轨道平行，升降小车通过活动螺母螺纹连接在对应升降机的丝杆上。

基于上述设计，将单一丝杆支撑改为多个升降机联动结构，利用电机驱动换向器保证了同一组升降机的同步运行，同一组升降机在电机的驱动下，其丝杆在原地旋转，升降小车在活动螺母的带动下即可相对于丝杆上下移动，针对升降小车而言，同一结构在纵向具有多个支撑点，在升降过程中可以避免摇摆，在清洁刷架作业时也可以减小震动。

作为进一步描述，所述侧支架具有前后两根对称设置的槽钢，这两根槽钢的槽口相对，所述升降小车设置有车轮，升降小车通过车轮在对应槽钢的槽口中上下滚动。

通过升降小车的车轮与槽钢的槽口滚动配合，一方面可以保证升降小车在纵向自由移动，另一方面又通过槽钢限定了升降小车的运动轨迹，防止横向脱轨。

为了满足刷架总成各个支撑点的布置需要，在所述升降小车上设置有前后两根纵向车架，在所述纵向车架之间设置有横梁，在前后两根纵向车架均连接有所述托臂和第一伸缩杆，在所述横梁的中间连接所述第二伸缩杆。

进一步地，在所述升降小车上按照不同高度设置两根所述横梁，其中第一横梁的中间与所述第二伸缩杆的一端铰接，在第二横梁上分别与两根撑杆的一端铰接，所述第二伸缩杆与所述两根撑杆的另一端均铰接在同一撑杆轴上，且两根撑杆分别位于第二伸缩杆的两侧，在所述刷架总成上沿长度方向平行设置有两条滑槽，所述撑杆轴在第二伸缩杆的带动下在所述滑槽中滑动。

通过第二伸缩杆与两根撑杆的配合，第二伸缩杆伸缩过程中，两根撑杆相连的撑杆轴在刷架总成上的滑槽中滑动，一方面可以避免第二伸缩杆丝杆转动过程中刷架总成出现扭动，另一方面也保证了刷架总成的支撑强度，保证其平稳运行。

结合光伏面板清洁需要，所述刷架总成上设置有左右两侧的条刷和位于所述条刷之间的多个盘刷组成，所述盘刷沿刷架总成的长度方向并排设置，在所述上刷架与下刷架上分别安装有与所述盘刷一一对应连接的驱动电机，在所述上刷架与下刷架的左右两侧分别安装有供水管，且上刷架与下刷架之间的供水管通过软管相连，在所述供水管上均匀安装有多个水雾喷头。

上述结构中，条刷用于对浮尘以及较大垃圾进行清扫，盘刷用于对附着较顽固的污垢进行清洁，通过条刷与盘刷的结合，同时配合相应的水雾喷头，保证了清洗效果。

结合上述结构设计，本发明的另一目的在于提供一种多自由度调节的移动式清洁装置的控制方法，包括以下步骤：

将升降小车纵向提升到侧支架最高定位点的步骤；

在升降小车处于侧支架最高定位点时，通过所述第三伸缩杆将所述上刷架与下刷架伸展或收折的步骤；

调节升降小车在所述侧支架上高度的步骤；

通过所述第一伸缩杆调节刷架总成下端位置的步骤；

通过所述第二伸缩杆调节刷架总成上端位置的步骤。

在需要本清洁装置进行作业时，先将升降小车纵向提升到侧支架最高定位点，然后通过所述第三伸缩杆将所述上刷架与下刷架伸展，从而将上刷架展平，然后再通过调节升降小车的位置以及第一伸缩杆和第二伸缩杆的长度，实现刷架总成的精确定位。当清洁作业完成时，先收缩第一伸缩杆与第二伸缩杆，然后再将升降小车提升到最高定位点，接着再通过第三伸缩杆将上刷架收折，最后调节升降小车的位置使其恢复原位。通过上述方案可以发现，上刷架的伸展与收折始终在升降小车处于最高定位点时进行，一方面便于控制，另一方面也可以减少刷架伸展或收折过程中周围部件对其产生的干涉。

为了保证升降小车运行平稳，所述升降小车通过电机、电机驱动换向器以及连接在电机驱动换向器两侧的一组升降机同步驱动实现高度调节。

本发明的显著效果是：

支撑结构稳定、可靠，清洁刷架可以实现多个自由度的调节，刷架总成可以实现伸展与收折，一方面可以通过多个调节机构保证刷架总成上的清洁工具与光伏面板实现良好的接触，另一方面也可以通过改变刷架总成的状态，便于其车载运输，设备运行方便，清洁效率高。

附图说明

图1是本发明的侧视图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是图1中刷架总成处于半收折状态的结构示意图；

图4是图1中侧支架的安装关系图；

图5是图1中升降小车与刷架总成之间的连接关系图；

图6是刷架总成的结构示意图；

图7是本发明车载状态结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1-图3所示，一种多自由度调节的移动式清洁装置，包括侧支架1以及与所述侧支架1相配合的升降小车2，该升降小车2在所述侧支架1上纵向移动，所述升降小车2下端通过托臂3与刷架总成4的下端铰接，在靠近所述托臂3与刷架总成4的铰接点处连接有第一伸缩杆5，所述第一伸缩杆5的上支点铰接在所述升降小车2的上端，在所述升降小车2与所述刷架总成4的同侧之间还设置有第二伸缩杆6，该第二伸缩杆6的一端与所述升降小车2铰接，第二伸缩杆6的另一端与所述刷架总成4铰接，所述刷架总成4由上刷架4a与下刷架4b铰接而成，在所述上刷架4a与下刷架4b之间设置有用于控制上刷架4a伸展与收折的第三伸缩杆7。

一个侧支架1、一个升降小车2以及对应的一个刷架总成4即可组装实现单侧清洁，然后在具体实施过程中，通常将两个所述侧支架1按照左右对称连接在支撑平台8上，左右两个侧支架1与支撑平台8之间形成马鞍型，并架设在汽车车梁上。通过车载方式，可以使汽车往返过程中，左右两边的清洁装置交替作业，从而提高现场工作效率。

从图4可以看出，为了保证各个支撑机构的稳定性，在所述左右两个侧支架1之间设有前后两个“X”形支撑架9，在所述支撑平台8与侧支架1之间还固定设置有三角形的加强件10。

现有技术中，升降小车2通常采用一根升降丝杆驱动其纵向移动，一方面系统载荷能力有限，较重的刷架总成4容易损坏丝杆，而且在作业过程中，升降小车2容易出现摇晃，平稳性较差。通过图4可以看出，本实施例中，所述升降小车2上部的前后两侧对称设置有一组带有活动螺母2a的挂耳，对应每台升降小车2设置有电机11、电机驱动换向器12以及连接在电机驱动换向器12两侧的一组升降机13，所述升降机13的丝杆13a与所述升降小车2的纵向滑动轨道平行，升降小车2通过活动螺母2a螺纹连接在对应升降机13的丝杆13a上。

为了进一步防止升降小车的晃动，所述侧支架1具有前后两根对称设置的槽钢1a，这两根槽钢1a的槽口相对，所述升降小车2设置有车轮2b，升降小车2通过车轮2b在对应槽钢1a的槽口中上下滚动，本例中的槽钢1a的槽口为“C”型槽，车轮2b的直径大小与“C”型槽之间留有少量间隙，不至于滚动时出现卡位，同时也能防止小车左右晃动。

如图4、图5所示，为了实现升降小车2与刷架总成4之间的可靠连接，在所述升降小车2上设置有前后两根纵向车架2c，在所述纵向车架2c之间设置有横梁2e，在前后两根纵向车架2c均连接有所述托臂3和第一伸缩杆5，在所述横梁2e的中间连接所述第二伸缩杆6。

在所述升降小车2上按照不同高度设置两根所述横梁2e，其中第一横梁2e1的中间与所述第二伸缩杆6的一端铰接，在第二横梁2e2上分别与两根撑杆14的一端铰接，所述第二伸缩杆6与所述两根撑杆14的另一端均铰接在同一撑杆轴15上，且两根撑杆14分别位于第二伸缩杆6的两侧，在所述刷架总成4上沿长度方向平行设置有两条滑槽4c，所述撑杆轴15在第二伸缩杆6的带动下在所述滑槽4c中滑动。

通过图5可以看出，刷架总成4下端两侧的托臂3与第一伸缩杆5相配合，托臂3、第一伸缩杆5以及升降小车2的纵向车架2c近似组成为一个三角形，通过控制第一伸缩杆5的长度，即可改变托臂3与纵向车架2c之间的夹角，从而实现刷架总成4下端位置的控制。

通过图5还可以看出，第二伸缩杆6、撑杆14以及两根横梁2e之间的纵向车架2c也近似为一个三角形，通过控制第二伸缩杆6的长度，即可改变撑杆14与纵向车架2c之间的夹角，从而改变撑杆轴15在滑槽4c中的位置。通过第二伸缩杆6调节撑杆轴15的定位点，一方面可以改变刷架总成4的倾斜角度，另一方面，托臂3、撑杆14以及刷架总成4钢架结构也近似组成一个稳定的三角形，从而保证了刷架总成4的稳定性。

如图6所示，结合光伏面板的清洁需要，所述刷架总成4上设置有左右两侧的条刷4d和位于所述条刷4d之间的多个盘刷4e组成，所述盘刷4e沿刷架总成4的长度方向并排设置，在所述上刷架4a与下刷架4b上分别安装有与所述盘刷4e一一对应连接的驱动电机4f，在所述上刷架4a与下刷架4b的左右两侧分别安装有供水管4g，且上刷架4a与下刷架4b之间的供水管4g通过软管相连，在所述供水管4g上均匀安装有多个水雾喷头4h。

结合上述结构描述，所述多自由度调节的移动式清洁装置的控制方法包括以下步骤：

将升降小车2纵向提升到侧支架1最高定位点的步骤；

在升降小车2处于侧支架1最高定位点时，通过所述第三伸缩杆7将所述上刷架4a与下刷架4b伸展或收折的步骤；

调节升降小车2在所述侧支架1上高度的步骤；

通过所述第一伸缩杆5调节刷架总成4下端位置的步骤；

通过所述第二伸缩杆6调节刷架总成4上端位置的步骤。

结合本实施例所采用的具体结构，所述升降小车2通过电机11、电机驱动换向器12以及连接在电机驱动换向器12两侧的一组升降机13同步驱动实现高度调节。

通过图7可以看出，在具体实施过程中，整个装置安装在汽车车头后面的底盘上，左右对称设置的刷架总成4可以通过升降小车2、第一伸缩杆5、第二伸缩杆6以及第三伸缩杆7联合控制实现多个自由度的调节，从图7可以看出，由于采用第三伸缩杆7带动上刷架4a收折的方式，可以使刷架总成4实现厢式化安装，在非作业状况下，便于整个系统的运输，使用更加方便。

最后需要说明的是，以上详细描述仅仅为本发明的较佳实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多自由度调节的移动式清洁装置，包括侧支架(1)以及与所述侧支架(1)相配合的升降小车(2)，该升降小车(2)在所述侧支架(1)上纵向移动，其特征在于：所述升降小车(2)下端通过托臂(3)与刷架总成(4)的下端铰接，在靠近所述托臂(3)与刷架总成(4)的铰接点处连接有第一伸缩杆(5)，所述第一伸缩杆(5)的上支点铰接在所述升降小车(2)的上端，在所述升降小车(2)与所述刷架总成(4)的同侧之间还设置有第二伸缩杆(6)，该第二伸缩杆(6)的一端与所述升降小车(2)铰接，第二伸缩杆(6)的另一端与所述刷架总成(4)铰接，所述刷架总成(4)由上刷架(4a)与下刷架(4b)铰接而成，在所述上刷架(4a)与下刷架(4b)之间设置有用于控制上刷架(4a)伸展与收折的第三伸缩杆(7)；

在所述升降小车(2)上设置有前后两根纵向车架(2c)，在所述纵向车架(2c)之间设置有横梁(2e)，在前后两根纵向车架(2c)均连接有所述托臂(3)和第一伸缩杆(5)，在所述横梁(2e)的中间连接所述第二伸缩杆(6)。

2.根据权利要求1所述的多自由度调节的移动式清洁装置，其特征在于：两个所述侧支架(1)按照左右对称连接在支撑平台(8)上，左右两个侧支架(1)与支撑平台(8)之间形成马鞍型，并架设在汽车车梁上。

3.根据权利要求2所述的多自由度调节的移动式清洁装置，其特征在于：在所述左右两个侧支架(1)之间设有前后两个“X”形支撑架(9)，在所述支撑平台(8)与侧支架(1)之间还固定设置有三角形的加强件(10)。

4.根据权利要求1或2或3所述的多自由度调节的移动式清洁装置，其特征在于：所述升降小车(2)上部的前后两侧对称设置有一组带有活动螺母(2a)的挂耳，对应每台升降小车(2)设置有电机(11)、电机驱动换向器(12)以及连接在电机驱动换向器(12)两侧的一组升降机(13)，所述升降机(13)的丝杆(13a)与所述升降小车(2)的纵向滑动轨道平行，升降小车(2)通过活动螺母(2a)螺纹连接在对应升降机(13)的丝杆(13a)上。

5.根据权利要求4所述的多自由度调节的移动式清洁装置，其特征在于：所述侧支架(1)具有前后两根对称设置的槽钢(1a)，这两根槽钢(1a)的槽口相对，所述升降小车(2)设置有车轮(2b)，升降小车(2)通过车轮(2b)在对应槽钢(1a)的槽口中上下滚动。

6.根据权利要求1所述的多自由度调节的移动式清洁装置，其特征在于：在所述升降小车(2)上按照不同高度设置两根所述横梁(2e)，其中第一横梁(2e1)的中间与所述第二伸缩杆(6)的一端铰接，在第二横梁(2e2)上分别与两根撑杆(14)的一端铰接，所述第二伸缩杆(6)与所述两根撑杆(14)的另一端均铰接在同一撑杆轴(15)上，且两根撑杆(14)分别位于第二伸缩杆(6)的两侧，在所述刷架总成(4)上沿长度方向平行设置有两条滑槽(4c)，所述撑杆轴(15)在第二伸缩杆(6)的带动下在所述滑槽(4c)中滑动。

7.根据权利要求1或6所述的多自由度调节的移动式清洁装置，其特征在于：所述刷架总成(4)上设置有左右两侧的条刷(4d)和位于所述条刷(4d)之间的多个盘刷(4e)组成，所述盘刷(4e)沿刷架总成(4)的长度方向并排设置，在所述上刷架(4a)与下刷架(4b)上分别安装有与所述盘刷(4e)一一对应连接的驱动电机(4f)，在所述上刷架(4a)与下刷架(4b)的左右两侧分别安装有供水管(4g)，且上刷架(4a)与下刷架(4b)之间的供水管(4g)通过软管相连，在所述供水管(4g)上均匀安装有多个水雾喷头(4h)。

8.一种如权利要求1所述的多自由度调节的移动式清洁装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

将升降小车(2)纵向提升到侧支架(1)最高定位点的步骤；

在升降小车(2)处于侧支架(1)最高定位点时，通过所述第三伸缩杆(7)将所述上刷架(4a)与下刷架(4b)伸展或收折的步骤；

调节升降小车(2)在所述侧支架(1)上高度的步骤；

通过所述第一伸缩杆(5)调节刷架总成(4)下端位置的步骤；

通过所述第二伸缩杆(6)调节刷架总成(4)上端位置的步骤。

9.根据权利要求8所述的多自由度调节的移动式清洁装置的控制方法，其特征在于：所述升降小车(2)通过电机(11)、电机驱动换向器(12)以及连接在电机驱动换向器(12)两侧的一组升降机(13)同步驱动实现高度调节。