CN104984942A - 光伏清扫机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光伏清扫机器人，包括移动平台机构、驱动机构、行走机构、收缆机构、清扫机构：移动平台机构跨接在光伏组件上；驱动机构位于移动平台机构一侧，包括第一电机，第一电机带动驱动轮在光伏组件表面行走；行走机构包括沿着光伏组件上、下侧壁行走的限位轮、以及沿着光伏组件上、下边沿行走的行走轮；收缆机构包括第二电机，第二电机带动缆轴转动，缆轴上的缆绳绕着缆轴收缩或放缆，缆绳连接清扫机构，带动清扫机构上升或下降；清扫机构包括第三电机，第三电机驱动毛刷转动，对光伏组件积灰进行清扫。本发明采用无水清扫方式，使用简单，直接将其放置在光伏组件上，扩大光伏电站适用场合，降低产品使用成本。

Description

光伏清扫机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域，涉及一种光伏组件清扫机器人，具体是一种光伏清扫机器人。
背景技术
随着光伏产业的不断壮大以及光伏产业的商业化，光伏电站在运营管理中的各种问题也开始突显，尤其是直接关系到发电效率的光伏组件的清洁问题。
对于大型光伏并网电站的运营，发电量是至关重要的指标之一，而影响发电量的因素除了逆变器、变压器、电缆等设备的损耗外，当属空气中灰尘对发电量的影响，严重的局部遮盖还会导致“热斑效应”。灰尘对光伏组件性能会产生负面影响，甚至光伏组件上的局部阴影也会引起输出功率的明显减少。根据美国国家航空航天局研究显示：每m2仅有4.05g的灰尘层就能减少太阳能转换40％，尤其是环境条件较差的北方地区，影响更加明显。
目前光伏电站清洗市场主要采用人工或者第三方团队进行清洗的模式，其清洗效率低，价格昂贵，耗水量高，极大的增加了光伏电站的运维成本。
市场上也存在各式各样的光伏组件清扫机器人，但从效果及实用效率看，似乎都不理想，没有达到产业应用程度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光伏清扫机器人。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
光伏清扫机器人，用于对光伏组件积灰进行清扫，包括移动平台机构、驱动机构、行走机构、收缆机构、清扫机构：所述的移动平台机构跨接在光伏组件上，用于承载驱动机构、行走机构、收缆机构、清扫机构；所述的驱动机构位于移动平台机构一侧，包括第一电机，第一电机带动驱动轮在光伏组件表面行走；所述的行走机构包括沿着光伏组件上、下侧壁行走的限位轮、以及沿着光伏组件上、下边沿行走的行走轮；所述的收缆机构包括第二电机，第二电机带动缆轴转动，缆轴上的缆绳绕着缆轴收缩或放缆，缆绳连接清扫机构，带动清扫机构上升或下降；所述的清扫机构包括第三电机，第三电机驱动毛刷转动，对光伏组件积灰进行清扫。
光伏清扫机器人还包括供电装置，所述的供电装置包括蓄电池和太阳能电池板，太阳能电池板具有的光伏板为蓄电池充电。
所述的移动平台机构由相对平行的两个长支架和横支架构成，两个横支架分别位于两个长支架两端，横支架与长支架之间形成的直角内侧设有连接件，连接件通过螺钉固定在长支架和横支架内侧。
所述的驱动机构包括第一直角板、第一电机、第一轴承座、第一皮带与驱动轮，第一直角板一直角边固定在长支架的外侧，另一直角边设有开口槽，驱动轮位于开口槽内，并通过轮轴安装在两侧的第一轴承座上，第一电机驱动轴连接的第一主动轮通过第一皮带驱动轮轴一端设有的第一从动轮。
所述的行走机构包括第二直角板、限位轮、行走轮，第二直角板一直角边固定在长支架的外侧，限位轮与行走轮通过其轮轴分别垂直、平行贯穿固定于另一直角边内。
所述的收缆机构包括第二电机、缆轴、第二轴承座与缆绳，两个第二轴承座相对的安装在两个长支架上，缆轴两端安装在两个第二轴承座上，缆轴一端设有的第二从动轮通过第二皮带连接到第二电机的第二主动轮，缆轴上固定有缆绳一端。
所述的清扫机构包括支撑外壳、第三电机以及两个毛刷，支撑外壳两端分别设有两个第三轴承座，两个毛刷两端分别安装在第三轴承座上，两个毛刷相同的一端均具有第三从动轮，第三电机的主动轮通过第三皮带连接两个第三从动轮。
所述的支撑外壳上设有温度传感器和图像传感器。
本发明的有益效果：
1、自带供电装置摆脱了对场所的限制，实现了整个机器人任意场所的安装，并可在夜间工作，太阳能电池板的设置，环保并节约了能源；
2、安装温度传感器和图像传感器，随着清扫的同时，对光伏组件进行检测；
3、清扫毛刷在电机的带动下，清扫机构自上而下运动，清扫毛刷自旋转对光伏组件进行清扫；清扫完毕后，清扫的毛刷在移动平台机构底部自旋转，完成毛刷灰尘自清洁；
4、相较于其他的清扫方式，本发明采用无水清扫方式，解决西部地区缺水这一难题，另外机器人使用简单，直接将其放置在光伏组件上，而不需要对光伏电站进行二次改装，扩大光伏电站适用场合，降低产品使用成本；
5、本发明采用夜间工作模式，不影响白天电站正常发电工作。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明行走机构结构示意图；
图3为本发明清扫机构结构示意图；
图4为本发明移动平台机构上端部结构示意图。
具体实施方式
光伏清扫机器人，对光伏组件1积灰进行清扫，以此提高光伏电站的发电效率。上述机器人包括移动平台机构、驱动机构、行走机构、收缆机构、清扫机构。光伏组件1一般为倾斜设置，由一排电池板阵列构成，移动平台机构跨接在光伏组件上，如图1所示，移动平台机构为一长方形框架结构，由相对平行的两个长支架2和横支架3构成，两个横支架3分别位于两个长支架2两端，其相互之间形成的直角内侧设有连接件4，连接件4通过螺钉固定在长支架和横支架内侧，用于支撑固定整个框架结构。
驱动机构设有两组，均设在一个长支架2的外侧，位于行走机构之间，包括第一直角板5、第一电机6、第一轴承座7、第一皮带8与驱动轮9，第一直角板5一直角边通过螺钉固定在长支架2的外侧，另一直角边设有一个向端部开口的开口槽10，位于开口槽10两侧的板上均安装一个第一轴承座7，驱动轮9位于开口槽10内，并通过轮轴安装在两侧的第一轴承座7上，该直角边上通过电机支架11固定有一个平行于长支架的第一电机6。两组驱动机构的第一电机6驱动轴，以及轮轴一端安装的第一从动轮13反向设置，第一电机6驱动轴设有第一主动轮12，第一主动轮12通过第一皮带8驱动轮轴的第一从动轮13，从而驱动驱动轮9在光伏组件1一排阵列电池板上行走。
行走机构设有四组，分别位于长支架2与光伏组件1交叉处，如图2，包括第二直角板19、限位轮14、行走轮15，第二直角板19一直角边通过螺钉固定在长支架2的外侧，限位轮14沿着光伏组件1上、下侧壁行走，行走轮15沿着光伏组件1上、下边沿行走，其轮轴分别垂直、平行贯穿固定于另一直角边内。四组限位轮14实现了移动平台机构斜向平行于光伏组件1的限位及行走，四组行走轮15实现了移动平台机构垂直于于光伏组件1的限位及行走，每组行走轮15可设有一个或两个独立轮子。
如图4，收缆机构位于移动平台机构上部，包括第二电机16、缆轴17、第二轴承座18与缆绳23，两个第二轴承座18相对的安装在两个长支架2上，缆轴17两端安装在两个第二轴承座18上，缆轴17一端设有的第二从动轮20通过第二皮带21连接到第二电机16的第二主动轮22，第二电机16通过机座36固定在长支架2下侧。缆轴17上固定缆绳23一端，另一端连接到清扫机构，第二电机16带动缆轴17转动，缆绳23绕着缆轴17收缩或放缆，从而带动清扫机构上升或下降。
清扫机构位于两个长支架2之间，沿着光伏组件1表面清扫，如图3，包括支撑外壳24、第三电机25以及两个毛刷26，支撑外壳24两端分别设有两个第三轴承座28，两个毛刷26平行设置，其两端分别安装在第三轴承座28上。第三电机25安装在支撑外壳24上，两个毛刷26相同的一端均具有第三从动轮29，第三电机25的主动轮30通过第三皮带27连接两个第三从动轮29，从而驱动两个毛刷26转动，实现对光伏组件1表面清扫。
如图4，本发明还包括供电装置，可以通过自带的蓄电池32和太阳能电池板提供。蓄电池32安装在移动平台机构上端部下侧，太阳能电池板为蓄电池32充电，太阳能电池板具有的光伏板35可分别安装在移动平台机构上、下端部上侧。
本发明还可以清扫机构的支撑外壳24上安装温度传感器33和图像传感器34，随着清扫机构的清扫的同时，对光伏组件1进行检测。
本发明主要通过开发一种清扫机器人，通过电机带动带动清扫毛刷，毛刷在光伏组件表面滚动，自上而下完成清扫工作。清扫完毕后，清扫毛刷自旋转，完成积灰清扫。
清扫机器人主要用于大型光伏地面电站的太阳能板清洁工作。由跨接在光伏组件上的移动平台机构、控制系统以及行走机构、清扫机构、收缆机构、供电装置组成，具有一定的跨越能力。采用高速旋转电刷进行清扫，从一排电池板阵列的一端清洁到另一端之后，能自动停下。自带蓄电池，可在夜间工作。清扫机构具有自清洁功能。
相较于其他的清扫方式，本发明采用无水清扫方式，解决西部地区缺水这一难题，另外机器人使用简单，直接将其放置在光伏组件上，而不需要对光伏电站进行二次改装，扩大光伏电站适用场合，降低产品使用成本。本产品，采用夜间工作模式，不影响白天电站正常发电工作。
以西北地区10MW电站为例，其理论年发电量约为1700万度，按照折算后发电效率80％来计算，年收益约为1360万元。采用传统清扫方式，一年清扫10次，其效率下降10％-20％，最少损失136万元，采用机器人清扫，适当选择清洗频率效率可提升5％-10％，最低增长68万元，采用不同种清扫方式，两者收益最少相差15％，收益相差204万元/年。此外，及时清理组件表面，防止遮挡、热斑效应的产生，提升光伏组件的使用寿命。总之，做到每天对光伏组件进行清扫，对光伏系统性能和投资收益都将大有好处。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.光伏清扫机器人，用于对光伏组件(1)积灰进行清扫，包括移动平台机构、驱动机构、行走机构、收缆机构、清扫机构，其特征在于：
所述的移动平台机构跨接在光伏组件(1)上，用于承载驱动机构、行走机构、收缆机构、清扫机构；
所述的驱动机构位于移动平台机构一侧，包括第一电机(6)，第一电机(6)带动驱动轮(9)在光伏组件(1)表面行走；
所述的行走机构包括沿着光伏组件(1)上、下侧壁行走的限位轮(14)、以及沿着光伏组件(1)上、下边沿行走的行走轮(15)；
所述的收缆机构包括第二电机(16)，第二电机(16)带动缆轴(17)转动，缆轴(17)上的缆绳(23)绕着缆轴(17)收缩或放缆，缆绳(23)连接清扫机构，带动清扫机构上升或下降；
所述的清扫机构包括第三电机(25)，第三电机(25)驱动毛刷(26)转动，对光伏组件(1)积灰进行清扫。
2.根据权利要求1所述的光伏清扫机器人，其特征在于：还包括供电装置，所述的供电装置包括蓄电池(32)和太阳能电池板，太阳能电池板具有的光伏板(35)为蓄电池(32)充电。
3.根据权利要求1或2所述的光伏清扫机器人，其特征在于：所述的移动平台机构由相对平行的两个长支架(2)和横支架(3)构成，两个横支架(3)分别位于两个长支架(2)两端，横支架与长支架之间形成的直角内侧设有连接件(4)，连接件(4)通过螺钉固定在长支架和横支架内侧。
4.根据权利要求1或2所述的光伏清扫机器人，其特征在于：所述的驱动机构包括第一直角板(5)、第一电机(6)、第一轴承座(7)、第一皮带(8)与驱动轮(9)，第一直角板(5)一直角边固定在长支架(2)的外侧，另一直角边设有开口槽(10)，驱动轮(9)位于开口槽(10)内，并通过轮轴安装在两侧的第一轴承座(7)上，第一电机(6)驱动轴连接的第一主动轮(12)通过第一皮带(8)驱动轮轴一端设有的第一从动轮(13)。
5.根据权利要求1或2所述的光伏清扫机器人，其特征在于：所述的行走机构包括第二直角板(19)、限位轮(14)、行走轮(15)，第二直角板(19)一直角边固定在长支架(2)的外侧，限位轮(14)与行走轮(15)通过其轮轴分别垂直、平行贯穿固定于另一直角边内。
6.根据权利要求1或2所述的光伏清扫机器人，其特征在于：所述的收缆机构包括第二电机(16)、缆轴(17)、第二轴承座(18)与缆绳(23)，两个第二轴承座(18)相对的安装在两个长支架(2)上，缆轴(17)两端安装在两个第二轴承座(18)上，缆轴(17)一端设有的第二从动轮(20)通过第二皮带(21)连接到第二电机(16)的第二主动轮(22)，缆轴(17)上固定有缆绳(23)一端。
7.根据权利要求1或2所述的光伏清扫机器人，其特征在于：所述的清扫机构包括支撑外壳(24)、第三电机(25)以及两个毛刷(26)，支撑外壳(24)两端分别设有两个第三轴承座(28)，两个毛刷(26)两端分别安装在第三轴承座(28)上，两个毛刷(26)相同的一端均具有第三从动轮(29)，第三电机(25)的主动轮(30)通过第三皮带(27)连接两个第三从动轮(29)。
8.根据权利要求7所述的光伏清扫机器人，其特征在于：所述的支撑外壳(24)上设有温度传感器(33)和图像传感器(34)。
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