CN105691187A - 太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，包括有底盘、位于底盘上的行走总成和动力源单元，所述行走总成包括有至少三个行走单元，动力源单元包括第一输出泵、用于储备液压油的液压油箱、用于储备动力油源的驱动油箱以及用于供给第一输出泵动力的发动机，所述发动机恒转速联动连接于第一输出泵；所述每个行走单元均包括有用于独立驱动该行走单元行走的液压马达，所有所述液压马达并联连接于第一输出泵，本发明旨在提供采用液压驱动方式的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，利用了液压系统可以保证低耗的情况下长期维持在高扭矩的特点。

Description

太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成

技术领域

本发明涉及一种用于清洗太阳能光伏组件的清洗装置，更加具体来说是一种太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成。

背景技术

在我国的西北地区，铺设有大量的太阳能光伏组件用于太阳能发电，而又由于西北地区风沙比较大，所以经常会在太阳能光伏组件上蒙上灰尘，如果不经常清理的话会出现发电效率下降的问题，所以现在市面上也开发了一种专门用于清洗太阳能光伏组件的清洗机器人。

现有技术中这类清洗车所采用的传动系统都和常规汽车相似，基本上都是采用发动机带动一系列的机械传动机构传递至轮胎以驱动轮胎转动，现有技术的汽车动力系统在低速的情况下为了带动汽车运行需要输出大扭矩，而且在持续维持在低速情况下的时候，汽油也不能完全的燃烧，所以综合来说对于汽车的油耗是非常高的，现有的汽车动力系统只有在中高速的情况下才是最为省油的模式，符合在城市路面的运行需要。

然而清洗机器人是具有特殊工作任务的车种，首先的话他需要持续维持在慢速的环境下进行清洗的工作以保证清洗的质量，另外的话，清洗机器人需要额外的背负用于装水的水罐，所以清洗机器人的重量又会远远高于普通的汽车，除此之外，由于这类清洗机器人在我国的西北地区使用，尤其是一些沙漠地区，他对于清洗机器人的移动速度并没有要求，如果按照现有的传动系统的话，并不能发挥其优势，反而容易出现耗油高，对于车辆传动系统的损耗也非常高，所以将目前的传动系统应用于这类的清洗机器人会带来耗油量高、高排放、不环保的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种采用液压驱动方式的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，利用了液压系统可以保证低耗的情况下长期维持在低速高扭矩的特点，解决了现有技术中的所存在问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，包括有底盘、位于底盘上的行走总成和动力源单元，所述行走总成包括有至少三个行走单元，动力源单元包括第一输出泵、用于储备液压油的液压油箱、用于储备动力油源的驱动油箱以及用于供给第一输出泵动力的发动机，所述发动机恒转速联动连接于第一输出泵；所述每个行走单元均包括有用于独立驱动该行走单元行走的液压马达，所有所述液压马达并联连接于第一输出泵。

通过采用上述技术方案，发动机的恒转速输出于第一输出泵，第一输出泵将机械能转化为液压能输送给行走单元的液压马达，由于所有液压马达并联于第一输出泵，所以第一输出泵会将油量均分分配至每一个行走单元，由于第一输出泵的存在，外界负载的变化不会造成发动机工作状态的改变，由第一输出泵的自适应进行调节，而且液压马达的低速大扭矩的特点适应清洗机器人的工作状态，所以可以达到在同样的耗油量下，本发明比起现有技术中的传动系统可以行走更远的距离，即可推导出低耗油量低排放的特点，以此达到节能环境的好处。

优选的，所述每个液压马达均设置有用于独立控制其启闭的组合阀组，该液压油液通过组合阀组后进入液压马达。

通过采用上述技术方案，每一个液压马达独立配置有控制其启闭的组合阀组，该组合阀组可以独立控制液压马达的启闭情况，即，可以控制液压油液是否进入液压马达之中，如果在当有行走单元陷入泥坑或者悬空时，液压油便不会进入该行走单元的液压马达内，即该行走单元便不会分配到动力，这样剩余的几个行走单元可以已久保持总动力输出，只要保证有一个行走单元没有陷入或者悬空，该一个行走单元也能获得所有的动力源，这样就可以保证将清洗机器人带离困境，可以充分实现中国西北地区复杂的地况，增加该清洗车对于环境的适应性。

优选的，所述组合阀组包括有卸荷单元以及带有截止位的换向单元，所述卸荷单元和换向单元均并联于液压马达。

通过采用上述技术方案，行走单元通常包括有两种陷入困境的情况，一种是悬空另一种是陷入泥坑，当陷入泥坑的时候，该行走单元的外负载突然增大，此时可以利用卸荷单元将液压油输送回液压油箱，此时液压马达便不会进油，所以这个液压马达不转动，当出现悬空的时候，此时行走单元失去外负载，换向单元左右进出油口压力相等，换向单元保持截止位，此时通过换向单元的截止位保证该液压马达不进油。

优选的，所述的第一输出泵与液压马达之间设置有用于控制液压马达进油量多少的第一控制阀以及用于控制行走单元前进或者后退的第二控制阀，所述第一控制阀和第二控制阀均串联于第一输出泵与液压马达之间。

通过采用上述技术方案，通过第一控制阀实现对于液压马达的液压流量的控制，从而达到加速或者减速，另外的通过第二控制阀来实现液压马达的正反转来实现前进或者倒车，增加了清洗机器人的功能，适应不同的工况进行选择性控制。

优选的，所述第一控制阀串联有用于控制供给液压马达最大流量的第三控制阀。

通过采用上述技术方案，第三控制阀直接控制执行单元的最大进油量，也就相当于限制了执行单元的所能提供给清洗车最大的行进速度，例如在清洗车在进行清洗工作的时候需要慢速状态，只需要控制第三控制阀进行切换即可，在这个状态，无论怎么控制第一控制单元也只能是达到第三控制阀限定的最大额定速度，这样方便了驾驶，提供了清洗车的众多的工作状态以便操作者选择。

优选的，所述每一个行走单元均包括有独立转向单元，所述独立转向单元包括有转向液压缸、转向节以及连接转向液压缸和转向节的转向杆，所述的转向液压缸连接有驱动其做伸缩运动的第二输出泵，所述转向杆和转向节之间设置有转向球头。

通过采用上述技术方案，由第二输出泵给转向液压缸供油实现其伸缩运动，该转向液压缸带动转向杆的运动，再引导转向球头的摆动，使转向节做一定角度的摆动，从而实现各行走单元的转向运动,转向杆的端部设置球头结构，这样可以适应车辆行驶中的上下与摆动的运动时的各种状态，而且设置独立转动单元可以独立控制每个行走单元的转向方向，这样的话比起现有技术中的转向系统可以在更小的半径下进行转弯，可以有效适应我国西北地区路面的情况，减小驾驶难度。

优选的，所述的每一个行走单元均包括有悬挂单元，所述悬挂单元包括有上摇架、下摇架以及减震件，所述的上摇架与所述的下摇架均与转向节之间转动连接，所述的减震件一端连接于转向节上且其另一端连接有减震支架，所述的减震支架固定于底盘上。

通过采用上述技术方案，每个行走单元独立安装有悬挂单元，每个行走单元随路况独立减震适应地形，保证在我国西北地区恶劣路况下运行，最大程度减少车身摇晃，保持车辆的平稳性。

优选的，所述的液压马达采用液压马达减速器一体机。

优选的，所述液压马达连接有用于给液压马达补油的梭阀。

优选的，所述的发动机的数量为一台，所述的发动机上还连接有空调压缩机以及发电机组。

通过采用上述技术方案，采用单一的发动机给第一输出泵、第二输出泵、空调压缩机以及发电机组提供机械能，避免了现有技术中多发动机的驱动方式，减少了清洗机器人的废弃排放量，更加的环保。

附图说明

图1是底盘以及底盘上的动力源单元整体结构示意图；

图2是清洗机器人发动机部分的侧面结构示意图；

图3是清洗机器人发动机部分的轴侧图；

图4是行走单元带有悬挂单元的轴侧图；

图5是液压原理图；

图6是液压马达的组合阀组的液压原理放大图；

图7是独立转向单元结构示意图；

图8是底盘上独立转向单元的布置情况的俯视图；

图9是行走单元结构示意图；

图10是行走单元剖面结构示意图。

图中标号：1、脚踏阀；2、第三控制阀；3、油源阀；31、液压锁；4、第一输出泵；5、液压油箱；6、组合阀组；61、卸荷单元；62、换向单元；63、梭阀；71、右前行走马达；72、左前行走马达；73、右后行走马达；74、左后行走马达；8、发动机；9、底盘；91、行走单元；10、水、油散热器；11、车头；12、驾驶区；13、驱动油箱；14、电池组；15、交流电机组；16、空调压缩机；17、直流电机组；18、第二输出泵；19、转向节；191、上端面；192、下端面；20、转向球头；21、转向杆；22、转向液压缸；23、独立转向单元；24、液压马达；241、转动面；242、固定面；25、轮毂；26、减震支架；27、下摇架；28、上摇架；29、减震件。

具体实施方式

参照附图对本发明一种太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成实施例做进一步说明。

为了简便描述，本实施例中的上下左右均根据附图中所示，本发明不限于该方向，以及本发明不限于该实施方式。

结合图1，图1为本发明的底盘9的结构示意图，本发明底盘9优选采用承载式大梁的方式，底盘9沿其长度方向分为车头11和驾驶区12，所述的驱动油箱13位于驾驶区12，驱动油箱13后设置有电池组14，所述的发动机8位于车头11处，第一输出泵4连接于发动机8输出端，所述的液压油箱5也位于车头11处，所述的水、油散热器10位于车头11最前端，这样的分配使得底盘9的重量分配比较均匀，易保持平衡。

如图2-图3显示的是动力源单元的结构示意图，该动力源单元包括有第一输出泵4、用于储备液压油的液压油箱5、用于储备动力油源的驱动油箱13以及用于供给第一输出泵4动力的发动机8，驱动油箱13和发动机8并没有在图1中示出，液压油箱5上连接有空气预滤器和空气滤清器，通过双重过滤保证液压油箱5内油液的清洁度，同时安装有水、油散热器10对液压油箱5内的油液进行散热。

所述的动力源单元以发动机8为核心，所述的驱动油箱13给发动机8提供柴油，所述发动机8包括有输出主轴和输出副轴，所述的第一输出泵4作为行走总成主要的供压泵是发动机8最主要的功率消耗原件，所述发动机8恒转速呈恒转速的输出方式，所述第一输出泵4刚性轴连接于发动机8上，优选采用联轴器的连接方式，所述的发电机组包括有直流电机组17和交流电机组15，直流电机组17提供12V的直流电压，用于给电池组14充电或者供给车辆照明，交流电机组15用于提供220V的高压电，以此来驱动产生高压水的清洗设备，交流电机组15所消耗的功率仅次于第一输出泵4，所以将交流电机组15软性轴连接于输出主轴，优选采用皮带轮的连接方式，所述的直流电机组17和空调压缩机16均采用皮带轮的形式连接于发动机8的输出副轴上，第二输出泵18则支撑采用刚性轴连接的方式连接于发动机8上，优选采用联轴器的方式连接。

本发明优选采用发动机8的额定功率为74KW，在额定输出下，大约将70%的动力提供给第一输出泵4，大约10%的动力提供给交流电机组15，空调压缩机16则占有8%的动力，剩余的12%动力则有直流电机组17和第二输出泵18均匀分配，这样采用单一的发动机8即可以实现对于整车的动力供应，单一的发动机8的优势在于连接于发动机8上的各个原件之间同步度比较高，效率高，而且单一发动机8占地比较小。

如图4所示，行走单元91的悬挂单元结构示意图，悬挂单元包括有上摇架28和下摇架27，上摇架28和下摇架27均优选通过球头结构定位于转向节19的上端面191和下端面192上，所述的转向节19的下端面192还安装有基座，减震件29一端铰接连接于基座上，其另一端定位于减震支架26上，减震支架26通过螺栓定位于底盘9上，减震件29垂直于减震支架26设置，如此设置使得行走总成结构紧凑，安装方面。

图5是本发明的液压原理图，图6是本发明是液压马达24的组合阀组6的液压原理图，本发明的每一个行走单元91均通过液压马达24进行驱动，而液压马达24的进油量直接决定了行走单元91的速度，所以控制液压马达24的进油量即可控制行走单元91的速度，所以在该液压系统主要配置了第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀2以及每一个液压马达24均配置有组合阀组6实现液压马达24的进油量的控制。

液压马达24优选采用的是液压马达减速器一体机，本发明优选采用四个行走单元91，根据行走单元91的分配对于四个液压马达减速器一体机分别命名为左前行走马达72、左后行走马达74、右前行走马达71和右后行走马达73。

所述的第一控制阀用于控制液压马达24进油量多少，优选的是采用脚踏阀1，第二控制阀则是用于控制行走单元91前进或者后退，优选的第二控制阀采用油源阀3，油源阀3由两个电磁换向阀集成，其中一个电磁换向阀用于控制液压马达24的正反转，而另一个电磁换向阀则作为一个液压锁31的功能，提供了清洗车在停止状态时的锁定功能了；第三控制阀2用于控制用于控制液压马达24的最大进油量，第三控制阀2优选采用两个并联的电磁换向阀组成，本发明的清洗车包括有两种工作状态，分别为运输状态和清洗状态，运输状态下需要保持较高速的运行模式，大约为30公里/小时，而清洗状态下则为1-2公里/小时的低速运行状态（此处所提的两种运行速度数据仅仅为例举，本发明不限于该两种数据的例举方式），如果当其中一个电磁换向阀得电则另一个失电，如果此时为运输状态，则踩踏脚踏阀11可以实现最高速30公里/小时的行驶速度，如果为清洗状态，则将脚踏阀1踩到底也只能是1-2公里/小时的行驶速度，方便了驾驶员的驾驶，而且提高了安全性能；所述的组合阀组6包括有卸荷单元61和换向单元62，卸荷单元61包括溢流阀，通过溢流阀实现了高压卸荷直接将油液输送回液压油箱5，而换向单元62采用带有中位截止的液控换向阀，左右进出油口压力相等的时候液控换向阀进入中位截止位，直接切断液压马达24的进油量，卸荷单元61和换向单元62均并联于相应的液压马达24上，四个组合阀组6，每一个组合阀组6均有两条进油管路（用于实现切换液压马达24的正反转），四个组合阀组6通过两个电磁换向阀并联于第一输出泵4上，而第一控制阀、第二控制阀以及第三控制阀2均为串联的方式，由于液压马达91具有两个油腔，所以在组合阀组6也包括有一个用于给两个油腔进行补油的梭阀63，保证顺利工作。

具体的连接方式解释如下，将脚踏阀1的主进油口（液压上通常称为P口）连接至油源阀3的进油口，脚踏阀1的工作进油口（液压上通常称为A口）连接至第三控制阀2的其中一个电磁换向阀的进油口，脚踏阀1的回油口（液压上通常称为T口）则连接至液压油箱5，第三控制阀2的两个电磁换向阀的工作油口均与主阀上的四个先导油口相连，对于四个先导油口分别进行命名为A3、A4、B3、B4，第三控制阀2与执行单元之间还设置有用于给四个液压马达减速器一体机均匀分配油量的两个电磁换向阀组，其中每个电磁换向阀组均包括两个工作进油口，其中一个电磁换向阀组控制左前行走马达72和右前行走马达71的供油，另一个电磁换向阀组控制左后行走马达74和右后行走马达73的供油，两个电磁换向阀组一共四个工作进油口分别与四个先导油口相连通，其中先导油口A3对应的是左前行走马达72和右前行走马达71的工作进油口，先导油口A4对应的是左后行走马达74和右后行走马达73的工作进油口，先导油口B3对应的是左前行走马达72和右前行走马达71的另一个工作进油口，先导油口B4对应的左后行走马达74和右后行走马达73的另一个工作进油口。

如图7-图8示出的是行走单元91的独立转向单元23的结构示意图，每一个行走单元91均独立配置有驱动其独立转向的独立转向单元23，每一个独立转向单元23均包括有转向液压缸22、转向杆21、转向球头20和转向节19，转向液压缸22输出端连接至转向杆21，转向杆21与转向节19之间通过转向球头20相连接，转向节19则直接控制行走单元91的转向，四个转向液压缸22的输入端均连接至一个第二输出泵18上进行供能，在转向液压缸22得到驱动力后，由其输出端控制转向杆21的运动，再引导转向球头20的摆动，使转向节19做一定角度的摆动，从而实现各行走单元91的转向运动，四个转向液压缸22均固定于底盘9上，采用电控的方式，即利用现有技术中的各种传感器以及PLC控制器进行相应的控制，以此实现对于每个转向液压缸22的独立供能，可以根据需要对于每个行走单元91的转向进行独立调控。

通过在每个行走单元91上均设置独立转向单元23，即每个行走单元91可以拥有自己独立的转动方向，如此可以让驾驶员选择性转向，可以顺利在半径比较小的转向口处方便的转弯，适应多种环境，提高通过性，每个行走单元91独立配置的悬挂装置则每个行走单元91可以独立的减震，即当一个行走单元91遇到障碍时仅仅对这个行走单元91进行适应性调整，最大程度减少车身摇晃，保持车辆的平稳性。

图9-图10显示的是每个行走单元91的结构，所述的行走单元91也可以具体为现有技术中的轮胎，轮胎都包括有轮毂25，每个行走单元91均配置有液压马达减速器一体机，液压马达减速器一体机为现有的成熟产品，是一种液压马达24与减速器集成的传动装置，由液压马达24与所述的液压马达24相连接的减速器组成，通常的液压马达减速器一体机包括有沿轴向依次设置的转动面241和固定面242，所述的转动面241直接安装固定于轮毂25上，将转向节19固定于固定面242上。

本发明中，利用液压的方式实现无极调速，通过控制脚踏阀1即可简单实现速度的调控，而且液压马达24的低转速大扭矩的特点，安装于恒转速的发动机8上，从而达到在同样的耗油量下，本发明比起现有技术中的传动系统可以行走更远的距离，即可推导出低耗油量低排放的特点，以此达到节能环境的好处。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，包括有底盘（9）、位于底盘（9）上的行走总成和动力源单元，所述行走总成包括有至少三个行走单元（91），其特征是：

动力源单元包括第一输出泵（4）、用于储备液压油的液压油箱（5）、用于储备动力油源的驱动油箱（13）以及用于供给第一输出泵（4）动力的发动机（8），所述发动机（8）恒转速联动连接于第一输出泵（4）；

所述每个行走单元（91）均包括有用于独立驱动该行走单元（91）行走的液压马达（24），所有所述液压马达（24）并联连接于第一输出泵（4）。

2.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，其特征是：所述每个液压马达（24）均设置有用于独立控制其启闭的组合阀组（6），该液压油液通过组合阀组（6）后进入液压马达（24）。

3.根据权利要求2所述的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，其特征是：所述组合阀组（6）包括有卸荷单元（61）以及带有截止位的换向单元（62），所述卸荷单元（61）和换向单元（62）均并联于液压马达（24）。

4.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，其特征是：所述的第一输出泵（4）与液压马达（24）之间设置有用于控制液压马达（24）进油量的第一控制阀以及用于控制行走单元（91）前进或者后退的第二控制阀，所述第一控制阀和第二控制阀均串联于第一输出泵（4）与液压马达（24）之间。

5.根据权利要求4所述的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，其特征是：所述第一控制阀串联有用于控制供给液压马达（24）最大流量的第三控制阀（2）。

6.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，其特征是：所述每一个行走单元（91）均包括有独立转向单元（23），所述独立转向单元（23）包括有转向液压缸（22）、转向节（19）以及连接转向液压缸（22）和转向节（19）的转向杆（21），所述的转向液压缸（22）连接有驱动其做伸缩运动的第二输出泵（18），所述转向杆（21）和转向节（19）之间设置有转向球头（20）。

7.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，其特征是：所述的每一个行走单元（91）均包括有悬挂单元，所述悬挂单元包括有上摇架（28）、下摇架（27）以及减震件（29），所述的上摇架（28）与所述的下摇架（27）均与转向节（19）之间转动连接，所述的减震件（29）一端连接于转向节（19）上且其另一端连接有减震支架（26），所述的减震支架（26）固定于底盘（9）上。

8.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，其特征是：所述的液压马达（24）采用液压马达减速器一体机。

9.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，其特征是：所述液压马达（24）连接有用于给液压马达（24）补油的梭阀（63）。

10.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件清洗机器人的四驱底盘总成，其特征是：所述的发动机（8）的数量为一台，所述的发动机（8）上还连接有空调压缩机（16）以及发电机组。