CN105944991B - 一种用于光伏电站清扫机器人的清扫系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光伏电站清扫机器人的清扫系统。在支架上安装有替换接头，替换接头包括轴承组件、清扫主轴、扭簧、拨杆和限位块；清扫主轴安装在轴承组件的孔中，其一端端面上设有凹槽，该端的侧面上设有扭簧、拨杆和限位块，其中，扭簧压住拨杆，使拨杆处于工作位置，限位块设置在拨杆的上方，用于限定拨杆的上极限位置；盘刷组件和滚刷组件为两个独立的组件，盘刷组件包括盘刷转轴、盘刷、传动齿轮和齿轮轴，滚刷组件包括滚刷和联轴器，盘刷组件中的齿轮轴和滚刷组件中的联轴器的端部分别设有凸块，凸块可插入清扫主轴上的凹槽内。本发明通过设计共同的替换接口，可方便快速地替换不同清扫组件，有利于清扫机器人模块化制造与装配。

Description

一种用于光伏电站清扫机器人的清扫系统

技术领域

本发明涉及一种适用于光伏电站太阳能板清扫机器人的清扫系统。

背景技术

太阳能发电因其清洁、可再生、不消耗燃料等优势，近年来在我国发展迅速。影响太阳能发电效率的因素，除了太阳能板本身质量和太阳光照等因素外，对于太阳能光伏组件阵列的维护与运行也是重要的一部分。我国适合建设太阳能光伏电站的中西部地区，气候干旱，降水量较少，有时还遇有沙尘暴，光伏组件阵列上的积灰，会导致发电量下降，甚至光伏组件上的厚实污渍还会引起太阳能板的局部升温导致破坏。为保证发电效率，应对太阳能板表面及时进行清扫，防止遮挡、热斑效应的产生，这对光伏系统的性能和投资收益都将大有好处。

在当前多种光伏组件自动化清扫设备中，各种单向或横纵双向固定式清扫设备，由于受到太阳能板的排列方式、组串的纵向长度、设备的单机重量、驱动能源、自身维护等多种条件的限制，其弊端已逐渐显露。单体独立式爬行清扫机器人，已成为目前光伏组件清扫领域研发的主导方向。

在各种光伏电站清扫机器人的机械本体机构中，滚刷和盘刷，是必不可少的两种清扫零部件。安装有滚刷的机器人，在执行清扫任务时，其通过在电机驱动下的滚刷本体，围绕与太阳能板表面平行的轴线，以一定的角速度旋转，并与机器人的行走运动共同作用，其在与太阳能板表面接触过程中，产生一定的接触压力，将灰尘扬起，交给后续的除尘系统，完成清扫工作。滚刷的刷束数量，刷毛的材料、长度、螺旋角的角度大小、滚刷与地面的干涉量等，都会对清扫效果具有一定的影响。

安装有盘刷的机器人，在执行清扫任务时，其通过在电机驱动下的盘刷本体(一般为左右两侧各装一个)，围绕与太阳能板表面几乎垂直的轴线(为了减小刷丝磨损，提高灰尘清扫效果，盘刷本体轴线与太阳能板表面法向之间一般有一个很小的安装倾角)，两个盘刷本体以一定的角速度作相反方向的旋转，并与机器人的行走运动共同作用，在其与太阳能板表面接触过程中，产生一定的接触压力，将灰尘沿盘刷旋转的切线方向扬起，交给后续的除尘系统，完成清扫工作。盘刷的刷束数量，刷毛的材料、长度、盘刷与地面的干涉量以及安装倾角等，都会对清扫效果具有一定的影响。

一般而言，滚刷本体的重心较低，其转速也较低，滚刷毛与太阳能板表面单位时间内接触较多，对灰尘的扬起比较均匀，但对干燥的鸟粪、残叶等污浊物，滚刷的清扫效果不够理想，一般仅在常规清扫模式中使用；而盘刷本体的重心较高，其转速也较高，且一般两个盘刷成对使用，作相反方向的旋转，单位时间内盘刷毛与太阳能板表面接触较少，但其较大的瞬时线速度，可以将干燥的鸟粪、残叶等污浊物击碎并产生灰尘扬起，在重点清扫模式中，盘刷具有较好的效果。

滚刷本体的旋转轴线一般平行于太阳能板表面，而盘刷本体的旋转轴线一般与太阳能板表面基本垂直，所以在当前国内外众多光伏电站清扫机器人的机械本体机构中，滚刷与盘刷虽均有使用，但两者被各自设计成组件，只能单一使用在机器人中，不能互换。

发明内容

针对当前上述技术中存在的不足，本发明提供一种应用于光伏电站太阳能板清扫机器人的清扫系统，可以使滚刷与盘刷这两种组件方便、快速替换。

本发明采用的技术方案为：

一种用于光伏电站清扫机器人的清扫系统，包括支架、盘刷组件和滚刷组件，支架上安装有替换接头，替换接头包括轴承组件、清扫主轴、扭簧、拨杆和限位块；所述清扫主轴安装在轴承组件的孔中，清扫主轴的一端端面上设有凹槽，该端的侧面上设有所述扭簧、拨杆和限位块，其中，扭簧压住拨杆，使拨杆处于工作位置，同时，限位块设置在拨杆的上方，用于限定拨杆的上极限位置；盘刷组件和滚刷组件为两个独立的组件，所述盘刷组件包括盘刷转轴、盘刷、传动齿轮和齿轮轴，所述滚刷组件包括滚刷和联轴器，所述齿轮轴和联轴器的端部分别设有凸块；所述凸块可插入清扫主轴上的凹槽内。

所述盘刷组件中，齿轮轴与锥齿轮A固定连接，传动齿轮的轴与锥齿轮B固定连接，锥齿轮A和锥齿轮B相互垂直啮合；所述传动齿轮设有多个，且多个传动齿轮之间啮合；所述盘刷转轴与传动齿轮的轴固定连接，盘刷转轴上套设有压缩弹簧。

进一步地，所述盘刷组件还包括上盖板、下盖板和立柱，立柱以及多个传动齿轮安装在上盖板和下盖板之间。

优选地，所述传动齿轮的数量设为奇数个。

进一步地，所述传动齿轮的数量设为七个，依次排列；所述盘刷的数量采用两个，并且第一个盘刷安装在第二个传动齿轮的下方，第二个盘刷安装在第七个传动齿轮的下方。

所述凸块设置在齿轮轴和联轴器的两端部或一端部。

本发明的清扫系统特别设计了替换接头，在常规清扫模式下，安装滚刷组件，滚刷本体的轴线与太阳能板表面平行，通过滚刷一定角速度的旋转，将太阳能板表面的灰尘扬起，交给后续的除尘系统，完成清扫工作；针对滚刷难以去除的顽渍污垢，在重点清扫模式下，将滚刷组件替换为盘刷组件，盘刷的旋转轴线与与太阳能板表面基本垂直(一般设置成前倾一定的小角度)，通过盘刷一定角速度的旋转，将太阳能板表面的灰尘扬起，交给后续的除尘系统，完成清扫工作。

本发明将滚刷和盘刷各自设计成独立的组件，通过共同的替换接口，两者可以各自与清扫机器人机械本体相连接，保证了机械本体结构的通用性和清扫零部件的柔性化，有利于清扫机器人模块化制造与装配，而方便、快速的替换方式，更是满足了大面积光伏电站太阳能板表面不同污染程度、不同清扫模式对于清扫零部件的多样化需求，发挥了两者在常规清扫和重点清扫两种需求和模式下的各自优势。

附图说明

图1是本发明实施例的盘刷组件结构图，图中：1为传动齿轮，2为齿轮上盖板，3为立柱，4为压缩弹簧，5为盘刷转轴，6为盘刷，7为锥齿轮B，8为锥齿轮A，9为固定挡板，10为轴承，11为凸块，12为圆柱齿轮轴，13为齿轮下盖板。

图2是本发明实施例的滚刷组件结构图，图中：14为滚刷本体，15为滚刷联轴器。

图3是本发明的快速替换接头结构图，图中：16为清扫组件支架，17为轴承组件，18为清扫主轴，19为扭簧，20为拨杆，21为限位块。

图4是图3圆圈内的局部放大图。

具体实施方式

本实施例的清扫机器人先安装滚刷组件，滚刷组件的结构如图2所示。滚刷本体14左右两端部，用螺钉连接有滚刷联轴器15和凸块11，其中，将凸块11插入清扫主轴18一端的凹槽中。在清扫主轴18具有凹槽那端的侧面上，用螺钉固定有扭簧19、拨杆20和限位块21。扭簧19压住拨杆20，使之处于工作位置，同时，限位块21限定了拨杆20的上极限位置。在执行清扫任务时，电机驱动安装在轴承组件17中的清扫主轴18旋转，带动安装在清扫主轴18一端侧面的扭簧19、拨杆20和限位块21一起旋转，由于凸块11与清扫主轴18的凹槽配合连接，因此，电机输入的转矩，即可传递给与其配合的凸块，从而带动滚刷本体14与清扫主轴18同步旋转，并与机器人的行走运动共同作用，使滚刷在与太阳能板表面接触过程中，产生一定的接触压力，从而将灰尘扬起，交给后续的除尘系统，完成太阳能板阵列的常规清扫工作。

当太阳能板的局部区域需要重点清扫时，可以很方便的拨动拨杆20，拨杆20转动，克服扭簧19的弹力，即可快速将凸块11从清扫主轴18中取出，从而将滚刷组件从机器人本体中快速换下，换上盘刷组件，即可实现盘刷、滚刷两种清扫组件的快速更换。盘刷组件的结构如图1所示。

盘刷组件的传动过程为：与清扫主轴18端部配合的凸块11带动与其固定连接的圆柱齿轮轴12旋转，再带动锥齿轮A、B旋转，从而带动与锥齿轮B固定连接的传动齿轮1旋转，再通过多个传动齿轮1的啮合传动，使盘刷转轴5同步旋转，因此与盘刷转轴5连为一体的盘刷6随之旋转。齿轮上盖板2与齿轮下盖板13之间用立柱3隔开，并安装有若干传动齿轮1。在本实施例中，传动齿轮1采用七个，盘刷6采用两个。由于电机从一端输入转矩，为了使两个盘刷具有相同的旋转角速度、相反的旋转方向，从锥齿轮B传来的转矩，通过第一个传动齿轮1分别传递给后续啮合的六个传动齿轮。将第一个盘刷6安装在第二个传动齿轮1之下，第二个盘刷6安装在第七个传动齿轮1之下，即可实现上述转动要求。两个盘刷6旋转时，具有相同的角速度、相反的转向，有利于机器人本体在运动工作过程中的平衡与稳定性。

传动齿轮1将电机输出的旋转运动，转化为一对盘刷相同转速、不同转向的旋转运动。压缩弹簧4安装在盘刷转轴5上，使盘刷与太阳板表面始终产生一定的干涉量，促进提高清扫效果。

在盘刷旋转与机器人行走运动的共同作用下，盘刷在与太阳能板表面的接触过程中，产生一定的接触压力，将灰尘沿盘刷旋转的切线方向扬起，交给后续的除尘系统，完成清扫工作。

Claims (6)

1.一种用于光伏电站清扫机器人的清扫系统，包括支架、盘刷组件和滚刷组件，其特征在于，支架上安装有替换接头，替换接头包括轴承组件、清扫主轴、扭簧、拨杆和限位块；所述清扫主轴安装在轴承组件的孔中，清扫主轴的一端端面上设有凹槽，该端的侧面上设有所述扭簧、拨杆和限位块，其中，扭簧压住拨杆，使拨杆处于工作位置，同时，限位块设置在拨杆的上方，用于限定拨杆的上极限位置；盘刷组件和滚刷组件为两个独立的组件，所述盘刷组件包括盘刷转轴、盘刷、传动齿轮和齿轮轴，所述滚刷组件包括滚刷和联轴器，所述齿轮轴和联轴器的端部分别设有凸块；所述凸块可插入清扫主轴上的凹槽内。

2.根据权利要求1所述的一种用于光伏电站清扫机器人的清扫系统，其特征在于，所述盘刷组件中，齿轮轴与锥齿轮A固定连接，传动齿轮的轴与锥齿轮B固定连接，锥齿轮A和锥齿轮B相互垂直啮合；所述传动齿轮设有多个，且多个传动齿轮之间啮合；所述盘刷转轴与传动齿轮的轴固定连接，盘刷转轴上套设有压缩弹簧。

3.根据权利要求2所述的一种用于光伏电站清扫机器人的清扫系统，其特征在于，所述盘刷组件还包括上盖板、下盖板和立柱，立柱以及多个传动齿轮安装在上盖板和下盖板之间。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于光伏电站清扫机器人的清扫系统，其特征在于，所述传动齿轮的数量设为奇数个。

5.根据权利要求4所述的一种用于光伏电站清扫机器人的清扫系统，其特征在于，所述传动齿轮的数量设为七个，依次排列；所述盘刷的数量采用两个，并且第一个盘刷安装在第二个传动齿轮的下方，第二个盘刷安装在第七个传动齿轮的下方。

6.根据权利要求1所述的一种用于光伏电站清扫机器人的清扫系统，其特征在于，所述凸块设置在齿轮轴和联轴器的两端部或一端部。