CN105966490A - 太阳能电池板清洗机器人行走装置 - Google Patents

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张伟
潘会娟
袁珂生
张成森
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

为了解决现有技术中太阳能电池板清洗机器人行走装置存在的问题，本发明提供一种太阳能电池板清洗机器人行走装置。包括基础框架、毛刷和电控箱，在基础框架的上下两端分别设有底部动力系统和顶部动力系统，在基础框架的两侧分别设有激光对射传感器，底部动力系统包括毛刷拖曳装置、底部主动轮装置和底部从动轮装置，顶部动力系统包括顶部主动轮装置和顶部从动轮装置，底部从动轮装置和顶部从动轮装置组成从动轮装置，电控箱内部设有单片机，单片机控制顶部主动轮和底部主动轮，在底部动力系统和顶部动力系统上分别设有MCU检测编码器。本发明实现了太阳能电池板清洗机器人的正常行走以及清扫任务，成本低，维护简单，具有很好的推广价值。

Description

太阳能电池板清洗机器人行走装置
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，具体的说是一种太阳能电池板清洗机器人行走装置。
背景技术
在太阳能电池板技术领域里，清洗并保持良好的阳光透过性，一直是影响太阳能光伏效率的重要因素，然而，现有清洗模式下一般为人工清洗，人工清洗电站成本太高，并容易踩裂电池板，达不到智能化，并且清洗周期长，造成发电量损失较大。需要更快、更高效的设备对电站进行频繁清洗，并把清洗信息实时传送给后台，从后台就可以操作清洗设备的运作。目前为止，相同方案的国内还没有成熟产品。
如何为太阳能电池板清洗机器人的行走提供动力，是目前急需解决的问题，虽然现有技术给出了多种清洗机器人，但是均未达到实际投入生产和使用，究其原因是造价较高，与人工清洗相比，不具备竞争性，因此急需一种技术方案来提供一种太阳能电池板清洗机器人行走装置。
发明内容
为了解决现有技术中太阳能电池板清洗机器人行走装置存在的问题，本发明提供一种太阳能电池板清洗机器人行走装置。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种太阳能电池板清洗机器人行走装置，包括基础框架、毛刷和电控箱，在基础框架的上下两端分别设有底部动力系统和顶部动力系统，在基础框架的两侧分别设有激光对射传感器，底部动力系统包括毛刷拖曳装置、底部主动轮装置和底部从动轮装置，顶部动力系统包括顶部主动轮装置和顶部从动轮装置，底部从动轮装置和顶部从动轮装置组成从动轮装置，电控箱内部设有单片机，单片机控制顶部主动轮和底部主动轮，在底部动力系统和顶部动力系统上分别设有MCU检测编码器。
本发明有两种检测行走距离的判读，保证行走装置的准确定位，一是，MCU检测激光对射传感器的信号,当检测到太阳能电池板缝隙的信号时，X轴左右行走轮停止动作；二是，MCU检测编码器的clk脉冲信号，计算光栅转动的圈数，确定行走的距离，并通过上位机软件查看机器人离停车位的距离，根据计算距离，单片机发出回位指令,清洗机器人自动回位到初始位置，同时没有清洗任务的清洗装置可以自动寻找并回到停车位，防止在组件上造成阴影。
当激光对射传感器故障时，第二种检测判读装置，会同时上报激光对射传感器故障的警告。
在底部主动轮装置、底部从动轮装置、顶部主动轮装置、顶部从动轮装置和毛刷上分别设有接近开关和MCU检测编码器。接近开关和激光对射传感器，保证清洗机器人精准到达指定位置，保证清洗的准确性。
基础框架包括横向支撑柱和竖向支撑柱，横向支撑柱和竖向支撑柱构成矩形框架，在两根竖向支撑柱之间横向连接有横向支撑杆和横向安装杆，竖向支撑柱的外侧两端均设有行走轮安装支架。底部主动轮装置和顶部主动轮装置分别安装在行走轮安装支架上，并且安装在同一侧，底部从动轮装置和顶部从动轮装置分别安装在行走轮安装支架上，并且安装在同一侧。
所述毛刷拖曳装置安装在基础框架的底部，其通过链条与毛刷连接，为毛刷的上下移动提供动力。
电控箱内部设有电池，其为底部主动轮装置和顶部主动轮装置以及毛刷驱动装置、毛刷自身驱动装置提供电力供应。
毛刷本身的两端设有驱动电机，带动毛刷本身转动。
电控箱与太阳能电池板连接，其内部电池电力直接来源于太阳能电池板。
动力系统由主动轮和从动轮组成，主动轮为X轴和Y轴呈90°的动力轮，从动轮为X轴和Y轴呈90°的从动轮，X轴主动轮和从动轮设有减震装置，Y轴主动轮和从动轮为平面等距支撑结构。
减震装置为空气弹簧，每组X轴主动轮和从动轮均为独立支撑。
减震空气弹簧对主动轮和从动轮独立支撑，主动轮和从动轮为沿X轴为高度可调。
行走装置结构及越障原理：采用X/Y轴各两套轮组90°结合实现。
X轴轮组采用的双气弹簧独立支撑，可以实现某个轮在障碍跨越时所受到地形不同，所受外力不同的情况下做到独立动作的功能即独立悬挂功能，不影响其他结构正常工作的功能，以此来实现侧面障碍物的跨越。
Y轴两个轮组采用平面等距支撑结构，在遇到等距离以内无支撑点的情况，可以以任意一个轮子作为同一轮组的支撑，确保整机整体结构在Y轴上的越障能力。
本发明在具体使用过程中，按照技术方案中提到的结构形式安装完毕，接通电源，根据实际需要调整行进速度，首先是底部和顶部主动轮转动，带动整个清洗机器人横向移动，当到达指定位置后，毛刷拖曳装置开始工作，带动毛刷上下移动，当毛刷到达指定位置后，毛刷本身的驱动电机工作，同时毛刷拖曳装置工作，在毛刷自身转动的同时，毛刷向下或向上移动。
本发明采用简单的4个电机，实现了太阳能电池板清洗机器人的正常行走以及本身的清 扫任务，成本低，维护简单，具有很好的推广价值。
附图说明
图1本发明整体结构立体示意图；
图2为图1中底部动力系统局部结构示意图；
图3为图1中顶部动力系统局部结构示意图；
图4为图1中底部主动轮装置放大示意图。
图中：1基础框架；2毛刷；3从动轮装置；4毛刷拖曳装置；5底部动力系统；6顶部动力系统；7电控箱；501底部主动轮装置；502底部从动轮装置；顶部主动轮装置601；顶部从动轮装置602；5011减震装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的介绍。
实施例
一种太阳能电池板清洗机器人行走装置，包括基础框架1、毛刷2和电控箱7，在基础框架1的上下两端分别设有底部动力系统5和顶部动力系统6，在基础框架1的两侧分别设有激光对射传感器，底部动力系统包括毛刷拖曳装置4、底部主动轮装置501和底部从动轮装置502，顶部动力系统6包括顶部主动轮装置601和顶部从动轮装置602，底部从动轮装置502和顶部从动轮装置602组成从动轮装置3，电控箱7内部设有单片机，单片机控制顶部主动轮601和底部主动轮501，在底部动力系统5和顶部动力系统6上分别设有MCU检测编码器。
在底部主动轮装置501、底部从动轮装置502、顶部主动轮装置601和顶部从动轮装置602上分别设有接近开关和MCU检测编码器。
基础框架1包括横向支撑柱和竖向支撑柱，横向支撑柱和竖向支撑柱构成矩形框架，在两根竖向支撑柱之间横向连接有横向支撑杆和横向安装杆，竖向支撑柱的外侧两端均设有行走轮安装支架。底部主动轮装置501和顶部主动轮装置601分别安装在行走轮安装支架上，并且安装在同一侧，底部从动轮装置502和顶部从动轮装置602分别安装在行走轮安装支架上，并且安装在同一侧。
所述毛刷拖曳装置4安装在基础框架1的底部，其通过链条与毛刷2连接，为毛刷2的上下移动提供动力。
电控箱内部设有电池，其为底部主动轮装置501和顶部主动轮装置601以及毛刷驱动装置、毛刷自身驱动装置提供电力供应。
毛刷3本身的两端设有驱动电机，带动毛刷3本身转动。
电控箱7与太阳能电池板连接，其内部电池电力直接来源于太阳能电池板。
动力系统由主动轮和从动轮组成，主动轮为X轴和Y轴呈90°的动力轮，从动轮为X轴和Y轴呈90°的从动轮，X轴主动轮和从动轮设有减震装置5011，Y轴主动轮和从动轮为平面等距支撑结构。
减震装置5011为空气弹簧，每组X轴主动轮和从动轮均为独立支撑。
减震空气弹簧对主动轮和从动轮独立支撑，主动轮和从动轮为沿X轴为高度可调。
行走装置结构及越障原理：采用X/Y轴各两套轮组90°结合实现。
X轴轮组采用的双气弹簧独立支撑，可以实现某个轮在障碍跨越时所受到地形不同，所受外力不同的情况下做到独立动作的功能即独立悬挂功能，不影响其他结构正常工作的功能，以此来实现侧面障碍物的跨越。
Y轴两个轮组采用平面等距支撑结构，在遇到等距离以内无支撑点的情况，可以以任意一个轮子作为同一轮组的支撑，确保整机整体结构在Y轴上的越障能力。
本发明在具体使用过程中，按照技术方案中提到的结构形式安装完毕，接通电源，根据实际需要调整行进速度，首先是底部和顶部主动轮转动，带动整个清洗机器人横向移动，当激光对射传感器检测到太阳能电池板的安装缝隙之后，单片机下达停机指令，顶部和底部动力系统停止工作，刹车；此时，毛刷拖曳装置4开始工作，带动毛刷3上下移动，当毛刷3的接近开关检测到太阳能电池板边框后，单片机下达毛刷自身电机启动指令，毛刷3本身的驱动电机工作，同时毛刷拖曳装置4工作，在毛刷3自身转动的同时，毛刷向下或向上移动，达到清洗的目的。

Claims (10)

1.一种太阳能电池板清洗机器人行走装置，其特征在于：包括基础框架(1)、毛刷(2)和电控箱(7)，在基础框架(1)的上下两端分别设有底部动力系统(5)和顶部动力系统(6)，在基础框架(1)的两侧分别设有激光对射传感器，底部动力系统包括毛刷拖曳装置(4)、底部主动轮装置(501)和底部从动轮装置(502)，顶部动力系统(6)包括顶部主动轮装置(601)和顶部从动轮装置(602)，底部从动轮装置(502)和顶部从动轮装置(602)组成从动轮装置(3)，电控箱(7)内部设有单片机，单片机控制顶部主动轮(601)和底部主动轮(501)，在底部动力系统(5)和顶部动力系统(6)上分别设有MCU检测编码器。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板清洗机器人行走装置，其特征在于：在底部主动轮装置(501)、底部从动轮装置(502)、顶部主动轮装置(601)和顶部从动轮装置(602)上分别设有接近开关和MCU检测编码器。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池板清洗机器人行走装置，其特征在于：基础框架(1)包括横向支撑柱和竖向支撑柱，横向支撑柱和竖向支撑柱构成矩形框架，在两根竖向支撑柱之间横向连接有横向支撑杆和横向安装杆，竖向支撑柱的外侧两端均设有行走轮安装支架。底部主动轮装置(501)和顶部主动轮装置(601)分别安装在行走轮安装支架上，并且安装在同一侧，底部从动轮装置(502)和顶部从动轮装置(602)分别安装在行走轮安装支架上，并且安装在同一侧。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池板清洗机器人行走装置，其特征在于：所述毛刷拖曳装置(4)安装在基础框架(1)的底部，其通过同步带与毛刷(2)连接，为毛刷(2)的上下移动提供动力。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池板清洗机器人行走装置，其特征在于：电控箱内部设有电池，其为底部主动轮装置(501)和顶部主动轮装置(601)以及毛刷驱动装置、毛刷自身驱动装置提供电力供应。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池板清洗机器人行走装置，其特征在于：毛刷(3)本身的两端设有驱动电机，带动毛刷(3)本身转动。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池板清洗机器人行走装置，其特征在于：电控箱(7)与太阳能电池板连接，其内部电池电力直接来源于太阳能电池板。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池板清洗机器人行走装置，其特征在于：动力系统由主动轮和从动轮组成，主动轮为X轴和Y轴呈90°的动力轮，从动轮为X轴和Y轴呈90°的从动轮，X轴主动轮和从动轮设有减震装置(5011)，Y轴主动轮和从动轮为平面等距支撑结构。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池板清洗机器人行走装置，其特征在于：减震装置(5011)为空气弹簧，每组X轴主动轮和从动轮均为独立支撑。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池板清洗机器人行走装置，其特征在于：减震空气弹簧对主动轮和从动轮独立支撑，主动轮和从动轮为沿X轴为高度可调。
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