CN107362994A - 倾斜面上的作业装置及其应用在光伏电站的清扫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在倾斜面上的作业装置,包括在倾斜面上实施作业的作业机器人以及地面跟随车,还包括连接在作业机器人与跟随车之间的缆线,作业机器人与跟随车之间具有相互获知位置的定位系统,所述跟随车能够辨识作业机器人位置,并跟随作业机器人做自主移动,在所述跟随车上设置有动力源,通过缆线为作业机器人实施作业提供持续动力流。本发明涉及一种将上述作业装置应用在光伏电站上对光伏组件阵列进行清扫的清扫方法。本发明具有低投入、易装易卸、易管理、易维护的特点。

Description

倾斜面上的作业装置及其应用在光伏电站的清扫方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种在倾斜面上作业的机器人领域,例如,可以应用在光伏电站的技 术领域,特别涉及一种倾斜面上的作业装置及其应用在光伏电站的清扫方法。
[0003]
背景技术
[0004]在一些倾斜表面(倾斜表面所指代的表面与地面水平面之间的夹角可以是钝角、 直角或是锐角)上需要实施一些特定的作业内容,例如,倾斜设置的光伏组件阵列的清扫。 光伏组件处于暴露状态,粉尘落在组件上,阻挡阳光的有效照射,会严重影响光电转化效 率,此外,因为光照不均还会导致局部过热而产生热斑,进而破坏光伏组件。空气中的粉尘 很多。即便清扫之后没多久,光伏组件上又会积满粉尘。因此,频繁地清扫光伏组件是非常 有必要的。
[0005]目前,光伏电站的清扫作业仍以人工清扫方式为主。但是,因为人工清扫的诸多弊 端(例如:人工费用大、清扫效率低、清扫质量不稳定、易损伤发电板,等),机器人清扫开始 逐渐取代人工清扫。以现有的轨道式机器人清扫装置为例,其操作过程是:首先,需要两个 人以上把机器人安装在一个光伏组件阵列上。安装好之后,机器人开始沿着光伏组件阵列 横向移动,机器人上的清扫单元沿着机器人的轨道上下移动,从而实现了对光伏组件阵列 的扫描式清扫。一个光伏组件阵列清扫完毕后,再次需要两个人甚至更多人将机器人取下 来,再安装到另一个光伏组件阵列上。该操作方式存在的问题是: (1)这种轨道式的清扫机器人体积大,重量大,安装和卸载工作复杂,一个人难以完成, 必须两个人以上。并且,对工人的体力和安装经验要求都比较高。安装和卸载所需时间很 长D
[0006] (2)光伏电站的光伏组件阵列数以千百计,且相互独立。工人必须不停地移动清扫 机器人,也就是说,工人必须反复地进行机器人的安装和卸载的工作,这严重降低了清扫的 效率。
[0007]为了解决上述问题,技术人员提出了进一步的解决方案。就是在每一个光伏组件 阵列上都安装一台轨道式机器人。该机器人的工作方式与上述的机器人相同。所不同的是, 一个轨道式机器人长年安装在一个光伏组件阵列上的,只需安装一次。这一方式能够实现 频繁、高效的清扫,从而能够确保光伏组件始终保持清洁状态,大幅提升发电效率。但是,也 存在着如下严重问题:光伏电站的组件阵列数以千百计,每一个组件阵列安装一台机器人 的话,就需要数以千百计的机器人;数量巨大的机器人分布安装在成百上千亩的电站上,不 仅会导致巨大的前期安装工作和极高的投入成本,而且还会带来大量的管理、维修工作。
发明内容
[0008] 本发明所要解决的技术问题在于,提供一种倾斜面上的作业装置及其方法,例如, 光伏电站的清扫装置及其清扫方法,具有低投入、易装易卸、易管理、易维护的特点。
[0009] 本发明是这样实现的,提供一种倾斜面上的作业装置,包括在倾斜面上实施作业 的作业机器人以及地面跟随车,还包括连接在作业机器人与跟随车之间的缆线,作业机器 人与跟随车之间具有相互获知位置的定位系统,所述跟随车能够辨识作业机器人位置,并 跟随作业机器人做自主移动,在所述跟随车上设置有动力源,通过缆线为作业机器人实施 作业提供持续动力流。
[0010]以光伏电站的清扫为例,本发明提供一种光伏电站的清扫装置,所述光伏电站包 括一个或多个光伏组件阵列,所述光伏组件阵列由一块或多块光伏组件拼接而成,所述的 光伏电站的清扫装置包括在每个光伏组件阵列上做清扫的清扫机器人以及地面跟随车,还 包括连接在清扫机器人与跟随车之间的缆线,清扫机器人与跟随车之间具有相互获知位置 的定位系统,所述跟随车能够辨识清扫机器人位置,并跟随清扫机器人做自主移动,在所述 跟随车上设置有动力源,通过缆线为清扫机器人的清扫工作提供持续动力流。
[0011] 进一步地,在所述清扫机器人上设置有方向传感器和边缘检测传感器,使其能在 光伏组件上按照既定清扫轨迹自主移动;在所述清扫机器人上设置信号指示器,在其清扫 完毕后信号指示器发出提示信号。
[0012] 进一步地,在所述清扫机器人与跟随车之间的缆线里包含有导管,在所述跟随车 上设置了清扫所需的原料箱,为清扫机器人提供清扫用的原料,原料如:水、清洗剂等。
[0013] 进一步地,所述跟随车包括车架和可拆卸部分,所述可拆卸部分包括电池、和/或 控制器、和/或原料箱,等。
[0014] 本发明还提供一种光伏电站的清扫方法,所述光伏电站包括一个或多个光伏组件 阵列,所述光伏组件阵列由多块光伏组件拼接而成,采用如前所述的倾斜面上的作业装置, 所述的倾斜面是光伏组件阵列的表面,所述的作业是清扫作业,所述的作业机器人是清扫 机器人,包括如下步骤: 步骤一、将清扫机器人和跟随车搬运到光伏电站的现场; 步骤二、利用人工将清扫机器人放置在某个待清扫的光伏组件阵列上,使用缆线将清 扫机器人与跟随车连接起来,开启清扫机器人使其自动对该列光伏组件阵列进行清扫,跟 随车自动地跟随清扫机器人移动; 步骤三、清扫机器人按照既定清扫轨迹对光伏组件阵列的表面实施自动清扫,清扫完 毕后发出完成提示信号; 步骤四、人工将清扫机器人移动到另一列待清扫的光伏组件阵列上,重复步骤二和步 骤三。
[0015] 与现有技术相比,本发明的倾斜面上的作业装置及其清扫应用在光伏电站的清扫 方法,具有以下特点: (1)清扫机器人和跟随车的重量和体积都很小,一个工人就能同时提起。安装的时候, 工人只需要把清扫机器人任意放置在光伏组件阵列上,并启动清扫机器人和跟随车的电 源。清扫完毕之后,工人把清扫机器人拿下来,放置到另一个光伏组件阵列上。安装、卸载和 移动的过程对工人的体力和操作技能要求极低。
[0016] (2)因为安装和卸载容易,所以一套清扫装置(清扫机器人+跟随车)可以很容易地 用在^同的光伏组件阵列。这样就不再需要为每一个光伏组件阵列准备一套清扫装置,从 而大幅降低了装置的投入数量。 ’
[0017] (3)清扫装置的投入数量虽然减少了,但是,因为一套清扫装置能够很容易地在不 同的光伏组件阵列上使用,所以,仍然能够实现频繁地清扫的目的。
[0018] (4)清扫装置的数量减少,对于电站来说,导入清扫系统的前期投入成本能够大幅 减少。
[0019] (5)清扫装置的数量减少,后期的管理和维护的工作也能够大幅减少。例如,工人 可以很容易地回收清扫装置进行检修、日常的电池充电等工作。
[0020] (6)跟随车具有可拆卸部分,便于搬运和运输,降低了跟随车搬运时的操作强度, 有利于高效地进行光伏电站的清扫工作。
[0021]
附图说明
[0022]图1为本发明一较佳实施例的不意图; 图2为图1中跟随车正视图。
[0023]
具体实施方式
[0024]为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结 合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅 用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0025] 本发明的一种倾斜面上的作业装置,包括在倾斜面上实施作业的作业机器人以及 地面跟随车,还包括连接在作业机器人与跟随车之间的缆线,作业机器人与跟随车之间具 有相互获知位置的定位系统,所述跟随车能够辨识作业机器人位置,并跟随作业机器人做 自主移动,在所述跟随车上设置有动力源,通过缆线为作业机器人实施作业提供持续动力 流。下面以光伏组件阵列为例来具体说明本发明的作业装置及其应用方法。
[0026] 请参照图1所示,本发明在光伏电站的清扫的较佳实施例。所述光伏电站包括一个 或多个光伏组件阵列A,所述光伏组件阵列A由一块或多块光伏组件排列而成,光伏组件阵 列A的表面迎这太阳的方向呈倾斜状态。所述的光伏电站的清扫装置包括在每个光伏组件 阵列上做清扫的清扫机器人1以及地面跟随车2,还包括连接在清扫机器人1与跟随车2之间 的缆线3。 ^
[0027] 清扫机器人1与跟随车2之间具有相互获知位置的定位系统。定位系统包括无线测 距信号单元4。在所述跟随车2上设置两个无线测距信号单元4 (两个信号单元前后排列丨所 以图中只画出一个信号单元),在所述清扫机器人1上设置一个无线测距信号单元5。无线测 距信号单元之间能够相互通讯并检测出相互间的距离。于是,所述跟随车2能够辨识清扫机 器人1的位置,并跟随清扫机器人1做自主移动。在所述跟随车2上设置有动力力源通 过缆线为清扫机器人1的清扫工作提供持续动力流。例如,跟随车2上装载有大容量的电池, 通过缆线3给清扫机器人1持续供电。 M
[0028] 在所述清扫机器人1上设置有方向传感器和边缘检测传感器,使其郎在光伏/件 阵列A上按照既定清扫轨迹自主移动并确保其不会从光伏组件阵列上掉落。在所述清扫机 器人1上设置信号指示器,在其清扫完毕后发出提示信号。
[0029]因为跟随车2上安装有两个无线测距信号单元4,两个测距用的信号单元4之间有 一定的间距,记为L1。此外,清扫机器人1上安装有1个测距信号单元5。三个测距信号单元可 以相互通讯并测量相互间的距离。那么,清扫机器人1的测距信号单元和跟随车2的两个测 距信号单元所测得的两个距离分别记为L2和L3。清扫机器人1和跟随车2之间就可以构成一 个己知边长的三角形。基于该三角形,清扫机器人1和跟随车2就能够确定相对位置,从而跟 随车2能够跟随清扫机器人1做相应的自主移动,实现跟随的功能。
[0030] 在所述清扫机器人1与跟随车2之间的缆线3还包含有导管,在所述跟随车上设置 了清扫所需的原料箱,为清扫机器人提供清扫用的原料,原料如:水、清洗剂等。
[0031] 为了易搬运,跟随车2的体积和重量都必须设计得尽量地小。跟随车2设计得小(比 如说,车轮小、车体小、采用小功率电机)的话,跟随车2的行走能力、越障能力、驱动性能等 都会受影响。而光伏电站通常都建设在荒漠、农田里,地面不平整,会存在大量的凹坑和凸 起。在这样的地面上移动,对跟随车2的行走能力、越障能力、驱动性能等方面的要求是非常 高的。很显然,跟随车2的车架越高、轮子越大、电机功率越大,其在复杂路面的行走能力就 越强,但是,车架的重量和体积也会变得越大,从而不利于工人的日常维护工作。例如,工人 需要每天把跟随车2回收并进行集中充电。如果跟随车2变得又大又重,这一工作就会变得 非常地困难。
[0032]为了解决上述问题,本发明将跟随车2设计成分体式,请参照图2所示。作为本发明 的另一实施例,所述跟随车2包括车架6和可拆卸部分7。所述可拆卸部分7包括电池、和/或 控制器、和/或原料箱等。车架6可以根据路面情况设计得又高又大又重,长期放置在光伏电 站里。可拆解部分7是需要日程维护的部件或是需要特别维护和保护的部分(例如:电池组、 控制电路板、原料箱等)。以日常的电池充电为例,工人只需要把含电池组的可拆卸部分取 下拿回充电中心,大幅降低了工人的操作强度。
[0033]本发明的一种光伏电站的清扫方法,采用如前所述的光伏电站的清扫装置,包括 如下步骤: 步骤一、将清扫机器人1和跟随车2或是跟随车的可拆卸部分搬运到光伏电站的现场; 步骤二、人工将清扫机器人1放置在某个待清扫的光伏组件阵列A上,使用缆线3将清扫 机器人1与跟随车2连接起来,开启清扫机器人1使其自动对该列光伏组件阵列A进行清扫, 跟随车2自动地跟随清扫机器人1移动; 步骤三、清扫机器人1按照既定清扫轨迹对光伏组件阵列A实施自动清扫,清扫完毕后 f目号指亦器发出芫成提不信号; 步骤四、人工将清扫机器人1移动到另一个待清扫的光伏组件阵列上,重复步骤二和步 骤三。
[0034]采用上述方法一个工人可以同时看护和操作多套清扫装置,据实际操作实验得 知,一个工人可以同时操作和管理30台〜50台清扫装置。工人负责放置清扫机器人和在光伏 组件阵列之间移动清扫机器人。清扫机器人一旦放置好了之后,清扫机器人和跟随车就自 主开始清扫。清扫完一个光伏组件阵列之后,清扫机器人向工人发出提示信号,工人过来把 清扫机器人移动到下一个光伏组件阵列上,接着继续清扫。
[0035]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种倾斜面上的作业装置,其特征在于,包括在倾斜面上实施作业的作业机器人以 及地面跟随车,还包括连接在作业机器人与跟随车之间的缆线,作业机器人与跟随车之间 具有相互获知位置的定位系统,所述跟随车能够辨识作业机器人位置,并跟随作业机器人 做自主移动,在所述跟随车上设置有动力源,通过缆线为作业机器人实施作业提供持续动 力流。
2. 权利要求1所述的倾斜面上的作业装置,其特征在于:在所述作业机器人上设置有方 向传感器和边缘检测传感器,使其能在倾斜面上按照既定作业轨迹自主移动;在所述作业 机器人上设置信号指示器,在其作业完毕后信号指示器发出提示信号。
3. 如权利要求1所述的倾斜面上的作业装置,其特征在于,在所述清扫机器人与跟随车 之间的缆线里包含有导管,在所述跟随车上设置了作业所需要的原料箱,为作业机器人提 供作业所需的原料。
4. 如权利要求1或3所述的倾斜面上的作业装置,其特征在于,所述跟随车包括车架和 可拆卸部分。
5. —种光伏电站的清扫方法,所述光伏电站包括一个或多个光伏组件阵列,所述光伏 组件阵列由一块或多块光伏组件拼接而成,其特征在于,采用如权利要求1至4中任意一项 所述的倾斜面上的作业装置,所述的倾斜面是光伏组件阵列的表面,所述的作业是清扫作 业,所述的作业机器人是清扫机器人,包括如下步骤: 步骤一、将清扫机器人和跟随车搬运到光伏电站的现场; 步骤二、利用人工将清扫机器人放置在某个待清扫的光伏组件阵列上,使用缆线将清 扫机器人与跟随车连接起来,开启清扫机器人使其自动对该列光伏组件阵列进行清扫,跟 随车自动地跟随清扫机器人移动; 步骤三、清扫机器人按照既定清扫轨迹对光伏组件阵列的表面实施自动清扫,清扫完 毕后发出完成提不彳目号; 步骤四、人工将清扫机器人移动到另一列待清扫的光伏组件阵列上,重复步骤二和步 骤三。
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