CN107737746A - 一种光伏阵列清洁设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏阵列清洁设备，包括用于在光伏板上移动清洁板面的清洁车，以及用于在不同阵列的光伏板之间运送清洁车的母车，母车上设置有用于将清洁车在母车及光伏板板面之间搬运的搬运臂，搬运臂包括用于识别清洁车位置的位置识别模块、以及用于转移清洁车的拾取转移模块。采用类似航空母舰的工作原理，通过更小的、在光伏阵列板面上行走清洁的清洁车实施清洁，并设置专门用于在不同光伏阵列之间运输清洁车的母车，以便将清洁车输送至不同的光伏板连续清洁作业；为适应实现无人力自动操作的需要，设置搬运臂的结构，通过位置识别确定清洁车准确位置实施抓取转移，令清洁车的转移工序无需人力操作，提升了系统的自动化程度。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电设备维护技术领域，更具体地说，涉及一种光伏阵列清洁设备。
背景技术
现有光伏阵列的清洁一般使用大底盘大辊刷水洗式清洗设备，对地形的适应能力低，易压坏光伏板，需要人工操作，且操作难度大，清洗成本高，没有在恶劣环境(高温、多尘、夜间等)下作业的能力；
现有的光伏阵列板上行走辊刷干洗式清洗设备，无法换板作业，为了覆盖全部的清洗面积，需要一次性投入的清洗设备数量非常庞大，而且还要求光伏支架做配套设计，清洗的设备和配套施工成本投入巨大，清洗设备维护任务繁重。
对于目前市场份额逐渐增大而且也是未来光伏能源的主要布局形式跟踪阵列的清洗，现有的大底盘清洗车和板上清洗机都无法适应跟踪阵列的结构特点。
参考图1及图2中现有大底盘大辊刷水洗式清洗设备的工作示意图，可见在其遇到不平地面，尤其是单侧障碍时，很容易由于操作人员无法及时调整辊刷与板面之间的接触，造成清洗不彻底或压坏光伏板面的情况。
综上所述，如何有效地解决目前对太阳能光伏板清洁设备设计不合理，难以适应大规模作业以及清洗效果差、风险高等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光伏阵列清洁设备成，该光伏阵列清洁设备的结构设计可以有效地解决目前对太阳能光伏板清洁设备设计不合理，难以适应大规模作业以及清洗效果差、风险高等的技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光伏阵列清洁设备，包括用于在光伏板上移动清洁板面的清洁车，以及用于在不同阵列的光伏板之间运送所述清洁车的母车，所述母车上设置有用于将所述清洁车在所述母车及光伏板板面之间搬运的搬运臂，所述搬运臂包括用于识别所述清洁车位置的位置识别模块、以及用于转移清洁车的拾取转移模块。
优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述拾取转移模块包括机械臂及与所述机械臂连接的抓手装置。
优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述搬运臂还包括伺服控制器，所述伺服控制器与所述位置识别模块连接，用于根据位置识别模块反馈的位置信息，控制所述拾取模块动作，进行清洁车的拾取及转移。
优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述位置识别模块具体为视觉伺服器，包括图像采集探头，通过对所述图像采集探头采集到的图像信息分析，以指导所述伺服控制器控制所述拾取模块动作。
优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述机械臂包括与母车可控转动连接的臂座、相互销接的上臂及下臂、以及用于控制机械臂旋转弯折角度的臂驱动组件，所述下臂与所述臂座销接，所述上臂与所述抓手装置销接。
优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述机械臂包括与母车可控转动连接的臂座、相互滑动连接的竖臂及横臂、以及用于控制机械臂滑动位置的臂驱动组件，所述竖臂与所述臂座固定连接，所述横臂与所述抓手装置滑动连接。
优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述抓手装置包括与所述机械臂连接的伸缩执行单元、所述伸缩执行单元连接的抓取执行单元、以及控制所述抓取执行单元旋转调节位置的回转执行单元。
优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述伸缩执行单元包括线性驱动机构，所述抓取执行单元包括爪指及驱动爪指动作的第二线性驱动机构，所述回转执行单元包括用于控制所述抓取执行单元旋转的回转驱动元件。
优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述抓取执行单元的尖端设置有抓取传感器，用于感应所述清洁车的位置，并用于感应所述爪指是否抓取成功。
优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述清洁车底部设置有接触传感器，用于感应所述清洁车的底部是否触碰到光伏板的板面。
本发明提供的光伏阵列清洁设备，包括用于在光伏板上移动清洁板面的清洁车，以及用于在不同阵列的光伏板之间运送所述清洁车的母车，所述母车上设置有用于将所述清洁车在所述母车及光伏板板面之间搬运的搬运臂，所述搬运臂包括用于识别所述清洁车位置的位置识别模块、以及用于转移清洁车的拾取转移模块。
本发明提供的这种清洁设备，采用类似航空母舰的工作原理，通过更小的、在光伏阵列板面上行走清洁的清洁车实施清洁，并设置专门用于在不同光伏阵列之间运输清洁车的母车，以便在清洁车将一个阵列的光伏板清洁完成后，通过母车运送至另一个阵列的光伏板，实现自动连续的清洁作业；该设计能够适应多种不同的地形情况，排除现有技术中容易出现的由于地形问题造成清洁板面不彻底或损坏板面的情况，并具有连续高效的优点，且设备投入少，一套设备就能够对数量较多的光伏板进行有效清洁。其中，在回收或向光伏板板面布置清洁车时，为适应实现无人力自动操作的需要，设置搬运臂的结构，其能够通过位置识别模块准确找到清洁车在母车上或在光伏板板面上的位置，实施准确的抓取转移，从而令整个清洁车的转移工序都无需人力操作，大大提升了系统的自动化程度，提高了连续清洁的工作效率节约了人力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中大底盘大辊刷水洗式清洗设备的工作情况示意图；
图2为现有技术中大底盘大辊刷水洗式清洗设备的另一种工作情况示意图；
图3为本发明实施例提供的光伏阵列清洁设备的整体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的光伏阵列清洁设备的一种搬运臂的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的光伏阵列清洁设备的另一种搬运臂的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的光伏阵列清洁设备的抓手装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的光伏阵列清洁设备在搬运清洁车时的俯视工作示意图。
附图中标记如下：
母车1、清洁车2、搬运臂3、臂座3-1、下臂3-2、上臂3-3、抓手装置3-4、竖臂3-5、横臂3-6、伸缩执行单元3-7、线性驱动机构3-71、回转执行单元3-8、抓取执行单元3-9、第二线性驱动机构3-91、爪指3-92、光伏板4。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种光伏阵列清洁设备，以解决目前对太阳能光伏板清洁设备设计不合理，难以适应大规模作业以及清洗效果差、风险高等的技术问题。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，图1为现有技术中大底盘大辊刷水洗式清洗设备的工作情况示意图；图2为现有技术中大底盘大辊刷水洗式清洗设备的另一种工作情况示意图；图3为本发明实施例提供的光伏阵列清洁设备的整体结构示意图。
本发明的实施例提供的光伏阵列清洁设备，包括用于在光伏板4上移动清洁板面的清洁车2，以及用于在不同阵列的光伏板4之间运送所述清洁车2的母车1，所述母车1上设置有用于将所述清洁车2在所述母车1及光伏板4板面之间搬运的搬运臂3，所述搬运臂3包括用于识别所述清洁车2位置的位置识别模块、以及用于转移清洁车2的拾取转移模块。
本实施例提供的这种清洁设备，采用类似航空母舰的工作原理，通过更小的、在光伏阵列板面上行走清洁的清洁车实施清洁，并设置专门用于在不同光伏阵列之间运输清洁车的母车，以便在清洁车将一个阵列的光伏板清洁完成后，通过母车运送至另一个阵列的光伏板，实现自动连续的清洁作业；该设计能够适应多种不同的地形情况，排除现有技术中容易出现的由于地形问题造成清洁板面不彻底或损坏板面的情况，并具有连续高效的优点，且设备投入少，一套设备就能够对数量较多的光伏板进行有效清洁。
其中，在回收或向光伏板板面布置清洁车时，为适应实现无人力自动操作的需要，设置搬运臂的结构，其能够通过位置识别模块准确找到清洁车在母车上或在光伏板板面上的位置，实施准确的抓取转移，从而令整个清洁车的转移工序都无需人力操作，大大提升了系统的自动化程度，提高了连续清洁的工作效率节约了人力。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述拾取转移模块包括机械臂及与所述机械臂连接的抓手装置3-4。
本实施例提供的技术方案，进一步优化了搬运臂的设计，其拾取转移模块包括了机械臂及抓手装置，通过抓取的方式实现清洁车的被动转移，配合位置识别模块，通过位置识别信息控制机械臂及抓手的动作，令抓手装置能够准确的抓取到清洁车，该方式转移动作稳定准确，保证自动转移清洁车的顺利进行。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述搬运臂3还包括伺服控制器，所述伺服控制器与所述位置识别模块连接，用于根据位置识别模块反馈的位置信息，控制所述拾取模块动作，进行清洁车2的拾取及转移。
本实施例提供的技术方案中，搬运臂还包括与位置识别模块控制连接的伺服控制器，通过位置识别模块对清洁车进行准确的定位，并通过伺服控制器根据该定位精准的控制机械臂的动作，实现准确的抓取转移。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述位置识别模块具体为视觉伺服器，包括图像采集探头，通过对所述图像采集探头采集到的图像信息分析，以指导所述伺服控制器控制所述拾取模块动作。
通过该图像采集探头对目标的位置信息的收集，反馈给视觉伺服器及伺服控制器，经过计算以及运动学的解算，输出机械臂中各关节或其他位置调节结的伸缩量或运动量(角度或位移变化)，完成相应控制后实现伸缩机构末端的抓手装置与清洁车相应位置对应。
优选在机械臂各个关节或伸缩机构的相应位置都安装有位置传感器，能反馈对应位置的自由度的变化量(角度或者位移)，位置传感器收集了关节执行了伺服控制器的命令之后位置信息，反馈给伺服控制器进行对比，确认该自动调整的操作是否到位，由此形成了闭环控制，以保证机械臂及抓手装置的动作精准。
请参考图4，图4为本发明实施例提供的光伏阵列清洁设备的一种搬运臂的结构示意图。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述机械臂包括与母车1可控转动连接的臂座3-1、相互销接的上臂3-3及下臂3-2、以及用于控制机械臂旋转弯折角度的臂驱动组件，所述下臂3-2与所述臂座3-1销接，所述上臂3-3与所述抓手装置3-4销接。
请参考图5，图5为本发明实施例提供的光伏阵列清洁设备的另一种搬运臂的结构示意图。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述机械臂包括与母车1可控转动连接的臂座3-1、相互滑动连接的竖臂3-5及横臂3-6、以及用于控制机械臂滑动位置的臂驱动组件，所述竖臂3-5与所述臂座3-1固定连接，所述横臂3-6与所述抓手装置3-4滑动连接。
以上两个实施例中提供了两种可选的机械臂设计，二者都包括了可以相对母车可控旋转的臂座，其一是采用常用的关节类机械臂设计，通过销接并可控相对转动的上臂及下臂构成，上臂与抓手装置连接，下臂与臂座连接，优选的设计是，该两处连接位置均采用可控旋转的连接方式，具体的臂的转动驱动控制可采用液压缸或电缸驱动，通过伺服控制器连接臂驱动组件进行直接的机械臂控制。
另一种设计是采用类似于吊车吊臂的机械臂设计，竖杆相对臂座垂直安装固定，横臂与竖臂可控滑动连接，当然此处由于抓取动作的对象相对固定，因此也可采用直接将横臂固定至竖臂上预定高度的设计，只需在抓手装置位置设置具有适当形成的伸缩机构即可；抓手装置可控滑动连接于横臂上，通过伺服控制器准确控制臂座的旋转角度，以及抓手装置在横臂上的滑动动作，以便进行准确的抓取位置控制。
请参考图6，图7，图6为本发明实施例提供的光伏阵列清洁设备的抓手装置的结构示意图；图7为本发明实施例提供的光伏阵列清洁设备在搬运清洁车时的俯视工作示意图。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述抓手装置3-4包括与所述机械臂连接的伸缩执行单元3-7、所述伸缩执行单元3-7连接的抓取执行单元3-9、以及控制所述抓取执行单元3-9旋转调节位置的回转执行单元3-8。
本实施例提供的技术方案中，进一步优化了抓手装置的设计，抓手装置包括用于伸缩的伸缩执行单元，令抓手具有一定的伸长工作的能力，保证抓取到位；还具有回转执行单元，其中需要说明的是，回转执行单元的回转中轴与伸缩执行单元的伸缩轴向不同轴，以便旋转动作具有足够的旋转半径，令旋转的动作能够对抓取位置进行微调。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述伸缩执行单元3-7包括线性驱动机构3-71，所述抓取执行单元3-9包括爪指3-92及驱动爪指3-92动作的第二线性驱动机构3-91，所述回转执行单元3-8包括用于控制所述抓取执行单元3-9旋转的回转驱动元件。
本实施例提供的技术方案中，进一步优化了抓手装置的设计，通过第二线性驱动机构辅助配合限位连接件对爪指的抓取动作进行控制，伸缩执行单元同样采用类似的动方式，其中该线性驱动机构可以为电动推杆、可控活塞缸都可以，优选为采用液压缸作为动力源，具有控制灵敏准确，并且具有保压能力的优点，保证了在不施加供液驱动的情况下，爪指也能够抓牢清洁车；回转驱动元件也可为线性驱动机构，通过这类的直线动力输出辅助回转限位件，实现该单元的回转动作，或者也可直接采用电机等设计直接输出旋转驱动力。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述抓取执行单元3-9的尖端设置有抓取传感器，用于感应所述清洁车2的位置，并用于感应所述爪指3-92是否抓取成功。
其中优选的设计是将上述实施例中的视觉伺服器的图像采集探头，也设置于抓取执行单元上，通过其感应到距离清洁车已经小于预设距离时，控制爪指张开准备抓取。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述光伏阵列清洁设备中，所述清洁车2底部设置有接触传感器，用于感应所述清洁车2的底部是否触碰到光伏板4的板面。
伸缩执行单元启动，机构下半部分向下缓降，缓降的速度是由执行机构设定的，如果实施例采用液压缸，可以控制进油口的大小；如果采用电缸，可以控制驱动转速；缓降到一定高度之后，安装在机构最下方的图像采集探头被触发，当然可以替代的还有其他类型传感器，如超声、光电开关、接近开关等等，可以设定触发距离，当目标位置进入设定范围之后，传感器就被触发，此时伸缩机构停止缓降动作；
传感器被触发的同时，抓取执行单元(液压缸或者电机)启动，爪指随着抓取执行单元动作，逐渐向被抓取目标靠近，直到爪指上的抓取传感器感应到目标位置或者通过监控爪取执行单元的工作压力(液压缸方案)或者电流变大(电机方案)，也能确认爪指与清洁车已经充分接触。相应的信号被触发后，爪指暂停进一步的动作，保持与清洁车的固定关系。
随之，伸缩执行单元启动，向上移动被抓取目标。直到触发执行单元上端的位置传感器，执行单元停止动作。
此时，被抓取物体相对抓取机构位置固定，来自于抓取机构上端(可以是安装在机械臂末端)的检测单元，开始收集被抓取物体相对于角度调整固定座的位置关系，该检测信息被传到控制系统进行对比处理，被抓取物体相对角度调整固定座的位置关系是预先设定好的，因此经过对比之后，两者之间的差距(主要是角度偏差)被系统通过软件处理计算得出，该差值再由系统经过软件处理下发给角度调整执行单元，角度调整执行单元对抓着目标物体的爪指、抓取执行单元和目标物体按照系统输出的调整指令进行角度调整操作，与角度调整执行单元相连的角度传感器将角度调整结果反馈给系统，与输出指令进行对比，形成闭环控制。如果角度调整未达要求，继续前述调整流程，直到被抓取目标物体相对于角度调整固定座的相对位置关系符合设定。
对于将清洁车放置于光伏板上的操作与上述描述原理基本一致，由于在清洁车底部设置了接触传感器，当接触传感器被触发时，相当于确认了清洁车已放在光伏板上的预设位置，此时通过伺服控制器控制抓取装置及机械臂进行反向的收回动作。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种光伏阵列清洁设备，其特征在于，包括用于在光伏板上移动清洁板面的清洁车，以及用于在不同阵列的光伏板之间运送所述清洁车的母车，所述母车上设置有用于将所述清洁车在所述母车及光伏板板面之间搬运的搬运臂，所述搬运臂包括用于识别所述清洁车位置的位置识别模块、以及用于转移清洁车的拾取转移模块。
2.根据权利要求1所述的光伏阵列清洁设备，其特征在于，所述拾取转移模块包括机械臂及与所述机械臂连接的抓手装置。
3.根据权利要求2所述的光伏阵列清洁设备，其特征在于，所述搬运臂还包括伺服控制器，所述伺服控制器与所述位置识别模块连接，用于根据位置识别模块反馈的位置信息，控制所述拾取模块动作，进行清洁车的拾取及转移。
4.根据权利要求3所述的光伏阵列清洁设备，其特征在于，所述位置识别模块具体为视觉伺服器，包括图像采集探头，通过对所述图像采集探头采集到的图像信息分析，以指导所述伺服控制器控制所述拾取模块动作。
5.根据权利要求4所述的光伏阵列清洁设备，其特征在于，所述机械臂包括与母车可控转动连接的臂座、相互销接的上臂及下臂、以及用于控制机械臂旋转弯折角度的臂驱动组件，所述下臂与所述臂座销接，所述上臂与所述抓手装置销接。
6.根据权利要求4所述的光伏阵列清洁设备，其特征在于，所述机械臂包括与母车可控转动连接的臂座、相互滑动连接的竖臂及横臂、以及用于控制机械臂滑动位置的臂驱动组件，所述竖臂与所述臂座固定连接，所述横臂与所述抓手装置滑动连接。
7.根据权利要求5或6所述的光伏阵列清洁设备，其特征在于，所述抓手装置包括与所述机械臂连接的伸缩执行单元、所述伸缩执行单元连接的抓取执行单元、以及控制所述抓取执行单元旋转调节位置的回转执行单元。
8.根据权利要求7所述的光伏阵列清洁设备，其特征在于，所述伸缩执行单元包括线性驱动机构，所述抓取执行单元包括爪指及驱动爪指动作的第二线性驱动机构，所述回转执行单元包括用于控制所述抓取执行单元旋转的回转驱动元件。
9.根据权利要求8所述的光伏阵列清洁设备，其特征在于，所述抓取执行单元的尖端设置有抓取传感器，用于感应所述清洁车的位置，并用于感应所述爪指是否抓取成功。
10.根据权利要求9所述的光伏阵列清洁设备，其特征在于，所述清洁车底部设置有接触传感器，用于感应所述清洁车的底部是否触碰到光伏板的板面。
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