CN107813935A - 一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置 - Google Patents
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Abstract
一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，属于环卫用品领域。是由无人机、地面运输车和遥控设备组成的，地面运输车通过细水管与无人机相连接，提供清洗剂，无人机通过信号发射器与遥控设备通讯，控制无人机进行移动和清洗动作，工作人员只需站在地面上通过遥控设备来控制无人机清洗即可，没有了安全隐患，也减轻了工作强度，提升了工作效率，而且占地空间减小，清洗效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，无人机将清洗装置带到太阳能电池板上部，清洗装置对太阳能电池板进行清洗的装置，属于环卫用品领域。
背景技术
如今道路两旁的路灯绝大部分采用太阳能电池板来采集电能为路灯供电，由于路灯安装在野外，环境恶劣，尤其是路边绿化树林比较茂盛的区域，鸟类粪便较多，这些污垢大大影响了太阳能电池板的发电效率，而路灯一般非常高，人工清洗不仅难度较高，劳动强度大，而且很危险，工人的安全得不到保障，一般的清洗装置一般采用机械液压垂直升降，或者升降臂的工程车辆，这样的设备一般体积很大，而且清洗时设备需要保持不动，容易引发交通事故，大型装置的操作灵活性不够，很容易把太阳能电池板碰碎，得不偿失。
发明内容
针对上述的不足，本发明提供了一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，是由无人机、地面运输车和遥控设备组成的，地面运输车通过细水管与无人机相连接，无人机通过信号发射器与遥控设备通讯，所述的无人机，是由无人机机架、螺旋桨、清洗装置固定架、清洁刷、清洁剂喷头、清洁刷驱动电机、清洗装置固定架驱动气缸、吸盘驱动气缸、纵向驱动气缸、信号发射器、控制器件和电源组成的，清洗装置固定架驱动气缸、吸盘驱动气缸和纵向驱动气缸都安装在无人机机架内部，清洗装置固定架中间的导杆安装在无人机机架上的清洗装置固定架驱动气缸中，清洁刷驱动电机固定在横向螺母上，清洁剂喷头固定在清洁刷驱动电机的侧面，清洁剂喷头上部与细水管连接，清洁刷与清洁刷电机铰接，螺旋桨安装在无人机机架的周边，电源和控制器件安装在无人机机架内部，所述的地面运输车，是由运输车底盘、车轴、车轮、清洁剂存储罐、水泵、粗水管、细水管、横杆和水泵底座组成的，车轴把车轮安装在运输车底盘上，清洁剂存储罐和水泵底座安装在底盘上表面，水泵安装在水泵底座上，粗水管连接清洗剂储存罐和水泵，细水管连接水泵和清洗剂喷头。
更进一步地，清洗装置固定架的四个脚上固定有两条纵向导轨，清洗装置固定架中间的导杆安装在无人机机架上，纵向丝杠和纵向螺母螺旋配合，纵向丝杠一端与安装在纵向导轨一侧末端上的纵向驱动电机联结，纵向螺母和右侧T型滑块铰接，右侧T型滑块安装在纵向导轨的T型槽内。
更进一步地，左侧T型滑块上安装有横向丝杠和两条横向导轨，横向驱动电机与丝杠右端联结，横向导轨安装在横向螺母上，横向丝杠与横向螺母螺旋配合，并和横向丝杠保持同一平面，横向丝杠和横向导轨的右端与横向驱动电机安装在右侧T型滑块上。
更进一步地，无人机机架上的吸盘气缸上对称安装有四个吸盘。
更进一步地，无人机机架上的纵向驱动气缸上安装有横向气缸，电磁铁安装在横向气缸上。
更进一步地，无人机机架的顶部中间位置安装有顶部摄像头，清洗装置固定架的中心位置安装有底部摄像头。
更进一步地，遥控设备的上部安装有屏幕，屏幕与遥控设备电连接。
更进一步地，底部摄像头和顶部摄像头与无人机电连接，无人机与控制器件电连接，无人机的信号发射器和遥控设备通过无线电通讯，遥控设备与按键电连接，控制器件与各执行机构电连接。
更近一步地，清洁刷能够用超声波发射器，结合清洗缸、气囊、气泵和注水器来代替。
该发明的有益之处是，工作人员只需站在地面上通过遥控设备来控制无人机清洗即可，没有了安全隐患，也减轻了工作强度，也不需专门的驾驶人员，可实现单人操作，工作灵活性增加，通过无人机的方式实现升降，与地面运输车只有一根细水管连接，基本实现了无约束，这样，无人机便可以在一个太阳能板上清洗完毕后，直接从当前太阳能板起飞，从空中飞到下一个太阳能板，不必降回到地面再移动到下一目标，节省了时间，减少了不必要的繁复劳动，提升了工作效率，由于没有了机械升降器械，太阳能板的清洗设备的体积大大减小，占地空间减小，方便运输，更加安全，更加便利，无人机上安装了两个摄像头，顶部的摄像头能够实时捕捉无人机的位置及其周边信息，可以准确的降落到太阳能板的上方并固定，底部的摄像头能够捕捉太阳能板的表面污染状况，并实时观测清晰进度，防止清洗不干净或者重复清洗，也可实现对表面的顽固污渍进行定点清除，无人机上的吸盘，可吸附在太阳能板上，进行预固定，由于吸盘较软，所以不会和太阳能板发生激烈碰撞，避免损坏太阳能板，在吸盘预固定之后，调节电磁铁，使电磁铁吸附在太阳能板底部的铁质基座上，从而将无人机固定，从而保证了清洗过程的稳定性，提升清洗效果，也防止无人机失衡发生事故，无人机上的吸盘、电磁铁、清洁刷等都能够进行多自由度运动，从而保证了此装置能够应对各种尺寸状况的太阳能板的固定步骤，也保证了对太阳能板的全面无死角清洗，并且，还可以用超声波进行清洗，提升清洁效果。
附图说明
图1为本发明的底部结构示意图，图2为顶部结构示意图，图3为底部状态图，图4为本发明的顶部状态图，图5为清洗装置结构示意图，图6为无人机机架底部结构示意图，图7为运输车示意图，图8为遥控装置示意图，图9为控制系统示意图，图10为超声波清洗装置结构示意图，图11为超声波清洗装置的下方结构示意图。
图中，1、无人机机架，2、横向气缸，3、清洗装置固定架，4、底部摄像头，5、纵向导轨，6、纵向螺母，7、纵向驱动电机，8、横向驱动电机，9、清洁剂喷头，10、纵向丝杠，11、清洁刷驱动电机，12、运输车底盘，13、右侧T型滑块，14、横向导轨，15、车轴，16、横向丝杠，17、电磁铁，18、车轮，19、吸盘，20清洁剂储存罐，21、螺旋桨，22、顶部摄像头，23、清洁刷，24、水泵，25、粗水管，26、细水管，27、横杆，28、水泵底座，29、遥控设备，30、横向螺母，31、左侧T型滑块，32、屏幕，33、按键，34、信号发射器，35、电源，36、控制器件，37、无人机，38、地面运输车，39、清洗装置固定架驱动气缸，40、洗盘驱动气缸，41、纵向驱动气缸，42、清洗缸，43、气囊，44、气泵，45、超声波发射器，46、注水器。
从图1中可以看出底部各个部件相互之间的空间位置关系。
从图2中可以看出顶部各个部件相互之间的空间位置关系。
从图3和图4能够看出各个部件之间的准确位置关系。
从图5能够进一步表明底部清洗装置的状态。
从图6能够看出无人机机架底部的气缸分布。
从图7和图8分别展示了地面运输车和遥控设备的形状和配置。
从图9看出各个传感控制器件的相互关系。
从图10和图11可以看出超声波清洗装置的具体结构图。
具体实施方式
实施例一：
一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，是由无人机37、地面运输车38和遥控设备29组成的，地面运输车38通过细水管26与无人机37相连接，无人机37通过信号发射器34与遥控设备29通讯，所述的无人机37，是由无人机机架1、螺旋桨21、清洗装置固定架3、清洁刷23、清洁剂喷头9、清洁刷驱动电机11、清洗装置固定架驱动气缸39、吸盘驱动气缸40、纵向驱动气缸41、信号发射器34、控制器件36和电源35组成的，清洗装置固定架驱动气缸39、吸盘驱动气缸40和纵向驱动气缸41都安装在无人机机架11内部，清洗装置固定架3中间的导杆安装在无人机机架11上的清洗装置固定架驱动气缸39中，清洁刷驱动电机11固定在横向螺母30上，清洁剂喷头9固定在清洁刷驱动电机11的侧面，清洁剂喷头9上部与细水管26连接，清洁刷23与清洁刷驱动电机11铰接，螺旋桨21安装在无人机机架11的周边，电源35和控制器件36安装在无人机机架11内部，所述的地面运输车38，是由运输车底盘12、车轴15、车轮18、清洁剂储存储罐20、水泵24、粗水管25、细水管26、横杆27和水泵底座28组成的，车轴15把车轮18安装在运输车底盘12上，清洁剂储存储罐20和水泵底座28安装在底盘上表面，水泵24安装在水泵底座28上，粗水管25连接清洁剂储存储罐20和水泵24，细水管26连接水泵24和清洁剂喷头9。
更进一步地，清洗装置固定架3的四个脚上固定有两条纵向导轨5，清洗装置固定架3中间的导杆安装在无人机机架11上，纵向丝杠10和纵向螺母6螺旋配合，纵向丝杠10一端与安装在纵向导轨5一侧末端上的纵向驱动电机7联结，纵向螺母6和右侧T型滑块13铰接，右侧T型滑块13安装在纵向导轨5的T型槽内。
更进一步地，左侧T型滑块31上安装有横向丝杠16和两条横向导轨14，横向驱动电机8与丝杠右端联结，横向导轨14安装在横向螺母30上，横向丝杠16与横向螺母30螺旋配合，并和横向丝杠16保持同一平面，横向丝杠16和横向导轨14的右端与横向驱动电机8安装在右侧T型滑块13上。
更进一步地，无人机机架11上的吸盘驱动气缸40中对称安装有四个吸盘19。
更进一步地无人机机架11上的纵向驱动气缸41上安装有横向气缸16，电磁铁17安装在横向气缸16上。
更进一步地，无人机机架11的顶部中间位置安装有顶部摄像头22，清洗装置固定架3的中心位置安装有底部摄像头4。
更进一步地，遥控设备29的上部安装有屏幕32，屏幕32与遥控设备29电连接。
更进一步地，底部摄像头4和顶部摄像头22与无人机37电连接，无人机37与控制器件36电连接，无人机37的信号发射器34和遥控设备29通过无线电通讯，遥控设备29与按键33电连接，控制器件36与各执行机构电连接。
该装置在安装时，通过遥控设备29，启动无人机37，并控制无人机37飞到太阳能板上方，使无人机37缓慢下降，下降到一定高度时，清洁剂喷头9向太阳能板喷出少量清洁剂，湿润太阳能板表面便于吸盘19紧密吸合，接着，控制吸盘驱动气缸40使吸盘19伸出，待吸盘19与太阳能板全部吸合时，通过控制纵向驱动气缸41和横向气缸16使电磁铁17伸出，并控制调节电磁铁17使其贴近太阳能板底部铁托的侧面，通电吸合，待吸合完毕后，使螺旋桨21停转，吸盘19脱离太阳能板表面，控制清洗装置固定架驱动气缸39使清洗装置固定架3下降，下降到一定高度时，控制横向驱动8电机和纵向驱动电机7来使驱动纵向丝杠10和横向丝杠16，从而使清洁剂喷头9喷洒清洁剂并按照一定运行轨迹将清洁剂洒满太阳能板面，然后清洗装置固定架3继续下降，待清洁刷23与太阳能板面接触时，停止下降，启动清洁刷23，并开启预定程序中的自动清洗模式，清洗完毕后，通过底部摄像头4观察太阳能板面是否清洗干净，如果有一些比较顽固的污点，则通过遥控设备29手动控制清洁刷23移动到污点处，进行定点清洗，待太阳能板面洁净之后，清洁刷驱动电机11停转，清洁刷23停止工作，提升清洗装置固定架3，待清洗装置固定架3回到安全位置后，吸盘19伸出，待吸盘19全部与太阳能板面吸合后，启动螺旋桨21，达到起飞升力后，电磁铁17断电，控制横向气缸16来使电磁铁17收回，待电磁铁17收回后，收回吸盘19，清洗结束，无人机37起飞，如果工作人员要进行下一个目标的清洗，则直接通过遥控设备29控制无人机37飞到下一个目标进行清洗即可，如果要停止清洗，则控制无人机37降落回地面。
实施例二：
清洁刷23还可以用超声波发射器45，结合清洗缸42、气囊43、气泵44和注水器46来代替，利用超声波清洗太阳能板面，在清洗装置固定架3降落到接近太阳能板面的时候，停止下降，开启气泵44，为气囊43充气，待气囊与太阳能板面边缘紧密贴合时，达到不漏水的气密程度，气泵44停止工作，然后注水器46开始往清洗缸42内注水，待清洗缸42水满时，停止注水，开启超声波发射器45，开始清洗，一段时间后达到清洗标准，超声波发射器45停止工作，气囊43开始缓慢放出气体，清洗缸42内的水流出，接着提升清洗装置固定架3，待清洗装置固定架3回到安全位置后，吸盘19伸出，待吸盘19全部与太阳能板面吸合后，启动螺旋桨21，达到起飞升力后，电磁铁17断电，控制横向气缸16来使电磁铁17收回，待电磁铁17收回后，收回吸盘19，清洗结束，无人机37起飞，如果工作人员要进行下一个目标的清洗，则直接通过遥控设备29控制无人机37飞到下一个目标进行清洗即可，如果要停止清洗，则控制无人机37降落回地面。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，是由无人机、地面运输车和遥控设备组成的，其特征在于，地面运输车通过细水管与无人机相连接，无人机通过信号发射器与遥控设备通讯，所述的无人机，是由无人机机架、螺旋桨、清洗装置固定架、清洁刷、清洁剂喷头、清洁刷驱动电机、清洗装置固定架驱动气缸、吸盘驱动气缸、纵向驱动气缸、信号发射器、控制器件和电源组成的，清洗装置固定架驱动气缸、吸盘驱动气缸和纵向驱动气缸都安装在无人机机架内部，清洗装置固定架中间的导杆安装在无人机机架上的清洗装置固定架驱动气缸中，清洁刷驱动电机固定在横向螺母上，清洁剂喷头固定在清洁刷驱动电机的侧面，清洁剂喷头上部与细水管连接，清洁刷与清洁刷电机铰接，螺旋桨安装在无人机机架的周边，电源和控制器件安装在无人机机架内部，所述的地面运输车，是由运输车底盘、车轴、车轮、清洁剂存储罐、水泵、粗水管、细水管、横杆和水泵底座组成的，车轴把车轮安装在运输车底盘上，清洁剂存储罐和水泵底座安装在底盘上表面，水泵安装在水泵底座上，粗水管连接清洗剂储存罐和水泵，细水管连接水泵和清洗剂喷头。
2.如权利要求1所述的一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，其特征在于，
清洗装置固定架的四个脚上固定有两条纵向导轨，清洗装置固定架中间的导杆安装在无人机机架上，纵向丝杠和纵向螺母螺旋配合，纵向丝杠一端与安装在纵向导轨一侧末端上的纵向驱动电机联结，纵向螺母和右侧T型滑块铰接，右侧T型滑块安装在纵向导轨的T型槽内。
3.如权利要求1或2所述的一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，其特征在于，左侧T型滑块上安装有横向丝杠和两条横向导轨，横向驱动电机与丝杠右端联结，横向导轨安装在横向螺母上，横向丝杠与横向螺母螺旋配合，并和横向丝杠保持同一平面，横向丝杠和横向导轨的右端与横向驱动电机安装在右侧T型滑块上。
4.如权利要求1所述的一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，其特征在于，
无人机机架上的吸盘气缸上对称安装有四个吸盘。
5.如权利要求1所述的一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，其特征在于，
无人机机架上的纵向驱动气缸上安装有横向气缸，电磁铁安装在横向气缸上。
6.如权利要求1所述的一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，其特征在于，
无人机机架的顶部中间位置安装有顶部摄像头，清洗装置固定架的中心位置安装有底部摄像头。
7.如权利要求1所述的一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，其特征在于，
遥控设备的上部安装有屏幕，屏幕与遥控设备电连接。
8.如权利要求1所述的一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，其特征在于，
底部摄像头和顶部摄像头与无人机电连接，无人机与控制器件电连接，无人机的信号发射器和遥控设备通过无线电通讯，遥控设备与按键电连接，控制器件与各执行机构电连接。
9.如权利要求1所述的一种无人机式的路灯太阳能板清洗装置，其特征在于，
清洁刷能够用超声波发射器，结合清洗缸、气囊、气泵和注水器来代替。
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