CN108097628A - 可自动换行的光伏组件清扫机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，若干光伏组件平行设置，两条换行轨道相互平行并且垂直于光伏组件设置在光伏组件一端端部，换行小车设置在换行轨道上并且能够沿着换行轨道移动，光伏组件和换行小车的上下两端设置有相互对应的滑轨，清扫小车设置在滑轨上并且能够沿着滑轨行走，清扫小车面对光伏组件的一侧侧面设置有磁性开关、第一接近开关和无线射频读卡器，每个光伏组件的端部设置有与磁性开关、第一接近开关和无线射频读卡器对应的磁铁、第一触片和RFID标签，换行小车面对光伏组件的一侧侧面设置有销轴、电动推杆和推杆电机。本发明清扫效率高并且工作精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种清扫机器人系统，特别是一种可自动换行的光伏组件清扫机器人系统。
背景技术
能源是当今世界日益关注的热点之一，而太阳能作为一种可再生的清洁能源备受重视。由于有限的不可再生资源和全球日益增长的资源需求，太阳能将会成为各国的主要利用资源。太阳光伏发电作为可再生能源利用的重要组成部分，是继风力发电后发展最大、最快的产业。近年来，国内外都在大力推广太阳能光伏发电，积极进行光伏电站的建设。但是，随着光伏产业的发展，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，其中造成转换率低的一个很重要原因就是灰尘。光伏组件上的灰尘会降低组件的发电量，而人工清洁无法保证清洁效果，清洁效率低，且需要支付大量人工费用。
现有光伏组件清扫机器人主要有车体机械臂式机器人、框架式机器人和在组件表面行走的小型机器人。车体机械臂式机器人需要司机驾驶车辆，在组件之间行走，同时控制机械臂末端的清扫装置清扫组件。框架式机器人自动沿组件横向行走，同时清扫装置清扫组件。小型机器人在组件表面按规划的路线自主行走，同时清扫装置清扫组件。车体机械臂式机器人体积大，占地面积大，对场地要求高。框架式机器人大都使用刷辊横向清扫，将灰尘推到组件终端，这种清扫方式易将灰尘扬起，清扫效果不理想。在组件表面行走的小型机器人体型小，与组件接触面积小，清扫速度低，效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其清扫效率高。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：包含若干光伏组件、换行小车、换行轨道和清扫小车，若干光伏组件平行设置，两条换行轨道相互平行并且垂直于光伏组件设置在光伏组件一端端部，换行小车设置在换行轨道上并且能够沿着换行轨道移动，光伏组件和换行小车的上下两端设置有相互对应的滑轨，清扫小车设置在滑轨上并且能够沿着滑轨行走，清扫小车面对光伏组件的一侧侧面设置有磁性开关、第一接近开关和无线射频读卡器，每个光伏组件的端部设置有与磁性开关、第一接近开关和无线射频读卡器对应的磁铁、第一触片和RFID标签，换行小车面对光伏组件的一侧侧面设置有销轴、电动推杆和推杆电机，销轴垂直于光伏组件端面设置并且销轴固定在电动推杆上由电动推杆驱动，电动推杆与推杆电机连接由推杆电机驱动，光伏组件端部对应销轴位置设置有销轴座。
进一步地，所述换行轨道设置在轨道支撑上，轨道支撑为长方体框架结构，轨道支撑下侧设置有四个蹄脚，四个蹄脚分布在轨道支撑下侧四角位置，蹄脚上端为竖直设置的螺杆，螺杆上端穿过轨道支撑并且可以沿着轨道支撑上下滑动，螺杆上设置有两个螺母，螺母与螺杆螺纹连接并且两个螺母分别设置在轨道支撑上下侧。
进一步地，所述换行小车包含车架、四个行走轮、行走电机和行走电池，换行轨道为尖角向上设置的角钢，四个行走轮转动设置在车架下侧并且分布在车架下侧四角位置，其中一个行走轮与行走电机连接由行走电机驱动，行走电机与行走电池连接由行走电池供电，行走电池固定在车架内。
进一步地，所述车架下侧设置有第一无线充电接收端，第一无线充电接收端与行走电池连接，第一无线充电电源端对应设置在车架下方并位于两侧轨道支撑之间。
进一步地，所述清扫小车包含清扫小车框架、四个滚轮、四个限位轮、滚轮驱动电机、螺旋刷辊、主动轮、从动轮、同步带、刷辊电机和清扫电池，四个滚轮转动设置在清扫小车框架下侧并分布在清扫小车框架四角位置，其中一个滚轮与滚轮驱动电机连接由滚轮驱动电机驱动，四个限位轮别对应四个滚轮设置在滚轮侧面，限位轮横向设置在滑轨侧面并且转动设置在清扫小车框架下侧，螺旋刷辊两端转动设置在清扫小车框架上端和下端，刷辊电机固定在倾斜小车框架上侧，主动轮固定在刷辊电机上，从动轮固定在螺旋刷辊一端，同步带设置在主动轮和从动轮上，清扫电池固定在清扫小车框架上侧并且与滚轮驱动电机和刷辊电机连接。
进一步地，所述清扫小车框架上侧两端设置有第二接近开关和第三接近开关，清扫小车设置有控制单元， 第二接近开关和第三接近开关分别与控制单元连接，控制单元与滚轮驱动电机和刷辊电机连接。
进一步地，所述清扫小车框架侧面设置有第二无线充电接收端，第二无线充电接收端与清扫电池连接，换行轨道一侧对应第二无线充电接收端设置有第二无线充电电源端。
进一步地，所述车架的上端和下端内侧设置有第一限位开关和第二限位开关。
进一步地，所述清扫小车框架两侧框架内侧设置有第三限位开关和第四限位开关。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
(1)自动换行清扫光伏组件,一套系统可以清扫多行光伏组件；
(2)低电量时自动返回充电位充电，系统达到自动续航的效果；
（3）本发明的安全锁止机构,使得清扫小车在运输小车和光伏组件之间能够安全平稳地平移，不发生侧滑；使得系统在停止位时能够至少抵抗七级大风；
（4）通过RFID标签和磁性开关配合，实现换行小车与光伏组件精准定位匹配，保证清扫小车运行顺畅。
附图说明
图1是本发明的可自动换行的光伏组件清扫机器人系统的示意图。
图2是本发明的清扫小车俯视图。
图3是本发明的清扫小车侧视图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图所示，本发明的一种可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，包含若干光伏组件1、换行小车2、换行轨道3和清扫小车4，若干光伏组件1平行设置，两条换行轨道3相互平行并且垂直于光伏组件1设置在光伏组件1一端端部，换行小车2设置在换行轨道3上并且能够沿着换行轨道3移动，光伏组件1和换行小车2的上下两端设置有相互对应的滑轨5，清扫小车4设置在滑轨5上并且能够沿着滑轨5行走，清扫小车4面对光伏组件1的一侧侧面设置有磁性开关6、第一接近开关7和无线射频读卡器8，每个光伏组件1的端部设置有与磁性开关6、第一接近开关7和无线射频读卡器8对应的磁铁、第一触片和RFID标签，换行小车2面对光伏组件1的一侧侧面设置有销轴9、电动推杆10和推杆电机11，销轴9垂直于光伏组件1端面设置并且销轴9固定在电动推杆10上由电动推杆10驱动，电动推杆10与推杆电机11连接由推杆电机11驱动，光伏组件1端部对应销轴9位置设置有销轴座12。
换行轨道2设置在轨道支撑13上，轨道支撑13为长方体框架结构，轨道支撑13下侧设置有四个蹄脚14，四个蹄脚14分布在轨道支撑13下侧四角位置，蹄脚14上端为竖直设置的螺杆，螺杆上端穿过轨道支撑13并且可以沿着轨道支撑13上下滑动，螺杆上设置有两个螺母，螺母与螺杆螺纹连接并且两个螺母分别设置在轨道支撑13上下侧。这样可以通过调节两个螺母的位置来调节轨道支撑13的高度，从而即便屋顶等安装基座即便是不平整的情况下，依然可以保证安装后的换行小车2的滑轨与光伏组件1的滑轨能够精准对接。
换行小车2包含车架15、四个行走轮16、行走电机17和行走电池18，换行轨道3为尖角向上设置的角钢，四个行走轮16转动设置在车架15下侧并且分布在车架15下侧四角位置，其中一个行走轮16与行走电机17连接由行走电机17驱动，行走电机17与行走电池18连接由行走电池18供电，行走电池18固定在车架15内。车架15下侧设置有第一无线充电接收端19，第一无线充电接收端19与行走电池18连接，第一无线充电电源端20对应设置在车架15下方并位于两侧轨道支撑13之间。
清扫小车4包含清扫小车框架21、四个滚轮22、四个限位轮23、滚轮驱动电机24、螺旋刷辊25、主动轮26、从动轮27、同步带、刷辊电机28和清扫电池29，四个滚轮22转动设置在清扫小车框架21下侧并分布在清扫小车框架21四角位置，其中一个滚轮22与滚轮驱动电机24连接由滚轮驱动电机24驱动，四个限位轮23别对应四个滚轮22设置在滚轮22侧面，限位轮23横向设置在滑轨5侧面并且转动设置在清扫小车框架21下侧，螺旋刷辊25两端转动设置在清扫小车框架21上端和下端，刷辊电机28固定在倾斜小车框架21上侧，主动轮26固定在刷辊电机28上，从动轮27固定在螺旋刷辊25一端，同步带设置在主动轮26和从动轮27上，清扫电池29固定在清扫小车框架21上侧并且与滚轮驱动电机24和刷辊电机28连接。
清扫小车框架21上侧两端设置有第二接近开关30和第三接近开关31，清扫小车4设置有控制单元， 第二接近开关30和第三接近开关31分别与控制单元连接，控制单元与滚轮驱动电机24和刷辊电机28连接。清扫小车框架21侧面设置有第二无线充电接收端32，第二无线充电接收端32与清扫电池29连接，换行轨道3一侧对应第二无线充电接收端32设置有第二无线充电电源端33。
车架15的上端和下端内侧设置有第一限位开关34和第二限位开关35。清扫小车框架21两侧框架内侧设置有第三限位开关36和第四限位开关37。
本发明的一种可自动换行的光伏组件清扫机器人系统工作过程为，不工作时，清扫小车4停在换行小车2上，换行小车2停在充电位（第一行光伏组件一侧），销轴9插入销轴座12，将换行小车2固定，防止发生偏移。启动后，清扫小车4从换行小车2上行走至滑轨5上，刷辊电机28驱动螺旋刷辊25，开始清扫光伏组件1。清扫小车4到达滑轨5终端时，第二接近开关30生效，清扫小车4反向行走，行走至换行小车2上后，第三接近开关31生效，清扫小车4停止。推杆电机11反转，使销轴9从销轴座12中退出，换行小车2运载清扫小车4向下一行组件行走。在换行小车2与下一行光伏组件1对齐前，无线射频读卡器8首先读到下一行组件上的RFID标签，换行小车2便开始减速行走，当磁性开关6、第一接近开关7生效时，表示换行小车2已与组件对齐，推杆电机11正转，推动销轴9进入销轴座12，固定换行小车2后，清扫小车4从换行小车2上行走至滑轨5上，清扫组件。如此循环，实现自动清扫多行组件的功能。当行走电池18或清扫电池29电量过低时，清扫小车4回到换行小车2上，换行小车运载清扫小车沿着换行轨道回到充电位进行非接触式无线充电，无需人为干预，只要无线充电接收端与发射端之间的距离在充电范围内，便可自动充电。第一限位开关34和第二限位开关35、第三限位开关36和第四限位开关37为清扫小车4和换行小车2的二次安全保障。
本发明具有以下优点和效果：
(1)自动换行清扫光伏组件,一套系统可以清扫多行光伏组件；
(2)低电量时自动返回充电位充电，系统达到自动续航的效果；
（3）本发明的安全锁止机构,使得清扫小车在运输小车和光伏组件之间能够安全平稳地平移，不发生侧滑；使得系统在停止位时能够至少抵抗七级大风；
（4）通过RFID标签和磁性开关配合，实现换行小车与光伏组件精准定位匹配，保证清扫小车运行顺畅。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：包含若干光伏组件、换行小车、换行轨道和清扫小车，若干光伏组件平行设置，两条换行轨道相互平行并且垂直于光伏组件设置在光伏组件一端端部，换行小车设置在换行轨道上并且能够沿着换行轨道移动，光伏组件和换行小车的上下两端设置有相互对应的滑轨，清扫小车设置在滑轨上并且能够沿着滑轨行走，清扫小车面对光伏组件的一侧侧面设置有磁性开关、第一接近开关和无线射频读卡器，每个光伏组件的端部设置有与磁性开关、第一接近开关和无线射频读卡器对应的磁铁、第一触片和RFID标签，换行小车面对光伏组件的一侧侧面设置有销轴、电动推杆和推杆电机，销轴垂直于光伏组件端面设置并且销轴固定在电动推杆上由电动推杆驱动，电动推杆与推杆电机连接由推杆电机驱动，光伏组件端部对应销轴位置设置有销轴座。
2.按照权利要求1所述的可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：所述换行轨道设置在轨道支撑上，轨道支撑为长方体框架结构，轨道支撑下侧设置有四个蹄脚，四个蹄脚分布在轨道支撑下侧四角位置，蹄脚上端为竖直设置的螺杆，螺杆上端穿过轨道支撑并且可以沿着轨道支撑上下滑动，螺杆上设置有两个螺母，螺母与螺杆螺纹连接并且两个螺母分别设置在轨道支撑上下侧。
3.按照权利要求1所述的可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：所述换行小车包含车架、四个行走轮、行走电机和行走电池，换行轨道为尖角向上设置的角钢，四个行走轮转动设置在车架下侧并且分布在车架下侧四角位置，其中一个行走轮与行走电机连接由行走电机驱动，行走电机与行走电池连接由行走电池供电，行走电池固定在车架内。
4.按照权利要求3所述的可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：所述车架下侧设置有第一无线充电接收端，第一无线充电接收端与行走电池连接，第一无线充电电源端对应设置在车架下方并位于两侧轨道支撑之间。
5.按照权利要求1所述的可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：所述清扫小车包含清扫小车框架、四个滚轮、四个限位轮、滚轮驱动电机、螺旋刷辊、主动轮、从动轮、同步带、刷辊电机和清扫电池，四个滚轮转动设置在清扫小车框架下侧并分布在清扫小车框架四角位置，其中一个滚轮与滚轮驱动电机连接由滚轮驱动电机驱动，四个限位轮别对应四个滚轮设置在滚轮侧面，限位轮横向设置在滑轨侧面并且转动设置在清扫小车框架下侧，螺旋刷辊两端转动设置在清扫小车框架上端和下端，刷辊电机固定在倾斜小车框架上侧，主动轮固定在刷辊电机上，从动轮固定在螺旋刷辊一端，同步带设置在主动轮和从动轮上，清扫电池固定在清扫小车框架上侧并且与滚轮驱动电机和刷辊电机连接。
6.按照权利要求5所述的可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：所述清扫小车框架上侧两端设置有第二接近开关和第三接近开关，清扫小车设置有控制单元， 第二接近开关和第三接近开关分别与控制单元连接，控制单元与滚轮驱动电机和刷辊电机连接。
7.按照权利要求5所述的可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：所述清扫小车框架侧面设置有第二无线充电接收端，第二无线充电接收端与清扫电池连接，换行轨道一侧对应第二无线充电接收端设置有第二无线充电电源端。
8.按照权利要求3所述的可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：所述车架的上端和下端内侧设置有第一限位开关和第二限位开关。
9.按照权利要求5所述的可自动换行的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：所述清扫小车框架两侧框架内侧设置有第三限位开关和第四限位开关。
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