CN108858130A - 一种弹簧导向轮装置及光伏组件运维机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹簧导向轮装置，包括：导向轮支架；至少两个导向轮，导向轮可转动的设置于所述导向轮支架上，能够使所述导向轮支架移动；至少两个U型支架，所述U型支架的第一端，第二端可转动的固定所述导向轮，所述U型支架的第三端与所述导向轮支架连接；弹性组件，所述弹性组件套设在所述U型支架的第三端后与所述导向轮支架连接，弹性组件发生形变时通过U型支架带动导向轮移动来改变导向轮与导向轮支架之间的间距，使得所述导向轮上下移动。本发明提出的导向轮装置，结构设计简单，成本低，能很好实现运维机器人在光伏组件之间的跨越动作。

Description

一种弹簧导向轮装置及光伏组件运维机器人

技术领域

本发明涉及一种弹簧导向轮装置，特别涉及一种用于光伏阵列间运维机器人运输轨道两侧的可自动行走越障的导向轮装置。

背景技术

光伏电站在运行过程中，由于光伏组件表面尘土、污物的影响，光伏组件实际接收到的光能会有一定量的减少，影响到光伏电站的实际发电效果。因此，一种光伏阵列间运维机器人而诞生。但是，目前各个光伏电站光伏组件的排列方式各有差异，由于空间场地和安装要求的限制，导致光伏组件之间排列疏密程度不同，高低不同，各行各列之间排列也不整齐，这就影响了机器人的通过性，稳定性，安全性。

光伏组件的外形为具有一定厚度的长方形面板。目前有一种光伏组件的清洁机器人，包括行走机构，行走机构包括上行走轮和下行走轮，清洁机器人在光伏面板上清洁工作时，上、下行走轮分别位于光伏面板的一对平行的侧边上旋转滚动前进。这种清洁机器人的行走机构同时还设置有跨越轮和跨越电机，跨越电机驱动跨越轮的旋转和伸出/缩回。当清洁机器人要从一块光伏组件跨越到另一个光伏组件，由控制器控制跨越电机来牵引跨越轮从当前光伏组件伸出，落在下一块光伏组件上，伸出的跨越轮作为跨越支点，与当前光伏组件上的行走轮构成跨越路径，清洁机器人从而可以顺利行走完成跨越动作。这种跨越方式，是一种机械结合电子控制的方式，跨越轮、跨越电机和控制器等组成一套导向轮装置，跨越轮需要通过长支杆由跨越电机带动，灵活性要求高，结构复杂，需要单独的跨越电机和控制器来控制跨越轮，软件控制复杂，因而采用这种跨越方式的导向轮装置和采用该导向轮装置的清洁机器人的成本高、设计复杂。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明涉及一种弹簧导向轮装置，可使用于一种光伏阵列间运维机器人运输轨道两侧的自动行走越障的导向轮装置上，提高了机器人的越障能力，保证了机器人在作业中的通过性，稳定性，安全性。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种弹簧导向轮装置，包括：

导向轮支架；

至少两个导向轮，所述导向轮可转动的设置于所述导向轮支架上，能够使所述导向轮支架移动；

至少两个U型支架，所述U型支架的第一端，第二端可转动的固定所述导向轮，所述U型支架的第三端与所述导向轮支架连接；

弹性组件，所述弹性组件套设在所述U型支架的第三端后与所述导向轮支架连接，弹性组件发生形变时通过U型支架带动导向轮移动改变导向轮与导向轮支架之间的间距，使得所述导向轮上下移动。

优选的，所述导向轮支架上设置有与所述U型支架的第三端匹配的第一安装孔，所述U型支架的第三端在弹性组件的作用下通过所述第一安装孔上下移动，带动所述导向轮上下移动。

优选的，所述U型支架的第三端的端部设置有限制部件，所述限制部件可与所述U型支架一体成型，用于限制所述导向轮上下移动的距离，防止所述U型支架与所述导向轮支架分离。

优选的，所述U型支架的第三端的端部上套设有限制部件，用于限制所述导向轮上下移动的距离，防止所述U型支架与所述导向轮支架分离。

优选的，所述导向轮通过导轮连接轴连接所述U型支架，且所述导轮连接轴上设置有螺纹，用于与防松螺母配合的将所述导向轮固定在所述导向轮支架上。

优选的，所述导向轮的底面设置有多个流水槽，用于增大导向轮和接触面之间的摩擦。

优选的，所述导向轮的底面设置有多个轴向方向的流水槽和/或与外圆平行方向的流水槽。

优选的，所述导向轮的侧面设有空槽，所述U型支架的一端置于所述导向轮的空槽中并与所述导向轮可转动的连接。

优选的，所述U型支架上设有与所述导向轮对应的旋转孔，所述旋转孔用于所述导轮连接轴带动所述导向轮在所述旋转孔中做旋转运动。

本发明实施例还提供一种光伏组件运维机器人，包括主体和两个如上述的导向轮装置，两个所述导向轮装置分别位于主体下方的两侧，所述运维机器人在光伏组件上工作时所述主体安置于在光伏组件的顶面的上方，两个所述导向轮装置分别安置于光伏组件的一对侧边上夹持光伏组件。与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明实施例提出的导向轮装置不需要额外的电机和控制器，不需要设计复杂的软件控制，成本低、纯机械形式、且结构简单，能很好的实现光伏组件的运维机器人在光伏组件之间的跨越问题，随障碍的方向和高度而自由跨越障碍，保证机器人整体运行的平稳性和通过性。本发明具有导向轮装置的运维机器人，同样成本低、设计简单。

附图说明

图1为光伏组件运维机器人的工作示意图。

图2为导向轮装置的正面立体结构示意图；

图3为导向轮装置的背面立体结构示意图；

图4为一种导向轮的结构示意图。

具体实施方式：

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂。下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的现实。

如图1所示为本发明一种光伏组件运维机器人在光伏组件上的工作示意图。光伏组件的100外形为具有一定厚度的长方形面板，多个光伏组件按照侧边靠紧的方式一一排列。光伏组件运维机器人200包括主体201和和两个导向轮装置202(仅示出其一)，所述导向轮装置202设置在主体200的下方的两侧，包括多个导线轮3，不同导向轮装置的导向轮为一组。当运维机器人安装在光伏组件上工作时，主体202安置于光伏组件的顶面的上方，主体202自身的下部设有清洁机构可以清洁光伏组件的表面，所述导向轮装置202的导向轮安置于光伏组件的侧边上，导向轮3以侧边作为运动路径，在其上旋转滚动前进。两个导向轮装置202分别位于一组平行侧边上，两组导向轮布置位置相对，旋转方向相反，从而使得运维机器人一定程度上夹持住光伏组件。

上述实施例中的导向轮装置包括导向轮支架，至少两个导向轮和至少两个U型支架，导向轮可转动的设置于导向轮支架上，能够使导向轮支架移动；其中，U型支架的第一端，第二端可转动的固定导向轮，U型支架的第三端与导向轮支架连接，本发明的导向轮装置还包括弹性组件，弹性组件套设在U型支架的第三端后与导向轮支架连接，弹性组件发生形变时通过U型支架带动导向轮移动改变导向轮与导向轮支架之间的间距，使得导向轮上下移动。

请参考图1、图2所示，导向轮装置202包括一个导向轮支架1、U型支架2、导向轮3和弹性组件4。一个导向轮支架1对应有至少两个导向轮3，每个导向轮3对应一个U型支架2和一个弹性组件4。导向轮3导向轮可转动的设置于导向轮支架1上，能够使导向轮支架1移动。U型支架的第一端，第二端可转动的固定导向轮3，U型支架的第三端与导向轮支架1连接；U型支架2通过一个弹性组件4安装到导向轮支架1上。一个导向轮支架上有至少两个独立的这样的组合，即至少两个导向轮3分别安装在一个U型支架2上，每个U型支架2分别通过一个弹性组件4来分别安装到第一安装孔11上。由于弹性组件4受力将发生形变，U型支架2与所轮支架1之间属于弹性连接，随着弹性组件的形变，带动导向轮3与导向轮支架1之间的距离发生变化，从而实现越障功能。

在本发明中，导向轮支架1包括上壁1a和侧壁1b，均为平面，上壁1a和侧壁1b呈近90度连接，呈L型，并且导向轮3的轴线与上壁1a垂直，限制了上壁1a、侧壁1b和导向轮3三者之间的位置和朝向。导向轮支架1的侧壁1b上设置有与U型支架2的第三端匹配的第一安装孔11，U型支架的第三端在弹性组件的作用下通过第一安装孔11上下移动，带动导向轮3上下移动。具体的，导向轮支架1上设置有与导向轮3的个数对应的多个第一安装孔11，多个第一安装孔11呈一直线，且多个导向轮3的轴线平行，使得多个导向轮3可以沿着同一旋转运动轨道——光伏组件100的侧边101—旋转前进。

为了防止弹性组件4的弹性形变过大的情况下，导向轮3在弹性形变的作用力下与导向轮支架1脱离，本发明U型支架2的第三端的端部设置有限制部件，在其中一种实施例中，限制部件可与U型支架2一体成型，用于限制导向轮3上下移动的距离，防止U型支架2与导向轮支架1分离。本领域技术人员可知的，限制部件并不限于上述实施例中的与U型支架一体成型，限制部件还可以是一单独的部件，套设在U型支架2的第三端，限制部件的位置可以与弹性组件4在不处于弹性形变的情况下的位置齐平，从而给弹性组件4发生弹性形变时的移动距离，限制弹性组件4在弹性形变过大时，导向轮上下移动的距离过大，防止U型支架2与导向轮支架1分离。

上述实施例中，弹性组件4在受到一定方向的力时能够发生形变，如压缩，使得导向轮3移动，U型支架2与导向轮3的间距发生变化。已知，光伏组件在生产制造中，不同的两件都可能存在一定的制造误差，其长度、宽度和厚度存在一定差异，不可能完全相同。所述弹性组件使得两个导向轮装置的两组导向轮之间的间距可变化，可以夹持住尺寸略有差异的光伏组件，保证了运维机器人的通用性。进一步的，由于安装排列无法做到完全规整，相邻的光伏组件之间存在大小不一致的间隙、不同方向的高低差，目前现有技术已知的导向轮装置，采用借机械结构和电子方式结合，机械设计和电子控制方式复杂，成本高昂。而本实施例中采用的导向轮装置，所述弹性组件的设置，使得在运维机器人进行跨越时，首先从当前第一光伏组件脱出的第一导向轮，在碰到有高度差的第二光伏组件(比第一光伏组件高)，其弹簧元件受到挤压，使得第一导向轮可继续滚动克服高度差跨越到第二光伏组件上，同理，第二至最后一个导向轮完成跨越，最终稳定性高的完成了跨越，这是一种纯机械形式的跨越方式，且结构简单、成本低。

本实施例中，优选地弹性组件是一个螺纹弹簧。除了螺纹弹簧外，也可以使其它可产生形变的弹性件，均在本发明保护范围内，不一一列出。

在本发明的另一实施例中，导向轮3通过导轮连接轴连接U型支架2，且导轮连接轴上设置有螺纹，用于与防松螺母配合的将导向轮3固定在导向轮支架1上。导向轮3的中心孔中装有两个滑动轴承，导向轮3通过导轮连接轴安装在导向轮支架1上，具体的，导向轮3通过导轮连接轴安装在导向轮支架1上，且为了更好的固定，防止导轮连接轴在转动过程中脱落，本发明导轮连接轴上设置有螺纹，用于与螺母配合的将导向轮3固定在导向轮支架1上，为了防止螺母在旋紧的过程中拧死，使得导向轮3仅仅固定在导向轮支架1上，导向轮3无法转动的情况，本发明导轮连接轴上设置有台阶，台阶伸出高于导向轮支架上1的安装孔，可以避免螺母拧死后，顶住导向轮，使其不能转动的情形。

在本发明的另一实施例中，采用一个螺钉5代替独立的导轮连接轴和一个台阶，螺钉的螺钉头相当于一个台阶。优选为一个内六角平圆头螺钉。

在本发明的另一实施例中，如图3所示为光伏组件运维机器人的跨越装置的背面立体结构示意图。导向轮支架的上壁1a表面设有直线形状的滑动开孔6，导轮连接轴的一端从U型支架的一个开孔中穿出后，再穿过该滑动开孔并伸出滑动开孔，最终由一个限止件7阻止其脱出，防止松动。滑动开孔6具有滑动方向6a，当弹性组件4受到作用力时，通过U型支架2到导轮连接轴带动所述导向轮3沿着滑动开孔的滑动方向6a作直线轨迹的滑动运动，滑动方向6a与导向轮的旋转前进方向3a垂直。因弹性组件4可能因受力方向不同，形变可能朝不同方向弯曲，带动导向轮向不同方向运动，导致导向轮脱离出原运动轨道，造成从光伏组件上掉落。本实施例在上壁上设置滑动方向6a与导向轮的旋转前进方向3a垂直的滑动开孔，使得了所述弹性组件只在固定方向上形变，在运维机器人的正常行走和跨越过程中，导向轮不会脱出光伏组件的侧边，保证了正常行走和跨越动作的稳定性。。

优选的，阻止件7为螺母。在螺母与侧壁还安装有一平垫圈8，弹性材质，可以避免螺母拧死后顶住所述导向轮，使其不能转动。替换的，所述导轮连接轴上加工有台阶伸出高于侧壁的滑动孔，替代平垫圈，实现相同功能。

请参考图4所示为本发明一种导向轮的结构示意图，导向轮3的底面采用加工工艺进行处理，形成有多个轴向方向的流水槽31，这些流水槽31在雨水天气中可使得雨水很快通过流水槽31流到外部，避免导向轮3在雨天的打滑现象，并且这种流水槽31还可以增大导向轮3与光伏组件100边框的摩擦，提高了整个导向轮装置的越障能力。

上述实施例中，导向轮3的底面还可以采用加工工艺进行处理，形成有多个与外圆平行方向的流水槽31，同样这些流水槽31在雨水天气中可使得雨水很快通过流水槽31流到外部，避免导向轮3在雨天的打滑现象，并且这种流水槽31还可以增大导向轮3与光伏组件100边框的摩擦，提高了整个导向轮装置的越障能力。

为了使雨水更快的流到外部，防止导向轮3的打滑现象，且增大导向轮3与光伏组件100边框的摩擦，导向轮3的底面可以同时形成有多个轴向方向的流水槽31和多个与外圆平行方向的流水槽31，提高导向轮装置在户外行走的稳定性和越障能力。

请参考图4所示，为了方便U型支架2的安装，导向轮3的侧面设有空槽32，U型支架2的一端置于导向轮3的空槽32中并与导向轮3可转动的连接。本发明通过在导向轮3的侧面设置空槽32，不仅方便了U型支架2的安装，还减少了整个装置的厚度，提高了导向轮3与光伏组件100边框的接触面积，提高了稳定性。

在上述实施例中，U型支架2上还设置有与导向轮3对应的旋转孔，其中旋转孔可设置于U型支架2的表面，形状为圆弧形的旋转孔，本发明并不限制旋转孔的形状和位置，旋转孔用于导轮连接轴带动导向轮3在旋转孔中做圆弧轨迹运动。

在本发明的另一实施例中，一个导向轮装置上设置有3个及以上的导向轮。当相邻光伏组件间隙较大时，如果导向轮装置上仅有两个导向轮，当第一导向轮脱出当前光伏组件当还未落到下一个光伏组件时，运维机器人仅剩下第二导向轮位于当前光伏组件上，无法保证运维机器人在其上的稳定性。而当设置至少3个导向轮时，当第一导向轮脱出当前光伏组件，导向轮装置上剩余的至少两个导向轮可以而保证两组导向轮装置有效夹持住光伏组件，不易从其上脱出、掉落、损坏。

本发明的一种弹簧导向轮装置，通过U型支架上套设弹性组件，在弹性组件发生弹性形变时，U型支架带动导向轮上下移动，从而实现越障，结构设计简单，成本低，能很好实现运维机器人在光伏组件之间的跨越动作。通过在导向轮的底面形成多个不同方向的流水槽，避免导向轮在雨天的打滑现象，并且这种流水槽还可以增大导向轮与光伏组件边框的摩擦，提高了整个导向轮装置的越障能力。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡如本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹簧导向轮装置，其特征在于，包括：

导向轮支架；

至少两个导向轮，所述导向轮可转动的设置于所述导向轮支架上，能够使所述导向轮支架移动；

至少两个U型支架，所述U型支架的第一端，第二端可转动的固定所述导向轮，所述U型支架的第三端与所述导向轮支架连接；

弹性组件，所述弹性组件套设在所述U型支架的第三端后与所述导向轮支架连接，弹性组件发生形变时通过U型支架带动导向轮移动改变导向轮与导向轮支架之间的间距，使得所述导向轮上下移动。

2.如权利要求1所述的弹簧导向轮装置，其特征在于，所述导向轮支架上设置有与所述U型支架的第三端匹配的第一安装孔，所述U型支架的第三端在弹性组件的作用下通过所述第一安装孔上下移动，带动所述导向轮上下移动。

3.如权利要求2所述的弹簧导向轮装置，其特征在于，所述U型支架的第三端的端部设置有限制部件，所述限制部件可与所述U型支架一体成型，用于限制所述导向轮上下移动的距离，防止所述U型支架与所述导向轮支架分离。

4.如权利要求2所述的弹簧导向轮装置，其特征在于，所述U型支架的第三端的端部上套设有限制部件，用于限制所述导向轮上下移动的距离，防止所述U型支架与所述导向轮支架分离。

5.如权利要求1所述的弹簧导向轮装置，其特征在于，所述导向轮通过导轮连接轴连接所述U型支架，且所述导轮连接轴上设置有螺纹，用于与防松螺母配合的将所述导向轮固定在所述导向轮支架上。

6.如权利要求1所述的弹簧导向轮装置，其特征在于，所述导向轮的底面设置有多个流水槽，用于增大导向轮和接触面之间的摩擦。

7.根据权利要求6所述的弹簧导向轮装置，其特征在于，所述导向轮的底面设置有多个轴向方向的流水槽和/或与外圆平行方向的流水槽。

8.根据权利要求1所述的弹簧导向轮装置，其特征在于，所述导向轮的侧面设有空槽，所述U型支架的一端置于所述导向轮的空槽中并与所述导向轮可转动的连接。

9.根据权利要求8所述的弹簧导向轮装置，其特征在于，所述U型支架上设有与所述导向轮对应的旋转孔，所述旋转孔用于所述导轮连接轴带动所述导向轮在所述旋转孔中做旋转运动。

10.一种光伏组件运维机器人，其特征在于，包括主体和两个如权利要求1-9任一项所述的弹簧导向轮装置，两个所述弹簧导向轮装置分别位于主体下方的两侧，所述运维机器人在光伏组件上工作时所述主体安置于在光伏组件的顶面的上方，两个所述弹簧导向轮装置分别安置于光伏组件的一对侧边上夹持光伏组件。