CN109174734A - 一种可转动的柔性驱动光伏清洁机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可转动的柔性驱动光伏清洁机器人及控制方法，涉及光伏组件清扫技术领域。包括驱动单元和清洁单元；所述驱动单元包括闭环绳索和驱动模块，所述驱动模块牵引所述闭环绳索运动；所述清洁单元包括滚刷和机身，所述滚刷可转动的安装在所述机身中，所述滚刷与所述闭环绳索的反向运行部传动连接，所述机身与所述闭环绳索的正向运行部固定连接，所述闭环绳索运动时，通过机身带动清洁单元于光伏阵列上移动，同时驱动滚刷旋转，完成对光伏阵列的清扫。所以，本发明采用柔性驱动实现滚刷的旋转，可大幅度提高清洁效果和降低运动部分的重量，减少驱动能量消耗；另外，电机等固定部分可采用组件供电，无需电池，提高了设备运行可靠性。

Description

一种可转动的柔性驱动光伏清洁机器人及控制方法

技术领域

本发明涉及光伏组件清扫技术领域，尤其涉及一种可转动的柔性驱动光伏清洁机器人及控制方法。

背景技术

光伏电站安装在户外，占地面积大，光伏组件容易积灰，导致光伏发电量大幅度降低。目前采用人工清洗是主要的解决方式，但人工清洗频次低，1年清洗2～4次，灰尘很快积累不能完全解决问题；提高清洗频次，费用又太高。

随着光伏电站运维水平的不断提高，一些电站开始使用光伏清扫机器人。目前光伏清扫机器人一般采用“自带光伏组件+电池”的方式实现自供电和自主清扫，最短清扫周期可做到1天清扫一次，能基本解决光伏电站灰尘的影响，投资性价比高。

但是，由于清扫机器人在野外工作，环境恶劣，“自带光伏组件+电池”的方案由于采用了对环境温度极为敏感的电池，严重降低了电池使用寿命和清扫机器人的可靠性；另一方面这种方式会增加清扫机器人的重量，可能对光伏组件造成一定损害，特别是双玻组件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可转动的柔性驱动光伏清洁机器人及控制方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，包括驱动单元和清洁单元；

所述驱动单元包括闭环绳索和驱动模块，所述闭环绳索是单个绳索沿光伏阵列周边绕行后折返至原点，形成的闭环结构，所述驱动模块与所述闭环绳索的一端连接，并牵引其运动，使得闭环绳索在光伏阵列周边按照运行方向形成正向运行部和反向运行部；

所述清洁单元包括滚刷和机身，所述滚刷可转动的安装在所述机身中，所述滚刷与所述反向运行部传动连接，所述机身与所述正向运行部固定连接，所述闭环绳索运动时，驱动所述清洁单元于光伏阵列上移动，同时驱动所述滚刷旋转，完成对光伏阵列的清扫。

优选地，所述清洁机器人还包含托架和导向轮，所述托架设置在光伏阵列的拐角上，所述导向轮安装在托架上，所述闭环绳索安装在导向轮上。

优选地，所述驱动模块包含电机和控制电路，所述电机的输出轴与所述闭环绳索传动连接，所述控制电路检测电机状态和所述清洁单元的行程。

优选地，所述滚刷与所述反向运行部传动连接，具体为，所述滚刷上设置有驱动轮，所述驱动轮绕设在所述反向运行部上。

优选地，所述滚刷包括滚轴和滚筒刷，所述滚筒刷固定在所述滚轴上，所述驱动轮安装在所述滚轴上。

优选地，所述清洁单元上设置无动力的从动轮，使所述清洁单元在光伏阵列表面平稳行走。

优选地，所述机身的两端或一端设置限位轮，所述限位轮沿着光伏阵列上下两侧的外边沿行走，使所述清洁单元保持正确的行走姿态。

一种对上述的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人进行控制的方法，包括如下步骤：

S1，通过清洁机器人初始运行状态，确定如下的条件：当驱动单元驱动清洁单元运动到光伏阵列末端时，电机的电流突然增大到阈值，并记录光伏阵列的长度；

S2，清洁机器人在使用过程中，如果控制电路检测到电机电流突然增大到阈值，并且清洁单元的行程与光伏阵列的长度接近，则认定本次清扫执行完毕，如果电机电流突然增大到阈值，但清洁单元的行程明显小于光伏组件的长度，则认定遇到路障，继续执行清扫命令；如果继续执行清扫命令后，电机电流仍然增大到阈值，清洁单元的行程明显小于光伏阵列的长度，则再次认定遇到路障，反复数次后，则认定该路障无法通过，清洁机器人执行返航命令，并发出告警信号；如果清洁单元的行程大于光伏阵列的长度，则认定闭环绳索打滑；如果清洁单元的行程远大于光伏阵列的长度，则认定闭环绳索严重打滑，发出故障信号。

本发明的有益效果是：本发明提供的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，包括驱动单元和清洁单元；所述驱动单元包括闭环绳索和驱动模块，所述驱动模块牵引所述闭环绳索运动；所述清洁单元包括滚刷和机身，所述滚刷可转动的安装在所述机身中，所述滚刷与所述闭环绳索的反向运行部传动连接，所述机身与所述闭环绳索的正向运行部固定连接，所述闭环绳索运动时，通过机身带动清洁单元于光伏阵列上移动，同时驱动滚刷旋转，完成对光伏阵列的清扫。所以，本发明采用柔性驱动实现清洁单元和驱动单元的分离，以及滚刷的旋转，可以大幅度提高清洁效果和降低运动部分的重量，减少驱动能量消耗，节约了能源。另外，电机等固定部分可采用组件供电或交流供电，不需要采用电池和自带光伏组件供电，提高了供电可靠性和设备运行可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人的结构示意图；

图2是本发明提供的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人的控制流程示意图。

图中，各符号的含义如下：

1电机、2驱动轮、3闭环绳索、4滚刷、5机身、6限位轮、7光伏阵列、8托架、9导向轮、10从动轮、11控制电路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，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方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，包括驱动单元和清洁单元；

所述驱动单元包括闭环绳索3和驱动模块，所述闭环绳索3是单个绳索沿光伏阵列周边绕行后折返至原点，形成的闭环结构，所述驱动模块与所述闭环绳索3的一端连接，并牵引其运动，使得闭环绳索3在光伏阵列7周边按照运行方向形成正向运行部和反向运行部；

所述清洁单元包括滚刷4和机身5，所述滚刷4可转动的安装在所述机身5中，所述滚刷4与所述反向运行部传动连接，所述机身5与所述正向运行部固定连接，所述闭环绳索3运动时，驱动所述清洁单元于光伏阵列7上移动，同时驱动所述滚刷4旋转，完成对光伏阵列7的清扫。

上述结构的清洁机器人，其工作原理为：

在使用过程中，启动驱动模块，则驱动模块会带动闭环绳索运动，闭环绳索在运动过程中，按照其运行方向可分为正向运行部和反向运行部，比如，向前运行的绳索为正向运行部，则向后运行的绳索为反向运行部。

在上述结构中，由于滚刷与所述反向运行部传动连接，机身与正向运行部固定连接，则在使用过程中，当正向运行部向前运行时，会拉动与其固定连接的机身向前运行，进而拉动整体的清洁单元向前运行，而滚刷作为清洁单元的一部分，则滚刷会通过闭环绳索对机身的拉动随着机身一同向前运行；

同时，当正向运行部向前运行时，反向运行部会向后运行，反向运行部会带动与之传动连接的滚刷发生旋转，所以，在使用过程中，滚刷在向前运行的同时，自身也在发生旋转，而在旋转过程中，就完成了对下方的光伏阵列的清洁，在向前运行的过程中，就完成了对整个光伏阵列的清洁。

上述结构中，驱动单元与清洁单元分离设置，而无需将驱动单元安装在清洁单元上，而且，驱动单元中的驱动模块可以处于固定位置，在整个清洁过程中，清洁机器人的运动部分只包括清洁单元，所以，上述结构的清洁机器人采用柔性驱动，实现清洁单元和驱动单元的分离，以及滚刷的旋转，可以大幅度提高清洁效果和降低运动部分的重量，减少驱动能量消耗，节约了能源。另外，在上述结构中，只有驱动模块等固定部分需要用电，可采用组件供电或交流供电，不需要采用电池和自带光伏组件供电，提高了供电可靠性和设备运行可靠性。

本实施例中，所述清洁机器人还包含托架8和导向轮9，所述托架8设置在光伏阵列7的拐角上，所述导向轮9安装在托架8上，所述闭环绳索3安装在导向轮9上。

采用上述结构，能够保证闭环绳索能够有支撑的绕行在光伏阵列的四周，而且能够在导向轮的作用下运行顺畅。

本发明实施例中，所述驱动模块包含电机1和控制电路11，所述电机1的输出轴与所述闭环绳索3传动连接，所述控制电路11检测电机1状态和所述清洁单元的行程。

采用上述结构，可以通过控制电路来实现对电机的状态检测，同时，通过对清洁单元的行程检测，形成对电机的控制策略，进而能够实现对电机运行的控制。

在本发明的另一实施例中，所述滚刷4与所述反向运行部传动连接，具体为，所述滚刷4上设置有驱动轮2，所述驱动轮2绕设在所述反向运行部上。

上述结构中，通过在滚刷上设置驱动轮，并将驱动轮绕设在反向运行部上，则在使用过程中，当反向运行部运转时，闭环绳索在摩擦力的作用下，会带动绕设在其上的驱动轮旋转，则驱动轮会进而带动滚刷旋转。

另外，本实施例中，滚刷与所述反向运行部传动连接，还可以采用其他的一些结构，比如，将滚刷的轴的端头直接绕设在反向运行部上，反向运行部运动时，直接带动滚刷的轴转动，进而带动滚刷转动。

在本实施例中，所述滚刷4包括滚轴和滚筒刷，所述滚筒刷固定在所述滚轴上，所述驱动轮2安装在所述滚轴上。

其中，驱动轮可以安装在滚轴的一端，也可以安装在滚轴的两端。

本实施例中，所述清洁单元上设置无动力的从动轮10，使所述清洁单元在光伏阵列7表面平稳行走。

本发明的一个优选实施例中，所述机身的两端或一端设置限位轮6，所述限位轮6沿着光伏阵列7上下两侧的外边沿行走，使所述清洁单元保持正确的行走姿态。

在上述结构中，通过设置从动轮，可以使得清洁单元的行走更加平稳。通过设置限位轮，可以用于控制清洁单元的行走姿态。

实施例二

如图2所示，本发明实施例提供了一种对实施例一所述的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人进行控制的方法，包括如下步骤：

S1，通过清洁机器人初始运行状态，确定如下的条件：当驱动单元驱动清洁单元运动到光伏阵列末端时，电机的电流突然增大到阈值，并记录光伏阵列的长度；

S2，清洁机器人在使用过程中，如果控制电路检测到电机电流突然增大到阈值，并且清洁单元的行程与光伏阵列的长度接近，则认定本次清扫执行完毕，如果电机电流突然增大到阈值，但清洁单元的行程明显小于光伏组件的长度，则认定遇到路障，继续执行清扫命令；如果继续执行清扫命令后，电机电流仍然增大到阈值，清洁单元的行程明显小于光伏阵列的长度，则再次认定遇到路障，反复数次后，则认定该路障无法通过，清洁机器人执行返航命令，并发出告警信号；如果清洁单元的行程大于光伏阵列的长度，则认定闭环绳索打滑；如果清洁单元的行程远大于光伏阵列的长度，则认定闭环绳索严重打滑，发出故障信号。

其中，可转动的柔性驱动光伏清洁机器人的结构和工作过程可参见实施例一的描述，在此不再赘述。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明提供的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，包括驱动单元和清洁单元；所述驱动单元包括闭环绳索和驱动模块，所述驱动模块牵引所述闭环绳索运动；所述清洁单元包括滚刷和机身，所述滚刷可转动的安装在所述机身中，所述滚刷与所述闭环绳索的反向运行部传动连接，所述机身与所述闭环绳索的正向运行部固定连接，所述闭环绳索运动时，通过机身带动清洁单元于光伏阵列上移动，同时驱动滚刷旋转，完成对光伏阵列的清扫。所以，本发明采用柔性驱动实现清洁单元和驱动单元的分离，以及滚刷的旋转，可以大幅度提高清洁效果和降低运动部分的重量，减少驱动能量消耗，节约了能源。另外，电机等固定部分可采用组件供电或交流供电，不需要采用电池和自动光伏组件供电，提高了供电可靠性和设备运行可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，其特征在于，包括驱动单元和清洁单元；

所述驱动单元包括闭环绳索和驱动模块，所述闭环绳索是单个绳索沿光伏阵列周边绕行后折返至原点，形成的闭环结构，所述驱动模块与所述闭环绳索的一端连接，并牵引其运动，使得闭环绳索在光伏阵列周边按照运行方向形成正向运行部和反向运行部；

所述清洁单元包括滚刷和机身，所述滚刷可转动的安装在所述机身中，所述滚刷与所述反向运行部传动连接，所述机身与所述正向运行部固定连接，所述闭环绳索运动时，驱动所述清洁单元于光伏阵列上移动，同时驱动所述滚刷旋转，完成对光伏阵列的清扫。

2.根据权利要求1所述的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包含托架和导向轮，所述托架设置在光伏阵列的拐角上，所述导向轮安装在托架上，所述闭环绳索安装在导向轮上。

3.根据权利要求1所述的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，其特征在于，所述驱动模块包含电机和控制电路，所述电机的输出轴与所述闭环绳索传动连接，所述控制电路检测电机状态和所述清洁单元的行程。

4.根据权利要求1所述的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，其特征在于，所述滚刷与所述反向运行部传动连接，具体为，所述滚刷上设置有驱动轮，所述驱动轮绕设在所述反向运行部上。

5.根据权利要求4所述的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，其特征在于，所述滚刷包括滚轴和滚筒刷，所述滚筒刷固定在所述滚轴上，所述驱动轮安装在所述滚轴上。

6.根据权利要求1所述的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，其特征在于，所述清洁单元上设置无动力的从动轮，使所述清洁单元在光伏阵列表面平稳行走。

7.根据权利要求1所述的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人，其特征在于，所述机身的两端或一端设置限位轮，所述限位轮沿着光伏阵列上下两侧的外边沿行走，使所述清洁单元保持正确的行走姿态。

8.一种对权利要求1-7任一项所述的可转动的柔性驱动光伏清洁机器人进行控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，通过清洁机器人初始运行状态，确定如下的条件：当驱动单元驱动清洁单元运动到光伏阵列末端时，电机的电流突然增大到阈值，并记录光伏阵列的长度；

S2，清洁机器人在使用过程中，如果控制电路检测到电机电流突然增大到阈值，并且清洁单元的行程与光伏阵列的长度接近，则认定本次清扫执行完毕，如果电机电流突然增大到阈值，但清洁单元的行程明显小于光伏组件的长度，则认定遇到路障，继续执行清扫命令；如果继续执行清扫命令后，电机电流仍然增大到阈值，清洁单元的行程明显小于光伏阵列的长度，则再次认定遇到路障，反复数次后，则认定该路障无法通过，清洁机器人执行返航命令，并发出告警信号；如果清洁单元的行程大于光伏阵列的长度，则认定闭环绳索打滑；如果清洁单元的行程远大于光伏阵列的长度，则认定闭环绳索严重打滑，发出故障信号。