CN109365462B - 光伏板清扫机器人及其控制方法 - Google Patents

光伏板清扫机器人及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了光伏板清扫机器人及其控制方法，该光伏板清扫机器人用于在电机驱动下沿光伏板左右边框行走，光伏板清扫机器人上设置有第一控制单元和一测距传感器；所述测距传感器安装在光伏板清扫机器人左侧壁上正对光伏板左侧壁的位置上，用于测量本测距传感器与光伏板左侧壁的间距；或者，所述测距传感器安装在光伏板清扫机器人右侧壁上正对光伏板右侧壁的位置上，用于测量本测距传感器与光伏板右侧壁的间距；所述第一控制单元用于判断所述测距传感器反馈的测量值是否超出第一预设范围，若是，判定光伏板清扫机器人发生偏斜，从而实现了实时检测光伏板清扫机器人是否偏斜，便于及时纠偏。

Description

光伏板清扫机器人及其控制方法
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，更具体地说，涉及光伏板清扫机器人及其控制方法。
背景技术
光伏板清扫机器人在电机驱动下沿光伏板左右边框行走，其俯视图如图1所示。但在行走过程中光伏板清扫机器人难免出现偏斜，如图2所示。
光伏板清扫机器人的左右边缘垂直向下延伸形成有左右侧壁，左侧壁、右侧壁上各安装有一前一后两个限位装置(例如限位轮，图2中用附图标记“1”表示限位轮)，其作用是使偏斜后的光伏板清扫机器人的行走方向仍保持与偏斜前一致(参见图1和图2中示出的箭头方向)，从而阻挡光伏板清扫机器人从光伏板上掉落，但这同时也会带来光伏板清扫机器人行走阻力变大、越障能力下降等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了光伏板清扫机器人及其控制方法，以实时检测光伏板清扫机器人是否偏斜，便于及时纠偏。
一种光伏板清扫机器人，用于在电机驱动下沿光伏板左右边框行走，该光伏板清扫机器人上设置有第一控制单元和一测距传感器；
所述测距传感器安装在光伏板清扫机器人左侧壁上正对光伏板左侧壁的位置上，用于测量本测距传感器与光伏板左侧壁的间距；或者，所述测距传感器安装在光伏板清扫机器人右侧壁上正对光伏板右侧壁的位置上，用于测量本测距传感器与光伏板右侧壁的间距；
所述第一控制单元用于判断所述测距传感器反馈的测量值是否超出第一预设范围，若是，判定光伏板清扫机器人发生偏斜。
可选的，光伏板清扫机器人采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动底盘左侧的行走轮、右侧电机驱动底盘右侧的行走轮；
所述第一控制单元还用于在光伏板清扫机器人发生偏斜时，根据所述测距传感器反馈的测量值来调节相应电机的转速，实现自动纠偏。
一种光伏板清扫机器人，用于在电机驱动下沿光伏板左右边框行走，该光伏板清扫机器人上设置有第二控制单元和两个测距传感器；
所述两个测距传感器安装在光伏板清扫机器人左侧壁上正对光伏板左侧壁的位置上、并且所述两个测距传感器沿光伏板清扫机器人的行走方向一前一后对称分布在光伏板清扫机器人左侧壁上，用于测量本测距传感器与光伏板左侧壁的间距；或者，所述两个测距传感器安装在光伏板清扫机器人右侧壁上正对光伏板右侧壁的位置上、并且所述两个测距传感器沿光伏板清扫机器人的行走方向一前一后对称分布在光伏板清扫机器人右侧壁上，用于测量本测距传感器与光伏板右侧壁的间距；
所述第二控制单元用于判断所述两个测距传感器反馈的测量值之差是否超出第二预设范围，若是，判定光伏板清扫机器人发生偏斜。
可选的，光伏板清扫机器人采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动底盘左侧的行走轮、右侧电机驱动底盘右侧的行走轮；
所述第二控制单元还用于在光伏板清扫机器人发生偏斜时，根据所述两个测距传感器反馈的测量值之差来调节相应电机的转速，实现自动纠偏。
可选的，所述调节相应电机的转速具体为采用分段控制算法调节相应电机的转速。
可选的，所述测距传感器为超声波测距传感器或红外测距传感器。
一种光伏板清扫机器人控制方法，应用于上述公开的设置有第一控制单元和一测距传感器的光伏板清扫机器人，所述控制方法包括：
判断光伏板清扫机器人上的测距传感器反馈的测量值是否超出第一预设范围；
若是，判定光伏板清扫机器人发生偏斜。
可选的，光伏板清扫机器人采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动底盘左侧的行走轮、右侧电机驱动底盘右侧的行走轮；
所述判定光伏板清扫机器人发生偏斜后，所述控制方法还包括：根据所述测距传感器反馈的测量值来调节相应电机的转速，实现自动纠偏。
一种光伏板清扫机器人控制方法，其特征在于，应用于上述公开的设置有第二控制单元和两个测距传感器的光伏板清扫机器人，所述控制方法包括：
判断光伏板清扫机器人上的两个测距传感器反馈的测量值之差是否超出第二预设范围；
若是，判定光伏板清扫机器人发生偏斜。
可选的，光伏板清扫机器人采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动底盘左侧的行走轮、右侧电机驱动底盘右侧的行走轮；
所述判定光伏板清扫机器人发生偏斜后，所述控制方法还包括：根据所述两个测距传感器反馈的测量值之差来调节相应电机的转速，实现自动纠偏。
从上述的技术方案可以看出，由于光伏板清扫机器人一旦发生偏斜，测距传感器到光伏板左侧壁(或右侧壁)的距离就会发生改变，因此本发明通过分析其距离变化判断光伏板清扫机器人是否偏斜，方便了工作人员实时了解是否发生偏斜并及时展开纠偏工作。
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为现有技术公开的一种光伏板清扫机器人未发生偏斜时的俯视示意图；
图2为现有技术公开的一种光伏板清扫机器人发生偏斜时的俯视示意图；
图3为本发明实施例公开的一种光伏板清扫机器人发生偏斜时的俯视示意图；
图4为本发明实施例公开的一种光伏板清扫机器人发生偏斜时的俯视示意图；
图5为本发明实施例公开的一种光伏板清扫机器人控制方法流程图；
图6为本发明实施例公开的又一种光伏板清扫机器人控制方法流程图；
图7为本发明实施例公开的又一种光伏板清扫机器人控制方法流程图；
图8为本发明实施例公开的又一种光伏板清扫机器人控制方法流程图。
具体实施方式
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。
本发明实施例公开的光伏板清扫机器人是在图1的基础上进行改进得到，其俯视图如图3或图4所示，现描述如下：
光伏板清扫机器人100的底盘上安装有四个行走轮，当然如果光伏板清扫机器人100的底盘太宽太长，则也可以安装更多个行走轮。光伏板清扫机器人100在行走过程中难免出现偏斜，例如，光伏板清扫机器人100采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动沿光伏板左边框行走的行走轮、右侧电机驱动沿光伏板右边框行走的行走轮，在光伏板清扫机器人100直线行走过程中，两侧电机转速不一致带来的累计误差会导致光伏板清扫机器人100发生偏斜。
光伏板清扫机器人100底盘的左右侧边缘垂直向下延伸形成有左右侧壁，左侧壁、右侧壁上各安装有一前一后两个限位装置(例如限位轮，图3中仍用附图标记“1”表示限位轮)。限位装置的存在，能够使偏斜后的光伏板清扫机器人100的行走方向仍保持与偏斜前一致，从而阻挡光伏板清扫机器人100从光伏板上掉落，但同时也会造成光伏板清扫机器人行走阻力变大、越障能力下降。
为方便实时纠正光伏板清扫机器人100的行走姿态，本发明实施例在光伏板清扫机器人100上增设了第一控制单元和一测距传感器101，如图3所示。测距传感器101安装在光伏板清扫机器人100左侧壁(或右侧壁)上正对光伏板左侧壁(或右侧壁)的位置上，用于测量本测距传感器与光伏板左侧壁(或右侧壁)的间距。
光伏板清扫机器人100在电机驱动下沿光伏板左右边框行走过程中，如果光伏板清扫机器人100未发生偏斜，则对于光伏板清扫机器人100左侧壁(或右侧壁)上正对光伏板左侧壁(或右侧壁)的任一点来说，其到光伏板左侧壁(或右侧壁)的距离始终为一定值a；而如果光伏板清扫机器人100发生偏斜，则该点到光伏板左侧壁(或右侧壁)的距离将发生改变，而且距离改变越大，说明偏斜角度越大。对此，利用所述第一控制单元判断测距传感器101反馈的测量值是否超出第一预设范围，若超过，视为测距传感器101到光伏板左侧壁(或右侧壁)的距离已偏离该定值a，此时判定光伏板清扫机器人发生偏斜，从而方便了工作人员实时了解是否出现偏斜并及时展开纠偏工作。
可选的，当光伏板清扫机器人100采用双侧电机独立驱动方式时，可通过调节相应电机转速来实现自动纠偏，例如：如果是光伏板清扫机器人100左侧前偏，就减小左侧电机转速或增大右侧电机转速，如果是光伏板清扫机器人100右侧前偏，就减小右侧电机转速或增大左侧电机转速。对应的，所述第一控制单元还用于在光伏板清扫机器人100发生偏斜时，根据测距传感器101反馈的测量值来调节相应电机的转速，实现自动纠偏。
其中需要说明的是，测距传感器101反馈的测量值大小只能反映是否偏斜和偏斜角度的大小，并不能反映偏斜方向，即不能反映光伏板清扫机器人100是左侧前偏还是右侧前偏，因此所述第一控制单元在自动纠偏时，可以默认以光伏板清扫机器人100左侧前偏进行纠偏，如果通过纠偏发现测距传感器101反馈的测量值逐渐趋近该定值a，说明默认偏斜方向正是实际偏斜方向，此时继续纠偏；而如果通过纠偏发现测距传感器101反馈的测量值更加偏离该定值a，说明默认偏斜方向与实际偏斜方向相反，此时针对光伏板清扫机器人100右侧前偏重新进行纠偏。当然，所述第一控制单元在自动纠偏时，也可以默认以光伏板清扫机器人100右侧前偏进行纠偏，如果通过纠偏发现测距传感器101反馈的测量值更加偏离该定值a，则针对光伏板清扫机器人100左侧前偏重新进行纠偏。
可选的，假设光伏板清扫机器人100的左侧壁(或右侧壁)为矩形面，则本实施例推荐将测距传感器101的安装位置进一步限定在光伏板清扫机器人的左侧壁(或右侧壁)下边沿的中垂线上，因为相对于其他位置，在相同倾斜角度下，该位置与光伏板左侧壁(或右侧壁)的距离变化最大，测距传感器101测量值前后变化更大，便于检测。
或者，为方便实时纠正光伏板清扫机器人100的行走姿态，也可以在光伏板清扫机器人100上增设第二控制单元和两个测距传感器102，如图4所示。这两个测距传感器安装在光伏板清扫机器人100左侧壁(或右侧壁)上正对光伏板左侧壁(或右侧壁)的位置上、并且这两个测距传感器沿光伏板清扫机器人100的行走方向一前一后对称分布在光伏板清扫机器人100左侧壁(或右侧壁)上，用于测量本测距传感器与光伏板左侧壁(或右侧壁)的间距。其中，以光伏板清扫机器人100的左侧壁(或右侧壁)为矩形面为例，则这两个测距传感器沿光伏板清扫机器人100的行走方向一前一后对称分布在光伏板清扫机器人100左侧壁(或右侧壁)上，可以这样理解：这两个测距传感器的连线平行于光伏板清扫机器人100的左侧壁(或右侧壁)下边沿，并且这两个测距传感器的安装位置到光伏板清扫机器人100的左侧壁(或右侧壁)下边沿的中垂线的距离相等。
光伏板清扫机器人100在电机驱动下沿光伏板左右边框行走过程中，如果光伏板清扫机器人100未发生偏斜，则这两个测距传感器的测量值之差为0；而如果光伏板清扫机器人100发生偏斜，则这两个测距传感器的测量值会向相反方向改变，即这两个测距传感器的测量值之差将发生改变，而且这两个测距传感器的测量值之差的绝对值越大，说明偏斜角度越大，另外这两个测距传感器的测量值的大小对比能够反映偏斜方向。对此，利用所述第二控制单元判断这测距传感器反馈的测量值之差是否超出第二预设范围，若是，视为这测距传感器反馈的测量值之差不再等于0，此时判定光伏板清扫机器人发生偏斜，从而方便了工作人员实时了解是否出现偏斜并及时展开纠偏工作。
可选的，当光伏板清扫机器人100采用双侧电机独立驱动方式时，所述第二控制单元还用于在光伏板清扫机器人100发生偏斜时，根据这两个测距传感器反馈的测量值之差来调节相应电机的转速，实现自动纠偏。并且，由于这两个测距传感器的测量值的大小对比能够反映偏斜方向(以这两个测距传感器安装在光伏板清扫机器人100右侧壁上为例，如果位置在前的测量传感器的测量值大于位置在后的测量传感器的测量值，说明是光伏板清扫机器人100左侧前偏；如果位置在后的测量传感器的测量值大于位置在前的测量传感器的测量值，说明是光伏板清扫机器人100右侧前偏)，因此所述第二控制单元可直接针对光伏板清扫机器人100的实际偏斜方向进行纠偏，从而比图3对应的技术方案实现更快速纠偏。再者，测距传感器因光照、雾霾、灰尘等环境因素影响其反馈值可能偏离实际值，若直接以其反馈值判断偏斜，容易造成误判，而以两测距传感器的反馈值之差判断偏斜，则能尽可能减小环境因素影响。
可选的，对于上述公开的任一种技术方案，在纠偏过程中，可采用分段控制算法，例如分段比例(P)算法或分段比例微分(PD)算法等来调节电机转速。以采用分段比例(P)算法为例，比例增益的大小根据偏斜角度的大小设置，偏斜角度越大，比例增益设置的越大，偏斜角度越小，比例增益设置的越小，以实现分段比例纠偏，从而避免在相应转速段下因比例增益设置过大引起调节过程震荡或因比例增益设置过小使得调节时间过长。
可选的，对于上述公开的任一种技术方案，所述测距传感器可以采用超声波测距传感器或红外测距传感器，并不局限。
其中需要说明的是，上述公开的任一种技术方案中所述的测距传感器，可以是单个独立的测距传感器电子元件，也可以是多个测距传感器电子元件的集合。如果是后者的话，则该测距传感器的测量值指的是所述多个测距传感器电子元件的测量值的平均值。
由上述描述可以看出，由于光伏板清扫机器人一旦发生偏斜，测距传感器到光伏板左侧壁(或右侧壁)的距离就会发生改变，因此本实施例通过分析其距离变化判断光伏板清扫机器人是否偏斜，方便了工作人员实时了解是否出现偏斜并及时展开纠偏工作。
与图3所示产品实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种光伏板清扫机器人控制方法，如图5所示，包括：
步骤S01：判断光伏板清扫机器人上的测距传感器反馈的测量值是否超出第一预设范围；若是，进入步骤S02；若否，返回步骤S01；
步骤S02：判定光伏板清扫机器人发生偏斜。
可选的，光伏板清扫机器人采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动底盘左侧的行走轮、右侧电机驱动底盘右侧的行走轮；对应的，如图6所示，本发明实施例还公开了又一种光伏板清扫机器人控制方法，包括：
步骤S01：判断光伏板清扫机器人上的测距传感器反馈的测量值是否超出第一预设范围；若是，进入步骤S02；若否，返回步骤S01；
步骤S02：判定光伏板清扫机器人发生偏斜；
步骤S03：根据所述测距传感器反馈的测量值来调节相应电机的转速，实现自动纠偏。
与图4所示产品实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种光伏板清扫机器人控制方法，如图7所示，包括：
步骤S11：判断光伏板清扫机器人上的两个测距传感器反馈的测量值之差是否超出第二预设范围；若是，进入步骤S12；若否，返回步骤S11；
步骤S12：判定光伏板清扫机器人发生偏斜。
可选的，光伏板清扫机器人采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动底盘左侧的行走轮、右侧电机驱动底盘右侧的行走轮；对应的，如图8所示，本发明实施例还公开了又一种光伏板清扫机器人控制方法，包括：
步骤S11：判断光伏板清扫机器人上的两个测距传感器反馈的测量值之差是否超出第二预设范围；若是，进入步骤S12；若否，返回步骤S11；
步骤S12：判定光伏板清扫机器人发生偏斜。
步骤S13：根据所述两个测距传感器反馈的测量值之差来调节相应电机的转速，实现自动纠偏。
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。对于实施例公开的方法而言，由于其与光伏板清扫机器人产品实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见产品部分说明即可。
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实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例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 (5)

1.一种光伏板清扫机器人，用于在电机驱动下沿光伏板左右边框行走，其特征在于，光伏板清扫机器人上设置有第一控制单元和一测距传感器；
所述测距传感器安装在光伏板清扫机器人左侧壁上正对光伏板左侧壁的位置上，用于测量本测距传感器与光伏板左侧壁的间距；或者，所述测距传感器安装在光伏板清扫机器人右侧壁上正对光伏板右侧壁的位置上，用于测量本测距传感器与光伏板右侧壁的间距；
所述第一控制单元用于判断所述测距传感器反馈的测量值是否超出第一预设范围，若是，判定光伏板清扫机器人发生偏斜；
光伏板清扫机器人采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动底盘左侧的行走轮、右侧电机驱动底盘右侧的行走轮；
所述第一控制单元还用于在光伏板清扫机器人发生偏斜时，根据所述测距传感器反馈的测量值来调节相应电机的转速，实现自动纠偏；
所述调节相应电机的转速具体为采用分段控制算法调节相应电机的转速；所述分段控制算法下的比例增益的大小根据偏斜角度的大小设置，偏斜角度越大，比例增益设置的越大，偏斜角度越小，比例增益设置的越小。
2.一种光伏板清扫机器人，用于在电机驱动下沿光伏板左右边框行走，其特征在于，光伏板清扫机器人上设置有第二控制单元和两个测距传感器；
所述两个测距传感器安装在光伏板清扫机器人左侧壁上正对光伏板左侧壁的位置上、并且所述两个测距传感器沿光伏板清扫机器人的行走方向一前一后对称分布在光伏板清扫机器人左侧壁上，用于测量本测距传感器与光伏板左侧壁的间距；或者，所述两个测距传感器安装在光伏板清扫机器人右侧壁上正对光伏板右侧壁的位置上、并且所述两个测距传感器沿光伏板清扫机器人的行走方向一前一后对称分布在光伏板清扫机器人右侧壁上，用于测量本测距传感器与光伏板右侧壁的间距；
所述第二控制单元用于判断所述两个测距传感器反馈的测量值之差是否超出第二预设范围，若是，判定光伏板清扫机器人发生偏斜；
光伏板清扫机器人采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动底盘左侧的行走轮、右侧电机驱动底盘右侧的行走轮；
所述第二控制单元还用于在光伏板清扫机器人发生偏斜时，根据所述两个测距传感器反馈的测量值之差来调节相应电机的转速，实现自动纠偏；
所述调节相应电机的转速具体为采用分段控制算法调节相应电机的转速；所述分段控制算法下的比例增益的大小根据偏斜角度的大小设置，偏斜角度越大，比例增益设置的越大，偏斜角度越小，比例增益设置的越小。
3.根据权利要求1或2所述的光伏板清扫机器人，其特征在于，所述测距传感器为超声波测距传感器或红外测距传感器。
4.一种光伏板清扫机器人控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的光伏板清扫机器人，所述控制方法包括：
判断光伏板清扫机器人上的测距传感器反馈的测量值是否超出第一预设范围；
若是，判定光伏板清扫机器人发生偏斜；
光伏板清扫机器人采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动底盘左侧的行走轮、右侧电机驱动底盘右侧的行走轮；
所述判定光伏板清扫机器人发生偏斜后，所述控制方法还包括：根据所述测距传感器反馈的测量值来调节相应电机的转速，实现自动纠偏；
所述调节相应电机的转速具体为采用分段控制算法调节相应电机的转速；所述分段控制算法下的比例增益的大小根据偏斜角度的大小设置，偏斜角度越大，比例增益设置的越大，偏斜角度越小，比例增益设置的越小。
5.一种光伏板清扫机器人控制方法，其特征在于，应用于权利要求2所述的光伏板清扫机器人，所述控制方法包括：
判断光伏板清扫机器人上的两个测距传感器反馈的测量值之差是否超出第二预设范围；
若是，判定光伏板清扫机器人发生偏斜；
光伏板清扫机器人采用双侧电机独立驱动方式，左侧电机驱动底盘左侧的行走轮、右侧电机驱动底盘右侧的行走轮；
所述判定光伏板清扫机器人发生偏斜后，所述控制方法还包括：根据所述两个测距传感器反馈的测量值之差来调节相应电机的转速，实现自动纠偏；
所述调节相应电机的转速具体为采用分段控制算法调节相应电机的转速；所述分段控制算法下的比例增益的大小根据偏斜角度的大小设置，偏斜角度越大，比例增益设置的越大，偏斜角度越小，比例增益设置的越小。
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