CN109433697A - 一种节水型太阳能电池板清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明一种节水型太阳能电池板清洁机器人，涉及太阳能电池板的清洁装置，由引导系统、清洁系统、水处理系统和传感控制系统组成。本发明能够对太阳能电池板进行自动化清洁作业，可以对清洁完的污水进行回收净化再利用，也具备一定雨水收集功能，同时可以对清洁用水加热，提高清洁效率。本发明设置有水温保持系统保证各存水单元离室外的低温环境，避免结冰，同时还设置有管路排空系统，保证各外露管路在温度低于零度时不存水，不结冰，使本发明可以在零度以下的环境中进行清洁作业。本发明设置有温度监测系统，对比太阳能电池板的温度自动调节清洁水的温度，避免太阳能电池板在清洁过程中因受热不均碎裂。

Description

一种节水型太阳能电池板清洁机器人

技术领域

本发明的技术方案涉及太阳能电池板的清洁装置，具体地说是一种节水型太阳能电池板清洁机器人。

背景技术

近年来，太阳能发电技术大规模发展，其中太阳能电池板用于发电，广泛的安装在荒山、野外等环境，绝大多数的安装环境都是露天安装，由于空气中尘土的沉降等原因太阳能电池板表面经常会有积尘，积尘使太阳能电池板对太阳光的吸收，进而影响太阳能电池板的效率，及时清洁太阳能电池板表面的积尘，有利于提高太阳能电池板的发电效率。布置在荒山、野外的太阳能电池板由于交通不便，水源缺乏，冬季低温等原因，很难保得到有效的清洁，通过节水型清洁机器人自动清洁太阳能电池板，可以很好的结局这类问题，同时降低人工劳动强度。CN205725619U公开了一种光伏板清洁机器人，包括行走装置和车架和清洁辊等，该机器人可以对排列整齐的光伏板材进行自动化清洁，但是，该技术也存在行走轮直接附着在电池板板上对电池板有损伤隐患的问题，另外该技术设计了许多清洁盘，也不利于维护和更换，同时该设备还缺乏高效的水处理系统。

总之，现有技术产品不能很好的解决太阳能电池板清洁的技术问题，特别是节水清洁和低温环境下清洁的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种节水型太阳能电池板清洁机器人，能够对太阳能电池板进行自动化清洁作业，可以对清洁完的污水进行回收净化再利用，也具备一定雨水收集功能，同时可以对清洁用水加热，用热水清洁，提高清洁效率并实现低温环境下的清洁作业。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案包括一种节水型太阳能电池板清洁机器人，由引导系统、清洁系统、水处理系统和传感控制系统组成；

进一步的，引导系统包括：基架、导轨、倒角、电机、皮带、链轮A、皮带轮、链条、链轮B、定位凸出、太阳能电池板、太阳能电池板支架；其中，太阳能电池板通过太阳能电池板支架固定在基架上成横排摆放，每块太阳能电池板的上方设计有定位凸出，定位凸出的2个侧面都设置有倒角，导轨设计为2条，分别固定在基架上并位于太阳能电池板的上下侧，链轮A和链轮B水平设置在一排太阳能电池板的左右两侧并高于太阳能电池板，链轮A和链轮B由封闭链条连接，链条与清洁系统连接，链轮A和皮带轮同轴固定连接，电机通过皮带带动皮带轮；

进一步的，清洁系统包括：导轮、电磁铁、清洁系统支架、引导槽、刮条、压杆、滑块、自复位扳柄、直线电机轴、出水口、直线电机、弹簧、滚轮、滚轮下层导轨、滚轮导轨倒角、滚轮上层导轨、中间导轨；其中，清洁系统支架与太阳能电池板平行设置，清洁系统支架中央设置有纵向的中间导轨，导轮设计有4个且分别连接在清洁系统支架的四角，导轮贴合在导轨的正上方，电磁铁设置有4块且分别固定在清洁系统支架的四角位于导轮的外侧，电磁铁的吸合面正对着导轨的前面，电磁铁的吸合面形状设置为与导轨的前表面相啮合的形状，直线电机轴设置在中间导轨的正上方且平行于中间导轨，直线电机连接在直线电机轴上，滑块嵌套在中间导轨上并与直线电机固定连接，滑块后方固定连接有引导槽，引导槽内设置有刮条，刮条可以在引导槽内上下滑动，刮条的前方固定连接有压杆，刮条的下端设计为“V”形并可与太阳能电池板贴合，刮条的上端连接有弹簧，弹簧处于压缩状态，弹簧另一端连接有滚轮，滚轮下层导轨设置在清洁系统支架上位于直线电机轴的正上方且与直线电机轴平行，滚轮上层导轨设置在清洁系统支架上位于直线电机轴的正上方且也与直线电机轴平行，滚轮上层导轨与滚轮下层导轨之间通过滚轮导轨倒角连接，滚轮导轨倒角与滚轮上层导轨之间留有缝隙，滚轮导轨倒角具有一定的弹性，刮条和弹簧可以随着引导槽在滑块的带动下沿中间导轨方向移动，移动过程中滚轮沿着滚轮上层导轨、滚轮导轨倒角和滚轮下层导轨运动，滑块的前方固定连接有出水口，出水口正对太阳能电池板，出水口另一端连接出水管末段，出水口上设置有自复位扳柄，出水口由自复位扳柄控制其开闭，自复位扳柄的末端位于压杆末端的正下方并与压杆末端紧密接触，当滚轮运动到滚轮上层导轨的位置时，弹簧的弹力小于自复位扳柄的恢复力，当滚轮运动到滚轮下层导轨的位置时，弹簧的弹力大于自复位扳柄的恢复力；

进一步的，水处理系统包括：回收水槽、排污管A、电池阀A、多层过滤器、回收水箱、真空泵A、热水泵、溢流阀、回流水管、热水箱、保温层、内循环水管、电池阀B、冷水泵、冷水池、加水管、地坪线保温层、挡尘板、上水管、下水管、太阳能加热器水罐、太阳能加热器、出水管末段、出水管弯道、水管拖链、出水管水平段、出水管垂直段、“V”形回收口、回收水管、真空泵B、电热丝、手动阀A、滤水管、排污管C、手动阀C、电池阀D、电池阀C、手动阀B、排污管B；其中，太阳能加热器安装机架上，位于地坪线上面，地坪线下方设置地坪线保温层，太阳能加热器水罐位于太阳能加热器的最上面，太阳能加热器水罐顶部设置有与外界连通的气孔，太阳能加热器水罐的上部与上水管连接，上水管的另一端连接冷水泵，上水管的上部设计为倒“V”形，上水管伸入太阳能加热器水罐内部一段距离，上水管伸入太阳能加热器水罐的管路上设置有电池阀D，电池阀D位于太阳能加热器水罐内部，冷水泵位于冷水池内部下侧，冷水池位于地坪线保温层的下面，冷水池的右上部连接有加水管，加水管的另一端设置有挡尘板且位于地坪线的上面，冷水池的右下方设置有排污管C，排污管C的管路上设置有手动阀C，太阳能加热器水罐的下方连接有下水管，下水管的入水口伸入太阳能加热器水罐内一段距离，下水管伸入太阳能加热器水罐的管路上设置有电池阀C，电池阀C位于太阳能加热器水罐内部，下水管的另一端连接热水箱的右上方，热水箱位于地坪线保温层的下面，热水箱的下底面高于冷水池的上顶面，热水箱的外围设置有保温层，热水箱的上方连接有真空泵B，热水箱的左下部设置有热水泵，热水泵与出水管垂直段连接，出水管垂直段的另一端与出水管水平段连接，出水管水平段通过出水管弯道与出水管末段相连，出水管水平段、出水管弯道和出水管末段均由水管拖链托起，水管拖链一端与基架连接，水管拖链的另一端与清洁系统上的滑块连接，溢流阀的一端连接在出水管垂直段的中部，溢流阀的另一端与热水箱连接，热水箱的右下方设置有排污管B，排污管B的管路上设置有手动阀B，热水箱的下方连接有内循环水管，内循环水管的另一端与上水管连接，内循环水管的管路上设置有电池阀B，回收水箱设置在地坪线保温层的下方，回收水箱的右上方连接有真空泵A，回收水箱的左上方连接有回收水管，回收水管的另一端连接有“V”形回收口，回收水槽设置在太阳能电池板下边缘的正下方，回收水槽的左端固定在基架上，回收水槽的右端伸入“V”形回收口，回收水槽具有一定的坡度且左端高于右端，回收水槽下表面设置有电热丝，电热丝紧贴在回收水槽的下表面，回收水箱的右下方连接有滤水管，滤水管伸入回收水箱一定高度，滤水管的另一端与多层过滤器的上部连接，滤水管的管路上设置有电池阀A，多层过滤器的下表面高于冷水池的上顶面，多层过滤器的下部与回流水管的左端连接，回流水管的右端与冷水池连接，回流水管左端高于右端，回流水管具有斜度，回收水箱的左下部设置有排污管A，排污管A的管路上设置有手动阀A；

进一步的，传感控制系统包括：定位开关、水位水温一体传感器A、水位水温一体传感器B、行程开关A、非接触式温度传感器、行程开关B、温度传感器、水位水温一体传感器C、工业PLC；其中，定位开关设置在清洁系统支架的上部，定位开关的触头朝下与定位凸出等高对位设置，水位水温一体传感器A设置在冷水池内，水位水温一体传感器B设置在热水箱内，行程开关A安装在中间导轨的右端，行程开关B安装在中间导轨的左端，非接触式温度传感器安装在清洁系统支架的下表面位于太阳能电池板的正上方，水位水温一体传感器C设置在太阳能加热器水罐内部，温度传感器设置在回收水槽的下底面，控制系统由工业PLC完成。

上述一种节水型太阳能电池板清洁机器人，所述定位凸出的两侧设计有引导倒角，倒角的角度为45度。

上述一种节水型太阳能电池板清洁机器人，所述定位开关的触头设计为滚动轮。

上述一种节水型太阳能电池板清洁机器人，所述中间导轨设置为2条。

上述一种节水型太阳能电池板清洁机器人，所述回收水槽的坡度为5度。

上述一种节水型太阳能电池板清洁机器人，所述回收水槽的截面设置为半圆形。

上述一种节水型太阳能电池板清洁机器人，所述滤水管伸入回收水箱一定高度，具体高度为10厘米。

上述一种节水型太阳能电池板清洁机器人，所述中间导轨设截面计为方形。

上述一种节水型太阳能电池板清洁机器人，所用部件是本技术领域的技术人员所熟知的，均通过公知的途径获得。所述部件的连接方法是本技术领域的技术人员所能掌握的。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明一种节水型太阳能电池板清洁机器人的突出特点和显著进步是：

(1)本发明通过自动化控制技术实现了太阳能电池板的自动清洁作业，减轻了工作人员的劳动强度。

(2)本发明拥有完备的水处理系统，可以回收和净化清洁完毕的污水，也可以回收净化雨水，适应于铺设在缺水环境的太阳能电池板，如荒山环境等，一次注水长期使用。

(3)本发明设置有冷水加热系统，可以利用热水对太阳能电池板进行清洁，提高清洁效果。

(4)本发明设置有水温保持系统保证各存水单元离室外的低温环境，避免结冰，同时还设置有管路排空系统，保证各外露管路在温度低于零度时不存水，不结冰，使本发明可以在零度以下的环境中进行清洁作业。

(5)本发明设置有温度监测系统，对比太阳能电池板的温度自动调节清洁水的温度，达到合适的温度差，避免太阳能电池板在清洁过程中因受热不均碎裂。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一种节水型太阳能电池板清洁机器人的主体结构示意图。

图2为本发明一种节水型太阳能电池板清洁机器人的清洁系统示意图。

图3为本发明一种节水型太阳能电池板清洁机器人的回收水箱示意图。

图4为本发明一种节水型太阳能电池板清洁机器人的清洁系统支架结构图。

图5为本发明一种节水型太阳能电池板清洁机器人的回收水槽结构图。

图中，1.基架，2.导轨，3.电磁铁，4.导轮，5.清洁系统，6.回收水槽，7.排污管A，8.电池阀A，9.多层过滤器，10.回收水箱，11.真空泵A，12.热水泵，13.溢流阀，14.回流水管，15.热水箱，16.保温层，17.内循环水管，18.电池阀B，19.冷水泵，20.水位水温一体传感器A，21.冷水池，22.加水管，23.地坪线保温层，24.挡尘板，25.上水管，26.下水管，27.太阳能加热器水罐，28.太阳能加热器，29.倒角，30.电机，31.皮带，32.链轮A，33.皮带轮，34.链条，35.定位开关，36.链轮B,37.出水管末段，38.出水管弯道，39.定位凸出，40.太阳能电池板，41.水管拖链，42.出水管水平段，43.出水管垂直段，44.“V”形回收口，45.回收水管，46.真空泵B，47.水位水温一体传感器B，48.手动阀B，49.排污管B，50.清洁系统支架，51.太阳能电池板支架，52.引导槽，53.刮条，54.压杆，55.滑块，56.自复位扳柄，57.行程开关B，58.直线电机轴，59.出水口，60.直线电机，61.弹簧，62.滚轮，63.滚轮下层导轨，64.滚轮导轨倒角，65.滚轮上层导轨，66.非接触式温度传感器，67.电热丝，68.温度传感器，69.手动阀A，70.滤水管，71.行程开关A，72.中间导轨，73.电池阀C，74.电池阀D，75.排污管C，76.手动阀C，77.水位水温一体传感器C。

具体实施方式

图1和图2所示实施例表明，本发明一种节水型太阳能电池板清洁机器人的由引导系统、清洁系统、水处理系统和传感控制系统组成；

进一步的，引导系统包括：基架1、导轨2、倒角29、电机30、皮带31、链轮A32、皮带轮33、链条34、链轮B36、定位凸出39、太阳能电池板40、太阳能电池板支架51；其中，太阳能电池板40通过太阳能电池板支架51固定在基架1上成横排摆放，每块太阳能电池板40的上方设计有定位凸出39，为清洁系统5进行定位，以便使清洁系统5正对太阳能电池板40，定位凸出39的2个侧面都设置有倒角29，方便定位开关35滑动至定位凸出39，导轨2设计为2条，分别固定在基架1上并位于太阳能电池板40的上下侧，为清洁系统5提供引导，链轮A32和链轮B36水平设置在一排太阳能电池板40的左右两侧并高于太阳能电池板40，链轮A32和链轮B36由封闭链条34连接，链条34与清洁系统5连接，链轮A32和皮带轮33同轴固定连接，电机30通过皮带31带动皮带轮33，电机30通过带传动系统带动链传动系统，进而驱动清洁系统5沿导轨2运行；

进一步的，清洁系统5包括：导轮4、电磁铁3、清洁系统支架50、引导槽52、刮条53、压杆54、滑块55、自复位扳柄56、直线电机轴58、出水口59、直线电机60、弹簧61、滚轮62、滚轮下层导轨63、滚轮导轨倒角64、滚轮上层导轨65、中间导轨72；其中，清洁系统支架50与太阳能电池板40平行设置，导轮4设计有4个且分别连接在清洁系统支架50的四角，导轮4贴合在导轨2的正上方，电磁铁3设置有4块且分别固定在清洁系统支架50的四角位于导轮4的外侧，电磁铁3用于与导轨2吸合，提供稳定的吸力，电磁铁3的吸合面正对着导轨2的前面，电磁铁3的吸合面形状设置为与导轨2的前表面相啮合的形状，以增加吸附力，直线电机轴58设置在中间导轨72的正上方且平行于中间导轨72，为直线电机60的运行提供引导，直线电机60连接在直线电机轴58上，可沿着直线电机轴58运行，滑块55嵌套在中间导轨72上并与直线电机60固定连接，滑块55可以在直线电机60的带动下沿导轨2方向运行，滑块55后方固定连接有引导槽52，引导槽52可以随滑块55同步移动，引导槽52内设置有刮条53，刮条53可以在引导槽52内上下滑动，刮条53滑动到最下方时恰好与太阳能电池板40紧密贴合，刮条53用于剔除太阳能电池板40上的余水，刮条53滑动到最上方的时候，与太阳能电池板40脱离接触，刮条53的前方固定连接有压杆54，压杆54可以随着刮条53同步上下滑动，压杆54用来压下自复位扳柄56进而打开出水口59，刮条53的下端设计为“V”形并可与太阳能电池板40贴合，“V”形下端可以减少刮条53与太阳能电池板40的摩擦力同时保证二者贴合紧密，刮条53的上端连接有弹簧61，弹簧61处于压缩状态，对外提供弹力，使刮条53向下运动，弹簧61另一端连接有滚轮62，滚轮下层导轨63设置在清洁系统支架50上位于直线电机轴58的正上方且与直线电机轴58平行，滚轮上层导轨65设置在清洁系统支架50上位于直线电机轴58的正上方且也与直线电机轴58平行，滚轮上层导轨65与滚轮下层导轨63之间通过滚轮导轨倒角64连接，滚轮导轨倒角64与滚轮上层导轨65之间留有缝隙，滚轮导轨倒角64具有一定的弹性，滚轮上层导轨65高于滚轮下层导轨63，刮条53和弹簧61可以随着引导槽52在滑块55的带动下沿中间导轨72方向移动，移动过程中滚轮62沿着滚轮上层导轨65、滚轮导轨倒角64和滚轮下层导轨63运动，滑块55的前方固定连接有出水口59，出水口59正对太阳能电池板40，出水口59释放高压清洁水，对太阳能电池板40进行清洁，出水口59另一端连接出水管末段37，出水口59上设置有自复位扳柄56，出水口59由自复位扳柄56控制其开闭，自复位扳柄56压下时出水口59打开，自复位扳柄56复位时出水口59关闭，自复位扳柄56的末端位于压杆54末端的正下方并与压杆54末端紧密接触，压杆54可以向下压自复位扳柄56，自复位扳柄56可以向上拨动压杆54，当滚轮62运动到滚轮上层导轨65的位置时，弹簧61压缩量变小，弹簧61弹力变小，此时弹簧61的弹力小于自复位扳柄56的恢复力，自复位扳柄56向上拨动压杆54，压杆54带动刮条53向上运动，刮条53与太阳能电池板40脱离接触，当滚轮62运动到滚轮下层导轨63的位置时，弹簧61变形变大，弹簧61弹力变大，弹簧61的弹力大于自复位扳柄56的恢复力，弹簧61弹力将刮条53向下推动，刮条53与太阳能电池板40紧密接触，刮条53上的压杆54也随着刮条53一起向下移动，压杆54向下运动时恰好将自复位扳柄56向下压下，自复位扳柄56处于压下状态，将出水口59打开，出水口59释放高压清洁水，对太阳能电池板40进行清洁；

进一步的，水处理系统包括：回收水槽6、排污管A7、电池阀A8、多层过滤器9、回收水箱10、真空泵A11、热水泵12、溢流阀13、回流水管14、热水箱15、保温层16、内循环水管17、电池阀B18、冷水泵19、冷水池21、加水管22、地坪线保温层23、挡尘板24、上水管25、下水管26、太阳能加热器水罐27、太阳能加热器28、出水管末段37、出水管弯道38、水管拖链41、出水管水平段42、出水管垂直段43、“V”形回收口44、回收水管45、真空泵B46、电热丝67、手动阀A69、滤水管70、排污管C75、手动阀C76、电池阀D74、电池阀C73、手动阀B48、排污管B49；其中，太阳能加热器28安装机架上，位于地坪线上面，接受光照，对冷水进行加热，地坪线下方设置地坪线保温层23，地坪线保温层23的厚度和保温效果参考当地最低气温而设置，保证低温最低时地坪线保温层23下面的存水元器件不结冰，太阳能加热器水罐27位于太阳能加热器28的最上面，用来存水，供太阳能加热器28加热，太阳能加热器水罐27顶部设置有与外界连通的气孔，用来连通内外气压，太阳能加热器水罐27的上部与上水管25连接，上水管25的另一端连接冷水泵19，上水管25的上部设计为倒“V”形，倒“V”形结构的上水管25可以使管内的残存水在重力的作用下流出，避免有水残留管内，上水管25伸入太阳能加热器水罐27内部一段距离，上水管25伸入太阳能加热器水罐27的管路上设置有电池阀D74，电池阀D74位于太阳能加热器水罐27内部，电池阀D74可以控制上水管25的通断，电池阀D74关闭时可以防止太阳能加热器水罐27内的水蒸气进入上水管25，冷水泵19位于冷水池21内部下侧，冷水泵19可以将冷水池21内的冷水泵19入太阳能加热器水罐27内，冷水泵19停止泵水时，上水管25内的残存水可以靠重力倒流回冷水池21，冷水池21位于地坪线保温层23的下面，冷水池21的右上部连接有加水管22，加水管22的另一端设置有挡尘板24且位于地坪线的上面，挡尘板24可以阻止大颗粒的砂石进入加水管22，挡尘板24并不全部封死加水管22的入口，保留一定的通气能力，冷水池21的右下方设置有排污管C75，排污管C75的管路上设置有手动阀C76，当手动打开手动阀C76时，冷水池21最底层的水体可以经由排污管C75排出冷水池21，用来清洁冷水池21，太阳能加热器水罐27的下方连接有下水管26，下水管26的入水口伸入太阳能加热器水罐27内一段距离，下水管26伸入太阳能加热器水罐27的管路上设置有电池阀C73，电池阀C73位于太阳能加热器水罐27内部，电池阀C73可以控制下水管26的通断，下水管26的另一端连接热水箱15的右上方，太阳能加热器水罐27中的水可以经由下水管26流入热水箱15，热水箱15位于地坪线保温层23的下面，热水箱15的下底面高于冷水池21的上顶面，热水箱15的外围设置有保温层16，以防止热水箱15内的热水快速冷却，热水箱15的上方连接有真空泵B46，真空泵B46用来给热水箱15提供负压，真空泵B46还可以控制热水箱15与外界空气的通断，热水箱15的左下部设置有热水泵12，热水泵12用于将热水箱15内的热水泵12出，用来清洁太阳能电池板40，热水泵12与出水管垂直段43连接，出水管垂直段43的另一端与出水管水平段42连接，出水管水平段42通过出水管弯道38与出水管末段37相连，出水管水平段42、出水管弯道38和出水管末段37均由水管拖链41托起，水管拖链41可以引导出水管折弯并引导水管随着清洁系统5移动，水管拖链41的一端与基架1连接，水管拖链41的另一端与清洁系统5上的滑块55连接，溢流阀13的一端连接在出水管垂直段43的中部，溢流阀13的另一端与热水箱15连接，溢流阀13可以避免热水泵12的频繁起停和堵水烧坏，热水箱15的右下方设置有排污管B49，排污管B49的管路上设置有手动阀B48，当手动阀B48打开时，热水箱15内下层的水体可以经由排污管B49流出，用来清洁热水箱15，热水箱15的下方连接有内循环水管17，内循环水管17的另一端与上水管25连接，热水箱15的水可以依次经由内循环水管17、上水管25和冷水泵19靠重力流入冷水池21，内循环水管17的管路上设置有电池阀B18，电池阀B18可以控制内循环水管17的通断，回收水箱10设置在地坪线保温层23的下方，回收水箱10的右上方连接有真空泵A11，真空泵A11可以为回收水箱10提供负压，真空泵A11还可以控制回收水箱10与外界空气的通断，回收水箱10的左上方连接有回收水管45，回收水管45的另一端连接有“V”形回收口44，回收水槽6设置在太阳能电池板40下边缘的正下方，回收水槽6的左端固定在基架1上，回收水槽6的右端伸入“V”形回收口44，回收水槽6具有一定的坡度且左端高于右端，太阳能电池板40上的污水可以在刮条53的推动下依次经由回收水槽6、“V”形回收口44和回收水管45进入回收水箱10，多层过滤器9的下表面高于冷水池21的上顶面，多层过滤器9的下部与回流水管14的左端连接，回流水管14的右端与冷水池21连接，回流水管14左端高于右端，回流水管14具有斜度，回收水箱10的左下部设置有排污管A7；

进一步的传感控制系统包括：定位开关35、水位水温一体传感器A20、水位水温一体传感器B47、行程开关A71、非接触式温度传感器66、行程开关B57、温度传感器68、水位水温一体传感器C77、工业PLC；其中，定位开关35设置在清洁系统支架50的上部，定位开关35的触头朝下与定位凸出39等高对位设置，定位开关35用于限定清洗系统与太阳能电池板40之间的位置，水位水温一体传感器A20设置在冷水池21内，用来检测冷水池21的水位和水温，水位水温一体传感器B47设置在热水箱15内，用来检测热水箱15内的水位和水温，行程开关A71安装在中间导轨72的右端，用来限定滑块55运行的最右位置，行程开关B57安装在中间导轨72的左端，用来限定滑块55运行的最左位置，非接触式温度传感器66安装在清洁系统支架50的下表面位于太阳能电池板40的正上方，用来测定太阳能电池板40的温度，水位水温一体传感器C77设置在太阳能加热器水罐27内部，用来检测太阳能加热器水罐27内的水位和水温。

图3所示实施例表明，回收水箱10的右上方连接有真空泵A11，真空泵A11可以为回收水箱10提供负压，真空泵A11还可以控制回收水箱10与外界空气的通断，回收水箱10的左上方连接有回收水管45，回收水箱10的右下方连接有滤水管70，滤水管70伸入回收水箱10一定高度，由于这段高度的存在，可以避免回收水箱10内最下层的污物一起进去滤水管70，进而使回收水箱10具备一定的初步滤污能力，滤水管70的管路上设置有电池阀A8，电池阀A8可以控制滤水管70的通断，回收水箱10的左下部设置有排污管A7，排污管A7的管路上设置有手动阀A69，当手动打开排污管A7，回收水箱10内最下层的水体可以经由排污管A7流出回收水箱10，进而实现清洁回收水箱10。

图4所示实施例表明，清洁系统支架50中央设置有纵向的中间导轨72，中间导轨72为滑块55提供滑动引导。

图5所示实施例表明，回收水槽6下表面设置有电热丝67，电热丝67紧贴在回收水槽6的下表面，电热丝67可以对回收水槽6进行加热，避免水体在回收水槽6内结冰，温度传感器68设置在回收水槽6的下底面，用来检测回收水槽6的温度。

实施例1

按照上述图1～图5所示，制得一种节水型太阳能电池板清洁机器人，其中定位凸出39的两侧设计有引导倒角29，倒角29角度为45度，定位开关35的触头设计为滚动轮，中间导轨72设置为2条，回收水槽6的坡度为5度，回收水槽6的截面设置为半圆形，滤水管70伸入回收水箱10一定高度，具体高度为10厘米，中间导轨72设截面计为方形。

下面以将以一次太阳能电池板40清洁作业为例。

第一步，人工注水并设定相关参数

清洁系统5复位至最右侧原点，设定水位水温一体传感器A20的目标参数，设定水位水温一体传感器B47的目标参数，设定水位水温一体传感器C77的目标参数，设定太阳能电池板40和清洁水之间的温度差，输入该排太阳能电池板40的总块数，人工打开挡尘板24，将冷水从加水管22注入冷水池21，直至达到水位水温一体传感器A20的预设水位数据，停止注水，关闭挡尘板24，完成注水。

第二步，向太阳能加热器水罐27内加冷水

控制系统打开电池阀D74，关闭电池阀B18，关闭电池阀C73，使冷水泵19工作，将冷水池21内的冷水沿上水管25泵至太阳能加热器水罐27内，罐内水位增加，当太阳能加热器水罐27内的水位水温一体传感器C77传回的水位数据达到预设数据，关闭冷水泵19，并保持一段时间，期间上水管25内的水从倒“V”形结构的顶部沿着上水管25分别向两头流入太阳能加热器水罐27和冷水池21，上水管25内的残余水流空后关闭电池阀D74。

第三步，加热水体，并存储热水。

等待太阳能加热器28将太阳能加热器水罐27内的水加热到预设温度，水位水温一体传感器C77传回温度达到预设的数据，打开电池阀C73，太阳能加热器水罐27内的热水经由下水管26流入热水箱15，流入期间，真空泵B46处于通路状态，连通热水箱15与外界的气压，直至水位水温一体传感器C77传回的水位数据为0后，保持一段时间，使下水管26中的残余水全部流空，关闭电池阀C73。然后重复第二步和本步骤，直至热水箱15内的存水达到预设水位。

第四步，调节热水箱15内水体温度

根据非接触式温度传感器66传回的太阳能电池板40的温度，结合预设的温度差，调节热水箱15内的热水温度，直至热水箱15内的温度和太阳能电池板40的温度之间的差值符合预设要求；如果热水箱15内的水体温度偏高，则关闭电池阀D74，打开电池阀B18并同时使冷水泵19工作，冷水泵19将冷水池21内的冷水经由上水管25和内循环水管17泵至热水箱15，直至热水箱15内水体温度降至符合预设要求后关闭冷水泵19和电池阀B18，调温泵水期间，真空泵B46处于通路状态，连通热水箱15与外界的气压；如果热水箱15内的水体温度偏低，则打开电池阀B18，使热水箱15内较低温度的水流入冷水池21一部分，然后关闭电池阀B18，重复第三步，直至热水箱15内水温达到设定要求。

第五步，定位第一块太阳能电池板40并准备热水

控制电机30正转，进而通过带传动和链传动系统带动清洁系统5在轨道上向左移动，定位开关35随清洁系统5一起移动，当定位开关35移动至定位凸出39的位置，定位开关35的触头回收，进而定位开关35闭合，停止电机30转动，控制真空泵B46处于空气通路，连通热水箱15与外界的气压，打开热水泵12，高压热水依次经由水管垂直段、出水管水平段42、出水管弯道38和出水管末段37到达出水口59，当出水口59处于关闭的状态时，高压水经由溢流阀13流回热水箱15，清洁作业期间热水泵12持续工作，使得清洁作业期间保持出水口59高压热水供应；

第六步，清洁第一块太阳能电池板40

启动直线电机60正转，直线电机60从左上向右下沿直线电机轴58运行，同时带动滑块55、引导槽52、刮条53、压杆54、弹簧61、滚轮62、出水口59、和自复位扳柄56向右下方运行，向右下方运行过程中滚轮62先沿着滚轮上层导轨65滚动，然后滚轮62在滚轮导轨倒角64的引导下滚动至滚轮下层导轨63，随着滚轮下层导轨63的高度降低，滚轮62的高度降低而压缩弹簧61，弹簧61的形成变大，弹力变大，推动刮条53沿引导槽52向下滑动并使刮条53下端贴紧太阳能电池板40，同时刮条53上固定的压杆54也向下运动，由于此时弹簧61的弹力大于自复位扳柄56的恢复力，压杆54将自复位扳柄56压下，进而打开出水口59，高压水体从出水口59喷射到太阳能电池板40上，完成清洁，与此同时，刮条53向下运动，刮条53将太阳能电池板40上的污水向下刮动，直至刮条53向下移动至太阳能电池板40下边缘，将太阳能电池板40上的污水全部刮除，保证太阳能电池板40表面无残余污水，污水从太阳能电池板40下边缘落下，当刮条53向下移动至太阳能电池板40下边缘的时候，滚轮62也滑动到滚轮下层导轨63的末端，滚轮下层导轨63的末端设计为向上斜坡，滚轮62在该斜坡的引导下运行至滚轮上层导轨65，此时弹簧61的压缩量变小，弹簧61的弹力小于自复位扳柄56的恢复力，自复位扳柄56复位并推动压杆54向上运动，压杆54带动刮条53向上运动，刮条53与太阳能电池板40脱离接触，同时出水口59关闭；然后滑块55进一步向下运行，直至触发行程开关B57，行程开关B57将数据返回控制系统，控制系统控制直线电机60反转，直线电机60开始沿直线电机轴58从右下方向左上方运行，同时带动滑块55、引导槽52、刮条53、压杆54、弹簧61、滚轮62、出水口59、和自复位扳柄56向左上方运行，向左上运行过程中滚轮62沿着滚轮上层导轨65滚动，由于滚轮导轨倒角64具有一定弹性且滚轮导轨倒角64与滚轮上层导轨65之间留有缝隙，滚轮62沿滚轮上层导轨65向左上方运行过程中，可从上述缝隙处穿过滚轮导轨倒角64并继续沿着滚轮上层导轨65向左上方运行，直至触发行程开关A71，行程开关A71将数据发送至控制系统，控制系统控制直线电机60停止转动。

第七步，清洁下一块太阳能电池板40

控制系统控制电机30正转，进而通过带传动和链传动系统带动清洁系统5在轨道上向左移动，定位开关35随清洁系统5一起移动，当定位开关35移动出上一块太阳能电池板40的定位凸出39的位置，定位开关35的触头伸出，定位开关35断开，控制电机30继续正转，继续通过带传动和链传动系统带动清洁系统5在轨道上向左移动，直至定位开关35运行到下一块太阳能电池板40的定位凸出39的位置，定位开关35的触头再次回收，进而定位开关35再次闭合，停止电机30转动，执行一次第六步的动作，完成清洁本太阳能电池板40。

第八步，清洁全部太阳能电池板40

不断循环执行第七步动作，并记录全部清洁过的太阳能电池板40的块数，直至清洁过的太阳能电池板40数量等于输入的该排太阳能电池板40的数量。在清洁完最后一块太阳能电池板40以后，停止热水泵12工作，保持出水口59打开状态并控制真空泵B46抽真空，在热水箱15内形成负压，持续一段时间，直至热水管路内的余水全部排空后，停止真空泵B46工作，控制直线电机60反转直至滑块55复位。

第九步，清洁系统5复位

控制电机30反转，通过带传动和链传动系统带动清洁系统5在轨道上向右移动，清洁系统5每移动过一块太阳能电池板40，定位开关35都被对应的定位凸出39触发一次，直至定位开关35被触发的次数等于输入的太阳能电池板40的数量，认为清洁系统5即将到达复位位置，延时一定时间后，待清洁系统5全部向右离开最右一块太阳能电池的正上方，停止电机30转动，完成清洁系统5复位。

第十步，污水回收过滤

当温度传感器68传回数值高于零度时，污水从太阳能电池板40下边缘落下进入回收水槽6，由于回收水槽6具有一定的坡度且左端高于右端，污水沿着回收水槽6向右流入“V”形回收口44，然后沿着回收水管45进入回收水箱10，打开电池阀A8，污水经由滤水管70进入多层过滤器9，污水经过多层过滤器9过滤后变成可以再次利用的洁净水体，洁净水体沿着回流水管14流入冷水池21，重复利用。当雨水从太阳能电池板40上流到回收水槽6以后也可按照上述流程进行收集利用。如果温度传感器68传回数值不高于零度时，认为有结冰可能，这种情况下进行清洁组作业，需要在清洁作业持续期间，给电热丝67供电，使电热丝67对回收水槽6加热，以免污水在回收水槽6内结冰，同时在清洁作业持续期间控制电池阀A8关闭、打开真空泵A11，使回收水箱10呈负压状态，进入回收水管45的污水在负压作用下可以迅速流过回收水管45进入回收水箱10，避免污水在回收水管45内结冰，直至清洁作业停止后，立即切断电热丝67电源、关闭真空泵A11、打开电池阀A8，开始过滤污水，由于回收水箱10设在地坪线保温层23下，不用考虑回收水箱10结冰问题，污水经由滤水管70进入多层过滤器9，污水经过多层过滤器9过滤后变成可以再次利用的洁净水体，洁净水体沿着回流水管14流入冷水池21，重复利用。

Claims (8)

1.一种节水型太阳能电池板清洁机器人，由引导系统、清洁系统、水处理系统和传感控制系统组成，引导系统包括：基架、导轨、倒角、电机、皮带、链轮A、皮带轮、链条、链轮B、定位凸出、太阳能电池板、太阳能电池板支架，其中，太阳能电池板通过太阳能电池板支架固定在基架上成横排摆放，导轨设计为2条，分别固定在基架上并位于太阳能电池板的上下侧，链轮A和链轮B水平设置在一排太阳能电池板的左右两侧并高于太阳能电池板，链轮A和链轮B由封闭链条连接，链条与清洁系统连接，链轮A和皮带轮同轴固定连接，电机通过皮带带动皮带轮，其特征在于：每块太阳能电池板的上方设计有定位凸出，定位凸出的2个侧面都设置有倒角；清洁系统包括：导轮、电磁铁、清洁系统支架、引导槽、刮条、压杆、滑块、自复位扳柄、直线电机轴、出水口、直线电机、弹簧、滚轮、滚轮下层导轨、滚轮导轨倒角、滚轮上层导轨、中间导轨，其中，清洁系统支架与太阳能电池板平行设置，清洁系统支架中央设置有纵向的中间导轨，导轮设计有4个且分别连接在清洁系统支架的四角，导轮贴合在导轨的正上方，电磁铁设置有4块且分别固定在清洁系统支架的四角位于导轮的外侧，电磁铁的吸合面正对着导轨的前面，电磁铁的吸合面形状设置为与导轨的前表面相啮合的形状，直线电机轴设置在中间导轨的正上方且平行于中间导轨，直线电机连接在直线电机轴上，滑块嵌套在中间导轨上并与直线电机固定连接，滑块后方固定连接有引导槽，引导槽内设置有刮条，刮条可以在引导槽内上下滑动，刮条的前方固定连接有压杆，刮条的下端设计为“V”形并可与太阳能电池板贴合，刮条的上端连接有弹簧，弹簧处于压缩状态，弹簧另一端连接有滚轮，滚轮下层导轨设置在清洁系统支架上位于直线电机轴的正上方且与直线电机轴平行，滚轮上层导轨设置在清洁系统支架上位于直线电机轴的正上方且也与直线电机轴平行，滚轮上层导轨与滚轮下层导轨之间通过滚轮导轨倒角连接，滚轮导轨倒角与滚轮上层导轨之间留有缝隙，滚轮导轨倒角具有一定的弹性，刮条和弹簧可以随着引导槽在滑块的带动下沿中间导轨方向移动，移动过程中滚轮沿着滚轮上层导轨、滚轮导轨倒角和滚轮下层导轨运动，滑块的前方固定连接有出水口，出水口正对太阳能电池板，出水口另一端连接出水管末段，出水口上设置有自复位扳柄，出水口由自复位扳柄控制其开闭，自复位扳柄的末端位于压杆末端的正下方并与压杆末端紧密接触，当滚轮运动到滚轮上层导轨的位置时，弹簧的弹力小于自复位扳柄的恢复力，当滚轮运动到滚轮下层导轨的位置时，弹簧的弹力大于自复位扳柄的恢复力；水处理系统包括：回收水槽、排污管A、电池阀A、多层过滤器、回收水箱、真空泵A、热水泵、溢流阀、回流水管、热水箱、保温层、内循环水管、电池阀B、冷水泵、冷水池、加水管、地坪线保温层、挡尘板、上水管、下水管、太阳能加热器水罐、太阳能加热器、出水管末段、出水管弯道、水管拖链、出水管水平段、出水管垂直段、“V”形回收口、回收水管、真空泵B、电热丝、手动阀A、滤水管、排污管C、手动阀C、电池阀D、电池阀C、手动阀B、排污管B，其中，太阳能加热器安装机架上，位于地坪线上面，地坪线下方设置地坪线保温层，太阳能加热器水罐位于太阳能加热器的最上面，太阳能加热器水罐顶部设置有与外界连通的气孔，太阳能加热器水罐的上部与上水管连接，上水管的另一端连接冷水泵，上水管的上部设计为倒“V”形，上水管伸入太阳能加热器水罐内部一段距离，上水管伸入太阳能加热器水罐的管路上设置有电池阀D，电池阀D位于太阳能加热器水罐内部，冷水泵位于冷水池内部下侧，冷水池位于地坪线保温层的下面，冷水池的右上部连接有加水管，加水管的另一端设置有挡尘板且位于地坪线的上面，冷水池的右下方设置有排污管C，排污管C的管路上设置有手动阀C，太阳能加热器水罐的下方连接有下水管，下水管的入水口伸入太阳能加热器水罐内一段距离，下水管伸入太阳能加热器水罐的管路上设置有电池阀C，电池阀C位于太阳能加热器水罐内部，下水管的另一端连接热水箱的右上方，热水箱位于地坪线保温层的下面，热水箱的下底面高于冷水池的上顶面，热水箱的外围设置有保温层，热水箱的上方连接有真空泵B，热水箱的左下部设置有热水泵，热水泵与出水管垂直段连接，出水管垂直段的另一端与出水管水平段连接，出水管水平段通过出水管弯道与出水管末段相连，出水管水平段、出水管弯道和出水管末段均由水管拖链托起，水管拖链一端与基架连接，水管拖链的另一端与清洁系统上的滑块连接，溢流阀的一端连接在出水管垂直段的中部，溢流阀的另一端与热水箱连接，热水箱的右下方设置有排污管B，排污管B的管路上设置有手动阀B，热水箱的下方连接有内循环水管，内循环水管的另一端与上水管连接，内循环水管的管路上设置有电池阀B，回收水箱设置在地坪线保温层的下方，回收水箱的右上方连接有真空泵A，回收水箱的左上方连接有回收水管，回收水管的另一端连接有“V”形回收口，回收水槽设置在太阳能电池板下边缘的正下方，回收水槽的左端固定在基架上，回收水槽的右端伸入“V”形回收口，回收水槽具有一定的坡度且左端高于右端，回收水槽下表面设置有电热丝，电热丝紧贴在回收水槽的下表面，回收水箱的右下方连接有滤水管，滤水管伸入回收水箱一定高度，滤水管的另一端与多层过滤器的上部连接，滤水管的管路上设置有电池阀A，多层过滤器的下表面高于冷水池的上顶面，多层过滤器的下部与回流水管的左端连接，回流水管的右端与冷水池连接，回流水管左端高于右端，回流水管具有斜度，回收水箱的左下部设置有排污管A，排污管A的管路上设置有手动阀A；传感控制系统包括：定位开关、水位水温一体传感器A、水位水温一体传感器B、行程开关A、非接触式温度传感器、行程开关B、温度传感器、水位水温一体传感器C、工业PLC，其中，定位开关设置在清洁系统支架的上部，定位开关的触头朝下与定位凸出等高对位设置，水位水温一体传感器A设置在冷水池内，水位水温一体传感器B设置在热水箱内，行程开关A安装在中间导轨的右端，行程开关B安装在中间导轨的左端，非接触式温度传感器安装在清洁系统支架的下表面位于太阳能电池板的正上方，水位水温一体传感器C设置在太阳能加热器水罐内部，温度传感器设置在回收水槽的下底面，控制系统由工业PLC完成。

2.根据权利要求1所述的一种节水型太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述定位凸出的两侧设计有引导倒角，倒角的角度为45度。

3.根据权利要求1所述的一种节水型太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述定位开关的触头设计为滚动轮。

4.根据权利要求1所述的一种节水型太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述中间导轨设置为2条。

5.根据权利要求1所述的一种节水型太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述回收水槽的坡度为5度。

6.根据权利要求1所述的一种节水型太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述回收水槽的截面设置为半圆形。

7.根据权利要求1所述的一种节水型太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述滤水管伸入回收水箱一定高度，具体高度为10厘米。

8.根据权利要求1所述的一种节水型太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述中间导轨设截面计为方形。