CN110524551B - 一种具有自动调节功能的光伏组件清扫机器人摆渡车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自动调节功能的光伏组件清扫机器人摆渡车，摆渡车底盘上表面一端分别与第一杆框及第二杆框相连，第一杆框远离摆渡车底盘一端与第二杆框中间位置活动相连，第二杆框远离摆渡车底盘一端与清扫小车支撑框一端下表面活动相连，摆渡车底盘上表面另一端与第三杆框底部活动相连，第三杆框顶端与清扫小车支撑框顶端活动相连，摆渡车底盘一端还设置有驱动装置及锁止装置，该发明用于搭载清扫机器人，可不受光伏组件安装高度、角度及误差的影响，实现清扫机器人与组件的自适应对齐功能，实现单台清扫机器人对多排光伏组件的自动清扫；实现对不同安装角度的光伏组件进行自动清扫；实现对不同安装高度的组件进行自动清扫。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件自动清扫技术领域，具体为一种具有自动调节功能的光伏组件清扫机器人摆渡车。
背景技术
在生态环境日趋恶化、化石燃料日趋紧张的今天，太阳能作为清洁、安全的可再生资源，与传统石化能源相比，太阳能具有取之不尽、用之不竭、清洁无污染等优点，已经成为新能源的主要形式之一。对于长期运行的光伏系统而言，面板积灰及其影响是一个不容忽视的问题。光伏面板积灰对太阳辐射具有反射、散射和吸收作用，导致光伏面板接收到的太阳辐射量减少、输出功率下降，并随着积灰厚度的增大而更为明显。此外，灰尘吸收太阳辐射可使电池板升温，并且灰尘中含有一些腐蚀性的化学成分，会对光伏面板形成一定程度的保温和腐蚀作用，加剧降低其光电转换效率降低电池板的使用寿命。
随着太阳能光伏电站的大规模建设，光伏电站面临着组件清洁问题。目前，光伏组件的清洁仍多为人工清洁方式，人工清洁方式效率低、成本高，且通常需要耗费大量的水资源。近几年人们研究开发的光伏板自动清洁机器人可以运用到光伏组件的清洁工作中来，但是由于机器人的投入成本较高，且各方面技术还不是很成熟，因此当下光伏组件清扫机器人的实际应用普及率较低，还无法做到大规模推广应用。
由于不同地区所在的纬度及气候等差异，为实现光伏组件的最大发电效率，各地区的光伏组件安装通常具有各自的最佳安装角度；对于同一地区，光伏组件的安装角度基本相同，但由于安装场地和支架设计上的差异性，不同的光伏场地上光伏组件的安装高度通常不同；即使对于光伏组件具有相同排布方式的同一片光伏场地，由于实际施工中的各种人为误差或地形变化，光伏组件在安装角度及安装高度上也存在一定的差异。由于这些差异性，使得大范围应用清洁机器人变得十分困难。当前，可应用的光伏组件清扫机器人多是针对特定光伏排布场景的设计，适应性较低，无法适用于多种不同的光伏排布场景。
现有部分清扫机器人不使用摆渡车，因此只能实现对单排光伏组件的清扫，无法清扫多排组件，机器人的利用效率较低；现有具备换行功能的清扫机器人摆渡车在结构上多根据实际应用场地采用固定的角度及安装高度，此种换行摆渡车功能单一，只能针对特定排布方式的光伏组件进行清扫，同时，对光伏组件排布的整齐性要求较高，当光伏组件排布不整齐时，可能发生机器人卡死现象；又或当光伏板排布方式发生改变时，往往需要进行重新设计，此种方式限制了清扫机器人的应用范围，不利于大范围推广应用；现有具有调节功能的清扫机器人只能进行角度方或高度方向单一因素的调节，无法同时进行角度高度方向的调节，因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有自动调节功能的光伏组件清扫机器人摆渡车，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有自动调节功能的光伏组件清扫机器人摆渡车，所述摆渡车设置在行走轨道上，所述摆渡车上活动设置有清扫小车，所述行走轨道两端分别设置有末端轨道框，所述行走轨道位于任意一端末端轨道框内侧设置有停止位，所述行走轨道位于停止位内侧设置有地面充电系统,所述行走轨道一侧设置有若干排光伏组件，每排所述光伏组件外侧均设置有外延伸架，所述行走轨道位于各排光伏组件处设置有锁止定位轨道框，所述摆渡车包括第三杆框、清扫小车支撑框、第二杆框、第一杆框、驱动装置、锁止装置、摆渡车底盘，所述摆渡车底盘上表面一端分别与第一杆框及第二杆框相连，所述第一杆框远离摆渡车底盘一端与第二杆框中间位置活动相连，所述第二杆框远离摆渡车底盘一端与清扫小车支撑框一端下表面活动相连，所述摆渡车底盘上表面另一端与第三杆框底部活动相连，所述第三杆框顶端与清扫小车支撑框顶端活动相连，所述摆渡车底盘一端还设置有驱动装置及锁止装置。
优选的，所述光伏组件近离行走轨道一侧两端分别设置有组件上端接近开关挡板及组件下端接近开关挡板，所述锁止定位轨道框位于行走轨道内侧两端分别设置有锁止孔板，所述锁止孔板上设置有通孔，所述锁止定位轨道框内侧任意一侧设置有接近开关挡板。
优选的，所述摆渡车底盘的基本框架由两根底盘纵支撑和两根底盘横支撑通过角码搭建而成并形成矩形框结构，两根所述底盘纵支撑沿轨道方向平行布置，两根所述底盘横支撑布置于底盘纵支撑之间并靠近于底盘纵支撑两端，所述底盘横支撑通过角码与底盘纵支撑相固定，在两根所述底盘横支撑上端的两侧位置分别固定有前端U型铰支座和后端U型铰支座，所述前端U型铰支座用于支撑第三杆框，所述后端U型铰支座用于支撑第一杆框，在两根所述底盘纵支撑的上表面的中间位置装有底端滑轨和U型滑块铰支座，所述U型滑块铰支座安装于底端滑轨之上并可沿底端滑轨自由滑动，所述摆渡车底盘安装驱动装置及锁止装置一端还安装有后端限位开关，所述摆渡车底盘另一端安装有摆渡车从动轮、无线充电机接收端和前端限位开关，所述摆渡车底盘中间位置通过电池安装板装有摆渡车电池，所述摆渡车底盘下端布置有组件定位接近开关、停止位接近开关及末端接近开关，所述组件定位接近开关安装于摆渡车底盘一侧，所述停止位接近开关和末端接近开关则安装于摆渡车底盘另一侧。
优选的，所述锁止装置由锁止推杆、锁止推杆上端安装板以及锁止推杆支撑板组成，所述摆渡车底盘两侧各布置有一套锁紧装置用于将摆渡车与轨道固定，所述锁止推杆通过锁止推杆上端安装板固定于底盘横支撑上表面，所述锁止推杆的下端穿过锁止推杆支撑板中间的通孔，所述锁止推杆支撑板固定于底盘横支撑下表面。
优选的，所述驱动装置包括小同步带轮、L型支架、U型支撑板、L型张紧板、减速机、驱动电机、轴承座、行走轮L型支撑板、行走轮轴、铝管、大同步带轮、同步带及行走轮，所述驱动电机一端装有减速机，所述减速机的输出轴上固定有小同步带轮，所述减速机通过L型支架安装于U型支撑板下端，所述U型支撑板的上端装有L型张紧板，所述L型张紧板一端通过螺栓穿过U型支撑板与安装电机的L型支架相连，所述L型张紧板另一端通过T型长螺栓与固定的底盘横支撑侧边相连并通过螺母与U型支撑板锁紧，所述行走轮固定于行走轮轴一端，所述行走轮轴通过轴承座安装于行走轮L型支撑板上，两端的所述行走轮轴之间通过铝管连接实现两侧行走轮的同步运行，所述铝管的中间部位装有大同步带轮，所述大同步带轮和小同步带轮之间通过同步带连接。
优选的，所述清扫小车支撑框由两根支撑框横支撑和两根支撑框纵支撑并通过角码连接搭建而成，两根所述支撑框纵支撑以一定间隔平行布置，两根所述支撑框横支撑通过角码固定于支撑框纵支撑两端并构成矩形框结构，所述清扫小车支撑框上端装有清扫小车接近开关挡板和第二杆框上端铰支座，一侧的所述支撑框纵支撑上固定有L型挡块和限位开关挡板，所述L型挡块上端安装有清扫小车无线充电机，另一侧的所述支撑框纵支撑侧面则装有摆渡车上端接近开关和摆渡车下端接近开关，所述摆渡车上端接近开关的安装位置与第二杆框上端铰支座的孔的位置相同，所述摆渡车上端接近开关和摆渡车下端接近开关分别用于识别组件上端接近开关挡板和组件下端接近开关挡板，在清扫小车支撑框内侧安装有上端滑轨和上端滑块支座，所述上端滑块支座安装于上端滑轨的槽中并沿上端滑轨自由滑动。
优选的，所述第一杆框由第一杆框连杆和第一杆框支撑方管组成，所述第一杆框支撑方管位于两根第一杆框连杆中间位置并与第一杆框连杆通过L型连接片相连从而构成H型框架结构，所述第一杆框的下端与后端U型铰支座相连，第一杆框的上端通过控制盒安装板安装有摆渡车控制盒，所述第二杆框由第二杆框连杆、第二杆框下端支撑方管及第二杆框上端支撑方管组成，所述第二杆框连杆、第二杆框下端支撑方管及第二杆框上端支撑方管之间通过L型连接板连接并形成矩形框架结构，所述第二杆框连杆的长度等于第一杆框连杆长度的两倍，所述第二杆框的下端与U型滑块铰支座相连并可沿底端滑轨自由滑动，所述第二杆框的上端则与清扫小车支撑框上的第二杆框上端铰支座相连，所述第一杆框和第二杆框之间通过后端电动推杆连接。
优选的，所述第三杆框由第三杆框连杆及第三杆框支撑方管构成，所述第三杆框支撑方管位于第三杆框连杆之间并与第三杆框连杆通过L型连接片固定，所述第三杆框的下端与前端U型铰支座相连并可绕铰支座自由转动，所述第三杆框的上端与清扫小车支撑框上的上端滑块支座相连并可沿上端滑轨自由滑动，所述第三杆框与摆渡车底盘之间通过前端电动推杆连接。
优选的，其使用方法包括以下步骤：
步骤一：首先，为方便摆渡车在多排组件之间行走并连接多排组件，在组件一侧布置有摆渡车的行走轨道，行走轨道布置于末端轨道框、锁止定位轨道框之上，其中，末端轨道框布置于轨道两端的尽头，用于限制摆渡车的运动，防止摆渡车冲出轨道造成危险，锁止定位轨道框分别位于摆渡车的停止位及每排组件侧边的对应位置，用于摆渡车的锁止固定和位置定位，摆渡车搭载清扫小车行走于行走轨道之上，将清扫小车运至各排组件边缘，另外，在行走轨道的一端布置有清扫机器人摆渡车的停止位和地面充电系统，分别用于停放摆渡车和给摆渡车充电；
步骤二：当组件需要清洁时，清扫机器人系统开始工作，清扫机器人摆渡车搭载清扫小车从停止位出发，并沿行走轨道行进，当接近每排组件旁边时，摆渡车底部的组件定位接近开关感应到位于锁止定位轨道框相应位置的接近开关挡板，摆渡车减速停止，并与组件在轨道方向上对齐，此时，摆渡车上的锁止装置开始工作，锁止装置中的锁止推杆向下推出，插入位于锁止定位轨道框上的锁止孔板通孔中，将摆渡车与锁止定位轨道框相固定；
步骤三：当摆渡车与组件在轨道方向对齐并锁止固定后，摆渡车后端电动推杆动作，推动第二杆框运动，通过第二杆框带动清扫小车支撑框的一端上移，当摆渡车上端接近开关感应到组件上端接近开关挡板，后端电动推杆停止动作，此时，清扫小车支撑框与光伏组件在高度方向上对齐，之后，摆渡车前端电动推杆动作，推动第三杆框绕前端U型铰支座转动，第三杆框通过上端滑块支座带动清扫小车支撑框绕第二杆框上端铰支座转动，当摆渡车下端接近开关感应到组件下端接近开关挡板时，前端电动推杆停止动作，此时，清扫小车支撑框与光伏组件准确对齐；
步骤四：当摆渡车的清扫小车支撑框与组件准确对齐后，清扫小车启动，并从清扫小车支撑框驶上光伏组件开始清扫工作，在每排光伏组件的尽头，设置有外延伸架，当清扫小车到达每排光伏组件的尽头时，清扫小车登上延伸架，将积聚的灰尘扫离最后一片组件；
步骤五：在清扫小车完成一排组件清扫后，小车沿组件返回至摆渡车清扫小车支撑框，当清扫小车感应到摆渡车上端清扫小车接近开关挡板后，清扫小车停止运动，前端电动推杆和后端电动推杆依次动作，将清扫小车支撑框恢复至默认位置，之后，摆渡车锁止装置启动，锁止推杆从锁止孔板的通孔中收回，摆渡车与锁止定位轨道框取消固定，当锁止推杆完全收回后，摆渡车驱动电机启动，摆渡车继续搭载清扫小车前往下一排组件进行清扫，以此循环，当清扫完全部组件或者机器人电量不足时，摆渡车将搭载清扫小车返回停止位通过地面充电系统进行充电并待机，为下一次清扫做准备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该摆渡车可用于光伏组件的清扫机器人系统中，用于搭载清扫机器人，可不受光伏组件安装高度、角度及误差的影响，实现清扫机器人与组件的自适应对齐功能，实现单台清扫机器人对多排光伏组件的自动清扫；实现对不同安装角度的光伏组件进行自动清洁；实现对不同安装高度的组件进行自动清洁。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为摆渡车运行示意图。
图3为锁止定位轨道框布置示意图。
图4为摆渡车底盘俯视结构示意图。
图5为摆渡车底盘仰视结构示意图。
图6为驱动装置结构示意图。
图7为清扫小车支撑框结构示意图。
图8为摆渡车结构（高度和角度调节机构）示意图。
图中：1-末端轨道框；2-地面充电系统；3-光伏组件；4-清扫小车；5-外延伸架；6-停止位；7-锁止定位轨道框；8-行走轨道；9-摆渡车；10-第三杆框；11-清扫小车支撑框；12-第二杆框；13-第一杆框；14-驱动装置；15-锁止装置；16-摆渡车底盘；17-组件上端接近开关挡板；18-组件下端接近开关挡板；19-锁止孔板；20-接近开关挡板；21-摆渡车从动轮；22-前端U型铰支座；23-底盘纵支撑；24-底端滑轨；25-U型滑块铰支座；26-电池安装板；27-摆渡车电池；28-锁止推杆上端安装板；29-后端U型铰支座；30-底盘横支撑；31-后端限位开关；32-组件定位接近开关；33-锁止推杆支撑板；34-锁止推杆；35-停止位接近开关；36-前端限位开关；37-末端接近开关；38-无线充电机接收端；39 -小同步带轮；40-L型支架；41-U型支撑板；42-L型张紧板；43-减速机；44-驱动电机；45-轴承座；46-行走轮L型支撑板；47-行走轮轴；48-铝管；49-大同步带轮；50-同步带；51-行走轮；52-支撑框横支撑；53-L型挡块；54-上端滑轨；55-上端滑块支座；56-支撑框纵支撑；57-清扫小车无线充电机；58-第二杆框上端铰支座；59-清扫小车接近开关挡板 ；60-摆渡车上端接近开关；61-限位开关挡板；62-摆渡车下端接近开关；63-第三杆框连杆；64-前端电动推杆；65-第三杆框支撑方管；66-第二杆框下端支撑方管；67-后端电动推杆；68-第二杆框连杆；69-第二杆框上端支撑方管；70-L型连接板；71-第一杆框连杆；72-第一杆框支撑方管；73-控制盒安装板；74-控制盒。
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。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种具有自动调节功能的光伏组件清扫机器人摆渡车，摆渡车9设置在行走轨道8上，摆渡车9上活动设置有清扫小车4，行走轨道8两端分别设置有末端轨道框1，行走轨道8位于任意末端轨道框1内侧设置有停止位6，行走轨道8位于停止位6内侧设置有地面充电系统2，行走轨道8一侧设置有若干排光伏组件3，每排光伏组件3外侧均设置有外延伸架5，行走轨道8位于各排光伏组件3处设置有锁止定位轨道框7，摆渡车9包括第三杆框10、清扫小车支撑框11、第二杆框12、第一杆框13、驱动装置14、锁止装置15、摆渡车底盘16，摆渡车底盘16上表面一端分别与第一杆框13及第二杆框12相连，第一杆框13远离摆渡车底盘16一端与第二杆框12中间位置活动相连，第二杆框12远离摆渡车底盘16一端与清扫小车支撑框11一端下表面活动相连，摆渡车底盘16上表面另一端与第三杆框10底部活动相连，第三杆框10顶端与清扫小车支撑框11顶端活动相连，摆渡车底盘16一端还设置有驱动装置14及锁止装置15。
如图3所示，光伏组件3近离行走轨道8一侧两端分别设置有组件上端接近开关挡板17及组件下端接近开关挡板18，锁止定位轨道框7位于行走轨道8内侧两端分别设置有锁止孔板19，锁止孔板19上设置有通孔，锁止定位轨道框7内侧任意一侧设置有接近开关挡板20。
如图4-5所示，摆渡车底盘16的基本框架由两根底盘纵支撑23和两根底盘横支撑30通过角码搭建而成，形成矩形框结构，两根底盘纵支撑23沿轨道方向平行布置，两根底盘横支撑30布置于底盘纵支撑23之间，靠近于底盘纵支撑23两端，通过角码与底盘纵支撑23相固定，在两根底盘横支撑30上端的两侧位置，分别固定有前端U型铰支座22和后端U型铰支座29，用于支撑第三杆框10和第一杆框13，在两根底盘纵支撑23的上表面的中间位置，装有底端滑轨24和U型滑块铰支座25，其中，U型滑块铰支座25安装于滑轨24之上，可沿底端滑轨24自由滑动。摆渡车底盘的一端安装有驱动装置14、锁止装置15和后端限位开关35，另一端安装有摆渡车从动轮21、无线充电机接收端38和前端限位开关36，其中间位置则通过电池安装板26装有摆渡车电池27。为实现摆渡车在轨道上的定位功能，在摆渡车底盘下端布置有组件定位接近开关32、停止位接近开关35和末端接近开关36，组件定位接近开关32安装于摆渡车底盘一侧，停止位接近开关35和末端接近开关36则安装于另一侧。锁止装置15由锁止推杆34、锁止推杆上端安装板28以及锁止推杆支撑板33组成，摆渡车底盘两侧各布置有一套锁紧装置，用于将摆渡车与轨道固定，防止摆渡车因为意外而发生移动。锁止推杆34通过锁止推杆上端安装板28固定于摆渡车底盘横支撑上表面，锁止推杆34的下端穿过锁止推杆支撑板33中间的通孔，锁止推杆支撑板33固定于摆渡车底盘横支撑下表面，用于增加锁止推杆刚性，防止锁止推杆在运动过程中发生变形，为增加小车锁止固定的可靠性。
如图6所示，摆渡车驱动装置主要由驱动电机部件和行走轮部件组成，其中驱动电机部件包括驱动电机44、减速机43、L型支架40、U型支撑板41、L型张紧板42、同步带50以及小同步带轮39，驱动电机44一端装有减速机43，用于增大电机输出扭矩，其输出轴上固定有小同步带轮39，减速机43通过L型支架40安装于U型支撑板41下端，为方便同步带50的张紧和调节，U型支撑板41的上端装有L型张紧板42，L型张紧板42一边通过螺栓穿过U型支撑板41与安装电机的L型支架40相连，另一边通过T型长螺栓与固定的底盘横支撑侧边相连，并通过螺母与U型支撑板41锁紧，通过螺栓上螺母的移动可带动L型张紧板移动，张紧同步带50。行走轮部件包括行走轮51、行走轮轴47、轴承座45、行走轮L型支撑板46、铝管48和大同步带轮49，行走轮51固定于行走轮轴47一端，行走轮轴47通过轴承座45安装于行走轮L型支撑板46上，两端行走轮轴之间通过铝管48连接，实现两侧行走轮的同步运行，铝管的中间部位装有大同步带轮49，大同步带轮49和小同步带轮39之间通过同步带50连接，实现驱动电机动力的传递，驱动小车行走。
如图7所示，清扫小车支撑框由两根支撑框横支撑52和两根支撑框纵支撑56通过角码连接搭建而成，用于承载清扫小车，两根支撑框纵支撑56以一定间隔平行布置，两根支撑框横支撑52通过角码固定于支撑框纵支撑56两端，构成矩形框结构。清扫小车支撑框上端装有清扫小车接近开关挡板59和第二杆框上端铰支座58，一侧的支撑框纵支撑上固定有L型挡块53和限位开关挡板61，用于保护清扫小车，防止清扫小车冲出摆渡车。L型挡块53上端安装有清扫小车无线充电机57，用于向清扫小车充电。清扫小车支撑框另一侧支撑框纵支撑56侧面则装有摆渡车上端接近开关60和摆渡车下端接近开关62，其中，摆渡车上端接近开关60的安装位置与第二杆框上端铰支座58孔的位置相同。摆渡车上端接近开关60和摆渡车下端接近开关62分别用于识别组件上端接近开关挡板17和组件下端接近开关挡板18，实现摆渡车与组件的准确对齐。在清扫小车支撑框内侧，安装有上端滑轨54和上端滑块支座55，其中，上端滑块支座55安装于上端滑轨54的槽中，可沿上端滑轨54自由滑动。
如图1和图8所示，摆渡车调节机构由两个部分组成，包括高度调节装置和角度调节装置，高度调节装置用于调节清扫小车支撑框高度与组件高度一致，角度调节装置用于调节清扫小车支撑框角度与组件角度一致。
其中，高度调节装置由第一杆框13、第二杆框12、后端电动推杆67、底端滑轨24、U型滑块铰支座25、后端U型铰支座29构成。
第一杆框13由第一杆框连杆71和第一杆框支撑方管72组成，第一杆框支撑方管72位于两根第一杆框连杆71中间位置，与第一杆框连杆71通过L型连接片70相连，构成H型框架结构。第一杆框13的下端与后端U型铰支座29相连，上端连接至第二杆框中间位置，第一杆框13的上端通过控制盒安装板73安装有摆渡车控制盒74。
第二杆框12由第二杆框连杆68、第二杆框下端支撑方管66和第二杆框上端支撑方管69组成，之间通过L型连接板70连接，形成矩形框架结构。并且第二杆框连杆68的长度等于第一杆框连杆71长度的两倍。第二杆框的下端与U型滑块铰支座25相连，可沿底端滑轨24自由滑动，上端则与清扫小车支撑框11上的第二杆框上端铰支座58相连。
第一杆框和第二杆框之间通过后端电动推杆67连接，当高度调节装置工作时，后端电动推杆67伸缩，带动第一杆框13和第二杆框12运动，其中，在第二杆框12运动过程中，其下端沿底端滑轨24前后滑动，上端则做上下直线运动，从而实现清扫小车支撑框11在高度方向的调节。当摆渡车上端接近开关60感应到组件上端接近开关挡板17时，后端电动推杆67停止运动，此时，第一杆框13、第二杆框12和后端电动推杆67构成稳定结构，第二杆框12不可自由运动，清扫小车支撑框11高度固定。
角度调节装置主要由第三杆框10、前端电动推杆64、上端滑轨54、上端滑块支座55和前端U型铰支座22组成。
第三杆框10由第三杆框连杆63和第三杆框支撑方管65构成，第三杆框支撑方管65位于第三杆框连杆63之间，与第三杆框连杆63通过L型连接片固定。第三杆框的下端与前端U型铰支座22相连，可绕铰支座自由转动，其上端则与清扫小车支撑框11上的上端滑块支座55相连，可沿上端滑轨54自由滑动。
第三杆框10与摆渡车底盘16之间通过前端电动推杆64连接，当角度调节装置工作时，前端电动推杆64伸缩，推动第三杆框10 绕前端U型铰支座22转动，从而通过第三杆框10上端带动清扫小车支撑框11绕第二杆框上端铰支座58转动，实现清扫小车支撑框11角度的调节。当摆渡车下端接近开关62感应到组件下端接近开关挡板18时，前端电动推杆64停止伸缩，此时，第三杆框10、前端电动推杆64、摆渡车底盘16构成三角稳定结构，清扫小车支撑框11固定，不可移动。
具有自动调节功能的光伏组件清扫机器人摆渡车，该清扫机器人摆渡车的一般工作流程如下：
步骤一：首先，为方便摆渡车在多排组件之间行走并连接多排组件，在组件一侧布置有摆渡车的行走轨道8，行走轨道布置于末端轨道框1、锁止定位轨道框7之上，其中，末端轨道框1布置于轨道两端的尽头，用于限制摆渡车的运动，防止摆渡车冲出轨道造成危险，锁止定位轨道框7分别位于摆渡车的停止位及每排组件侧边的对应位置，用于摆渡车的锁止固定和位置定位，摆渡车搭载清扫小车行走于行走轨道8之上，将清扫小车运至各排组件边缘，另外，在行走轨道8的一端布置有清扫机器人摆渡车的停止位6和地面充电系统2，分别用于停放摆渡车和给摆渡车充电；
步骤二：当组件需要清洁时，清扫机器人系统开始工作。清扫机器人摆渡车搭载清扫小车从停止位6出发，并沿行走轨道8行进。当接近每排组件旁边时，摆渡车底部的组件定位接近开关32感应到位于锁止定位轨道框7相应位置的接近开关挡板20，摆渡车减速停止，并与组件在轨道方向上对齐，此时，摆渡车上的锁止装置15开始工作，锁止装置中的锁止推杆34向下推出，插入位于锁止定位轨道框7上的锁止孔板19通孔中，将摆渡车与锁止定位轨道框7相固定；
步骤三：当摆渡车与组件在轨道方向对齐并锁止固定后，摆渡车后端电动推杆67动作，推动第二杆框12运动，通过第二杆框12带动清扫小车支撑框11的一端上移，当摆渡车上端接近开关60感应到组件上端接近开关挡板17，后端电动推杆67停止动作，此时，清扫小车支撑框11与光伏组件在高度方向上对齐，之后，摆渡车前端电动推杆64动作，推动第三杆框10绕前端U型铰支座22转动，第三杆框10通过上端滑块支座55带动清扫小车支撑框11绕第二杆框上端铰支座58转动，当摆渡车下端接近开关62感应到组件下端接近开关挡板18时，前端电动推杆64停止动作，此时，清扫小车支撑框架与光伏组件准确对齐；
步骤四：当摆渡车的清扫小车支撑框11与组件准确对齐后，清扫小车启动，并从清扫小车支撑框11驶上光伏组件开始清扫工作。在每排光伏组件的尽头，设置有外延伸架5，当清扫小车到达每排光伏组件的尽头时，清扫小车登上延伸架5，将积聚的灰尘扫离最后一片组件，防止灰尘在组件的积聚，对组件造成损坏；
步骤五：在清扫小车完成一排组件清扫后，小车沿组件返回至摆渡车清扫小车支撑框11，当清扫小车感应到摆渡车上端清扫小车接近开关挡板59后，清扫小车停止运动，前端电动推杆64和后端电动推杆67依次动作，将清扫小车支撑框11恢复至默认位置，之后，摆渡车锁止装置15启动，锁止推杆34从锁止孔板19的通孔中收回，摆渡车与锁止定位轨道框7取消固定，当锁止推杆64完全收回后，摆渡车驱动电机44启动，摆渡车继续搭载清扫小车前往下一排组件进行清扫，以此循环，当清扫完全部组件或者机器人电量不足时，摆渡车将搭载清扫小车返回停止位6通过地面充电系统2进行充电并待机，为下一次清扫做准备。
本发明针对多种光伏组件排布场景，为扩展光伏组件清扫机器人的使用范围，提高单台清扫机器人的利用率，发明了一种具有自动调节功能的光伏组件清扫机器人摆渡车。通过该摆渡车搭载清扫小车，解决了单台清扫机器人对多排光伏组件的自动换行清扫。该摆渡车工作过程中能够自动调整高度和倾斜角度，实现清扫机器人与不同安装角度和不同安装高度的多排光伏组件的自动对齐。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种具有自动调节功能的光伏组件清扫机器人摆渡车，所述摆渡车设置在行走轨道上，所述摆渡车上活动设置有清扫小车，所述行走轨道两端分别设置有末端轨道框，所述行走轨道位于任意一端末端轨道框内侧设置有停止位，所述行走轨道位于停止位内侧设置有地面充电系统,所述行走轨道一侧设置有若干排光伏组件，每排所述光伏组件外侧均设置有外延伸架，所述行走轨道位于各排光伏组件处设置有锁止定位轨道框，其特征在于：所述摆渡车包括第三杆框、清扫小车支撑框、第二杆框、第一杆框、驱动装置、锁止装置、摆渡车底盘，所述摆渡车底盘上表面一端分别与第一杆框及第二杆框相连，所述第一杆框远离摆渡车底盘一端与第二杆框中间位置活动相连，所述第二杆框远离摆渡车底盘一端与清扫小车支撑框一端下表面活动相连，所述摆渡车底盘上表面另一端与第三杆框底部活动相连，所述第三杆框顶端与清扫小车支撑框顶端活动相连，所述摆渡车底盘一端还设置有驱动装置及锁止装置；
所述光伏组件近离行走轨道一侧两端分别设置有组件上端接近开关挡板及组件下端接近开关挡板，所述锁止定位轨道框位于行走轨道内侧两端分别设置有锁止孔板，所述锁止孔板上设置有通孔，所述锁止定位轨道框内侧任意一侧设置有接近开关挡板；
所述摆渡车底盘的基本框架由两根底盘纵支撑和两根底盘横支撑通过角码搭建而成并形成矩形框结构，两根所述底盘纵支撑沿轨道方向平行布置，两根所述底盘横支撑布置于底盘纵支撑之间并靠近于底盘纵支撑两端，所述底盘横支撑通过角码与底盘纵支撑相固定，在两根所述底盘横支撑上端的两侧位置分别固定有前端U型铰支座和后端U型铰支座，所述前端U型铰支座用于支撑第三杆框，所述后端U型铰支座用于支撑第一杆框，在两根所述底盘纵支撑的上表面的中间位置装有底端滑轨和U型滑块铰支座，所述U型滑块铰支座安装于底端滑轨之上并可沿底端滑轨自由滑动，所述摆渡车底盘安装驱动装置及锁止装置一端还安装有后端限位开关，所述摆渡车底盘另一端安装有摆渡车从动轮、无线充电机接收端和前端限位开关，所述摆渡车底盘中间位置通过电池安装板装有摆渡车电池，所述摆渡车底盘下端布置有组件定位接近开关、停止位接近开关及末端接近开关，所述组件定位接近开关安装于摆渡车底盘一侧，所述停止位接近开关和末端接近开关则安装于摆渡车底盘另一侧；
所述锁止装置由锁止推杆、锁止推杆上端安装板以及锁止推杆支撑板组成，所述摆渡车底盘两侧各布置有一套锁止装置用于将摆渡车与轨道固定，所述锁止推杆通过锁止推杆上端安装板固定于底盘横支撑上表面，所述锁止推杆的下端穿过锁止推杆支撑板中间的通孔，所述锁止推杆支撑板固定于底盘横支撑下表面；
所述驱动装置包括小同步带轮、L型支架、U型支撑板、L型张紧板、减速机、驱动电机、轴承座、行走轮L型支撑板、行走轮轴、铝管、大同步带轮、同步带及行走轮，所述驱动电机一端装有减速机，所述减速机的输出轴上固定有小同步带轮，所述减速机通过L型支架安装于U型支撑板下端，所述U型支撑板的上端装有L型张紧板，所述L型张紧板一端通过螺栓穿过U型支撑板与安装电机的L型支架相连，所述L型张紧板另一端通过T型长螺栓与固定的底盘横支撑侧边相连并通过螺母与U型支撑板锁紧，所述行走轮固定于行走轮轴一端，所述行走轮轴通过轴承座安装于行走轮L型支撑板上，两端的所述行走轮轴之间通过铝管连接实现两侧行走轮的同步运行，所述铝管的中间部位装有大同步带轮，所述大同步带轮和小同步带轮之间通过同步带连接；
所述清扫小车支撑框由两根支撑框横支撑和两根支撑框纵支撑并通过角码连接搭建而成，两根所述支撑框纵支撑以一定间隔平行布置，两根所述支撑框横支撑通过角码固定于支撑框纵支撑两端并构成矩形框结构，所述清扫小车支撑框上端装有清扫小车接近开关挡板和第二杆框上端铰支座，一侧的所述支撑框纵支撑上固定有L型挡块和限位开关挡板，所述L型挡块上端安装有清扫小车无线充电机，另一侧的所述支撑框纵支撑侧面则装有摆渡车上端接近开关和摆渡车下端接近开关，所述摆渡车上端接近开关的安装位置与第二杆框上端铰支座的孔的位置相同，所述摆渡车上端接近开关和摆渡车下端接近开关分别用于识别组件上端接近开关挡板和组件下端接近开关挡板，在清扫小车支撑框内侧安装有上端滑轨和上端滑块支座，所述上端滑块支座安装于上端滑轨的槽中并沿上端滑轨自由滑动；
所述第一杆框由第一杆框连杆和第一杆框支撑方管组成，所述第一杆框支撑方管位于两根第一杆框连杆中间位置并与第一杆框连杆通过L型连接片相连从而构成H型框架结构，所述第一杆框的下端与后端U型铰支座相连，第一杆框的上端通过控制盒安装板安装有摆渡车控制盒，所述第二杆框由第二杆框连杆、第二杆框下端支撑方管及第二杆框上端支撑方管组成，所述第二杆框连杆、第二杆框下端支撑方管及第二杆框上端支撑方管之间通过L型连接板连接并形成矩形框架结构，所述第二杆框连杆的长度等于第一杆框连杆长度的两倍，所述第二杆框的下端与U型滑块铰支座相连并可沿底端滑轨自由滑动，所述第二杆框的上端则与清扫小车支撑框上的第二杆框上端铰支座相连，所述第一杆框和第二杆框之间通过后端电动推杆连接；
所述第三杆框由第三杆框连杆及第三杆框支撑方管构成，所述第三杆框支撑方管位于第三杆框连杆之间并与第三杆框连杆通过L型连接片固定，所述第三杆框的下端与前端U型铰支座相连并可绕前端U型铰支座自由转动，所述第三杆框的上端与清扫小车支撑框上的上端滑块支座相连并可沿上端滑轨自由滑动，所述第三杆框与摆渡车底盘之间通过前端电动推杆连接；
所述光伏组件清扫机器人摆渡车的使用方法包括以下步骤：
步骤一：首先，为方便摆渡车在多排光伏组件之间行走并连接多排光伏组件，在光伏组件一侧布置有摆渡车的行走轨道，行走轨道布置于末端轨道框、锁止定位轨道框之上，其中，末端轨道框布置于轨道两端的尽头，用于限制摆渡车的运动，防止摆渡车冲出轨道造成危险，锁止定位轨道框分别位于摆渡车的停止位及每排光伏组件侧边的对应位置，用于摆渡车的锁止固定和位置定位，摆渡车搭载清扫小车行走于行走轨道之上，将清扫小车运至各排光伏组件边缘，另外，在行走轨道的一端布置有清扫机器人摆渡车的停止位和地面充电系统，分别用于停放摆渡车和给摆渡车充电；
步骤二：当光伏组件需要清洁时，清扫机器人系统开始工作，清扫机器人摆渡车搭载清扫小车从停止位出发，并沿行走轨道行进，当接近每排光伏组件旁边时，摆渡车底部的组件定位接近开关感应到位于锁止定位轨道框相应位置的接近开关挡板，摆渡车减速停止，并与光伏组件在轨道方向上对齐，此时，摆渡车上的锁止装置开始工作，锁止装置中的锁止推杆向下推出，插入位于锁止定位轨道框上的锁止孔板通孔中，将摆渡车与锁止定位轨道框相固定；
步骤三：当摆渡车与光伏组件在轨道方向对齐并锁止固定后，摆渡车后端电动推杆动作，推动第二杆框运动，通过第二杆框带动清扫小车支撑框的一端上移，当摆渡车上端接近开关感应到组件上端接近开关挡板，后端电动推杆停止动作，此时，清扫小车支撑框与光伏组件在高度方向上对齐，之后，摆渡车前端电动推杆动作，推动第三杆框绕前端U型铰支座转动，第三杆框通过上端滑块支座带动清扫小车支撑框绕第二杆框上端铰支座转动，当摆渡车下端接近开关感应到组件下端接近开关挡板时，前端电动推杆停止动作，此时，清扫小车支撑框与光伏组件准确对齐；
步骤四：当摆渡车的清扫小车支撑框与光伏组件准确对齐后，清扫小车启动，并从清扫小车支撑框驶上光伏组件开始清扫工作，在每排光伏组件的尽头，设置有外延伸架，当清扫小车到达每排光伏组件的尽头时，清扫小车登上延伸架，将积聚的灰尘扫离最后一片光伏组件；
步骤五：在清扫小车完成一排光伏组件清扫后，小车沿光伏组件返回至摆渡车清扫小车支撑框，当清扫小车感应到摆渡车上端清扫小车接近开关挡板后，清扫小车停止运动，前端电动推杆和后端电动推杆依次动作，将清扫小车支撑框恢复至默认位置，之后，摆渡车锁止装置启动，锁止推杆从锁止孔板的通孔中收回，摆渡车与锁止定位轨道框取消固定，当锁止推杆完全收回后，摆渡车驱动电机启动，摆渡车继续搭载清扫小车前往下一排光伏组件进行清扫，以此循环，当清扫完全部光伏组件或者机器人电量不足时，摆渡车将搭载清扫小车返回停止位通过地面充电系统进行充电并待机，为下一次清扫做准备。
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