CN110524552B - 一种具有自适应调节功能的光伏组件清扫机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自适应调节功能的光伏组件清扫机器人系统，包括负责光伏组件清扫工作的清扫小车、负责搭载清扫小车在各排光伏组件之间行走并自动与各排光伏组件对齐的摆渡车、摆渡车的行走轨道、每排光伏组件尽头的外延伸架以及地面充电系统和行走轨道的轨道框，所述行走轨道的轨道框包括末端轨道框、停止位轨道框和锁止定位轨道框，本发明中清扫机器人系统，使用具有高度角度方向的自适应调节功能的摆渡车及行走轨道，能够实现单台清扫机器人对多排光伏组件的自动清扫；能够实现对不同安装角度的光伏组件进行自动清扫；能够实现对不同安装高度的组件进行自动清扫。

Description

一种具有自适应调节功能的光伏组件清扫机器人系统

技术领域

本发明涉及光伏组件自动清扫技术领域，具体为一种具有自适应调节功能的光伏组件清扫机器人系统。

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只能实现对单排光伏组件的清扫，无法自动清扫多排组件，每排组件均需布置一台清扫机器人，机器人部署成本高、利用率较低；现有采用具有换行功能可清扫多排组件的清扫机器人多采用固定的安装角度及安装高度，只能针对特定排布的光伏组件进行清扫，这种机器人要求光伏组件各排的安装角度及安装高度整齐一致，而实际施工中，对大面积的光伏场地，较难保证角度、高度安装的一致性，当光伏组件排布不整齐时，可能发生机器人卡死现象，极大地限制了该类清扫机器人的实际应用，更无法大范围推广；现有具有调节功能的清扫机器人又或只能进行角度方向或高度方向单一因素的调节，无法同时进行角度、高度方向的双向自动调节，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适应调节功能的光伏组件清扫机器人系统，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：一种具有自适应调节功能的光伏组件清扫机器人系统，包括负责光伏组件清扫工作的清扫小车、负责搭载清扫小车在各排光伏组件之间行走并自动与各排光伏组件对齐的摆渡车、摆渡车的行走轨道、每排光伏组件尽头的外延伸架以及地面充电系统和行走轨道的轨道框，所述行走轨道的轨道框包括末端轨道框、停止位轨道框和锁止定位轨道框。

优选的，所述摆渡车由摆渡车底盘、高度调节装置以及角度调节装置组成，所述摆渡车底盘位于摆渡车下端，所述摆渡车底盘为矩形框结构，所述摆渡车底盘下表面一端安装有摆渡车驱动装置、组件定位接近开关、摆渡车后端限位开关、停止位接近开关及两套锁止电动推杆，所述摆渡车底盘中间位置安装有摆渡车电池，所述摆渡车底盘的另一端则安装有无线充电机接收端及摆渡车前端限位开关，所述摆渡车的高度调节装置主要由第一杆框、第二杆框以及后端电动推杆组成，所述第一杆框的下端与后端铰支座相连，所述第一杆框的上端连接至第二杆框的中间位置，所述第二杆框的下端与U型滑块铰支座相连，所述U型滑块铰支座安装于下端滑轨中并沿下端滑轨自由滑动，所述第二杆框的上端与第二杆框上端铰支座相连，所述第二杆框上端铰支座固定于清扫小车支撑框的上端，所述第二杆框的长度为第一杆框长度的两倍，所述第一杆框和第二杆框之间通过后端电动推杆相连，所述第二杆框通过第二杆框上端铰支座带动清扫小车支撑框上端做上下直线运动，所述摆渡车的角度调节装置主要由第三杆框及前端电动推杆组成，所述第三杆框的下端连接至前端铰支座，所述第三杆框的上端与上端滑块铰支座相连，所述上端滑块铰支座安装于上端滑轨中并可在上端滑轨中自由滑动，所述前端电动推杆的一端固定于摆渡车底盘上，所述前端电动推杆的另一端与第三杆框的上端相连，当角度调节装置工作时所述前端电动推杆伸缩以推动第三杆框绕前端铰支座转动，所述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。

优选的，所述清扫小车中间位置安装有刷辊，所述刷辊一端与动力箱相连，所述刷辊另一端安装于清扫小车下端，在所述刷辊的两侧位置分别安装有上端行走轮和下端行走轮，所述上端行走轮安装于动力箱内侧并与动力箱相连，所述上端行走轮与下端行走轮之间通过连杆相连，所述动力箱的下表面安装有一对上端限位轮，所述清扫小车下端安装有一对下端限位轮，所述清扫小车两侧安装有清扫小车限位开关，所述清扫小车限位开关与清扫小车的驱动电源相连，所述动力箱下端安装有清扫小车左接近开关和清扫小车右接近开关。

优选的，所述停止位轨道框由两根轨道框纵支撑和两根轨道框横支撑通过角码连接形成矩形框结构，所述停止位轨道框的四个角上各装有一个蹄角，所述停止位轨道框上端固定有停止位接近开关挡板和锁止孔板。

优选的，所述锁止定位轨道框上端固定有组件定位接近开关挡板和锁止孔板，所述光伏组件近离锁止定位轨道框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。

优选的，所述末端轨道框分别布置于行走轨道的两端，所述末端轨道框上安装有摆渡车限位开关挡板和摆渡车挡块以，所述末端轨道框内侧还设置有末端接近开关挡板。

优选的，所述外延伸架主要由延伸架竖支撑、延伸架短横支撑、延伸架长横支撑、上纵支撑以及下纵支撑组成，所述下纵支撑安装于外延伸架外侧的延伸架竖支撑上并与光伏组件之间通过延伸架长横支撑相连，所述延伸架长横支撑上端安装有延伸架短横支撑，所述外延伸架的上下两根延伸架短横支撑之间通过上纵支撑固定加强，为方便清扫小车行走所述延伸架短横支撑的上表面与光伏组件表面平齐，所述外延伸架上安装有清扫小车接近开关挡板、清扫小车限位开关挡板以及清扫小车挡块。

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，行走轨道布置于行走轨道框之上，当清扫机器人系统不工作时，摆渡车搭载清扫小车于停止位轨道框处待机；

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处出发，并沿行走轨道行进，将清扫小车送至每排光伏组件，在每排光伏组件旁的相应位置，各布置有锁止定位轨道框，其上安装有组件定位接近开关挡板和锁止孔板，当摆渡车搭载清扫小车接近每排光伏组件，摆渡车底部的组件定位接近开关感应到锁止定位轨道框上的组件定位接近开关挡板时，摆渡车减速停止，此时，摆渡车与组件在行走轨道方向上对齐，当摆渡车完全停止后，摆渡车上的锁止电动推杆开始动作，锁止电动推杆向下推出，插入位于锁止定位轨道框上锁止孔板的通孔中，将摆渡车与锁止定位轨道框相固定；

步骤三：当摆渡车锁止固定后，摆渡车高度调节装置动作，摆渡车后端电动推杆伸出，推动第二杆框运动，第二杆框通过第二杆框上端铰支座带动清扫小车支撑框上端做上下直线运动，当摆渡车上端接近开关感应到组件上端接近开关挡板时，后端电动推杆停止伸缩，此时，清扫小车支撑框与光伏组件在高度方向上对齐，之后，摆渡车角度调节装置动作，前端电动推杆伸缩，推动第三杆框绕前端铰支座转动，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，前端电动推杆停止伸缩，此时，清扫小车支撑框与光伏组件在高度和角度方向上准确对齐；

步骤四：当摆渡车清扫小车支撑框与组件准确对齐后，清扫小车启动，从清扫小车支撑框驶上光伏组件开始清扫工作，当清扫小车到达每排光伏组件的尽头时，清扫小车从光伏组件登上外延伸架，将积聚的灰尘扫离最后一片组件，并当清扫小车左侧接近开关感应到外延伸架上清扫小车接近开关挡板时，清扫小车停止运动并沿组件返回摆渡车；

步骤五：在清扫小车返回摆渡车过程中，当清扫小车右侧接近开关感应到摆渡车上清扫小车接近开关挡板时，清扫小车停止运动，摆渡车的前端电动推杆和后端电动推杆依次动作，将清扫小车恢复至默认位置，之后，摆渡车的锁止电动推杆从锁止孔板的通孔中移出，摆渡车与锁止定位轨道框脱离锁止，当锁止电动推杆完全收回后，摆渡车驱动装置启动，将清扫小车运至下一排组件进行清扫，以此循环；

步骤六：当清扫小车电量不足，或当摆渡车的末端接近开关感应到末端接近开关挡板时，摆渡车则搭载清扫小车沿行走轨道返回，在返回过程中，当摆渡车下端的停止位接近开关感应到位于停止位轨道框上的停止位接近开关挡板时，摆渡车停止运动，之后，锁止电动推杆向下推出插入停止位轨道框上的锁止孔板的通孔中，将摆渡车与停止位轨道框固定；

步骤七：在停止位轨道框处，摆渡车和清扫小车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：

本发明中清扫机器人系统，使用具有高度角度方向的自适应调节功能的摆渡车及行走轨道，能够实现单台清扫机器人对多排光伏组件的自动清扫；能够实现对不同安装角度的光伏组件进行自动清洁；能够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为摆渡车结构示意图。

图3为清扫小车结构示意图。

图4为停止位轨道框结构示意图。

图5为锁止定位轨道框结构示意图。

图6为末端轨道框结构示意图。

图7为外延伸架结构示意图

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-停止位轨道框；7-锁止定位轨道框；8-行走轨道；9-摆渡车；10-末端接近开关；11-摆渡车底盘；12-前端铰支座；13-清扫小车支撑框；14-第三杆框；15-前端电动推杆；16-摆渡车下端接近开关；17-上端滑块支座；18-上端滑轨；19-第二杆框；20-第一杆框；21-摆渡车上端接近开关；22-清扫小车接近开关挡板；23-第二杆框上端铰支座；24-后端电动推杆；25-后端铰支座；26-摆渡车驱动装置；27-组件定位接近开关；28-摆渡车后端限位开关；29-停止位接近开关；30-锁止电动推杆；31-摆渡车电池；32-下端滑轨；33-U型滑块铰支座；34-无线充电机接收端；35-摆渡车前端限位开关；36-下端行走轮；37-刷辊；38-清扫小车限位开关；39-上端行走轮；40-清扫小车左侧接近开关；41-动力箱；42-清扫小车右侧接近开关；43-上端限位轮；44-连杆；45-下端限位轮；46-轨道框横支撑；47-停止位接近开关挡板；48-蹄角；49-锁止孔板；50-轨道框纵支撑；51-组件上端接近开关挡板；52-组件下端接近开关挡板；53-组件定位接近开关挡板；54-末端接近开关挡板；55-摆渡车限位开关挡板；56-摆渡车挡块；57-延伸架竖支撑；58-延伸架长横支撑；59-延伸架短横支撑；60-清扫小车接近开关挡板；61-清扫小车挡块；62-清扫小车限位开关挡板；63-上纵支撑；64-下纵支撑。

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，本发明提供一种技术方案：一种具有自适应调节功能的光伏组件清扫机器人系统，包括负责光伏组件清扫工作的清扫小车4、负责搭载清扫小车在各排光伏组件3之间行走并自动与各排组件对齐的摆渡车9、摆渡车的行走轨道8、每排光伏组件3尽头的外延伸架5以及地面充电系统2和行走轨道的轨道框，其中，行走轨道的轨道框包括末端轨道框1、停止位轨道框6和锁止定位轨道框7。

如图2所示，在本光伏组件清扫机器人系统中应用了一种具有自适应调节功能的摆渡车，该摆渡车一方面具有换行功能，能够通过行走轨道8将清扫小车4运载至各排光伏组件3旁，另一方面，该摆渡车具有高度和角度双向调节功能，能够克服各排光伏组件的安装误差，根据各排光伏组件的安装高度和安装角度，自动调节清扫小车的高度和角度，实现清扫小车4与各排光伏组件3的准确对齐，方便清扫小车登上各排组件进行清扫。该摆渡车由摆渡车底盘11、高度调节装置以及角度调节装置组成。在摆渡车的结构中，摆渡车的底盘11位于摆渡车下端，主要用于安装支撑摆渡车的相关零部件，摆渡车底盘11为矩形框结构，其下表面一端安装有摆渡车驱动装置26、组件定位接近开关27、摆渡车后端限位开关28、停止位接近开关29以及两套锁止电动推杆30，其中间位置安装有摆渡车电池31，摆渡车底盘的另一端则安装有无线充电机接收端34和摆渡车前端限位开关35。

摆渡车的高度调节装置主要由第一杆框20、第二杆框19以及后端电动推杆24组成，在摆渡车中用于调节清扫小车支撑框高度和组件高度对齐。第一杆框20的下端与后端铰支座相连25，上端连接至第二杆框的中间位置。第二杆框19的下端与U型滑块铰支座33相连，U型滑块铰支座33安装于下端滑轨32中，并可沿下端滑轨32自由滑动。第二杆框19的上端与第二杆框上端铰支座23相连，第二杆框上端铰支座23固定于清扫小车支撑框13的上端。在杆框长度上，第二杆框19的长度为第一杆框20长度的两倍。第一杆框20和第二杆框19之间通过后端电动推杆24相连，当摆渡车的高度调节装置动作时，后端电动推杆24伸缩，推动第二杆框19动作，第二杆框通过第二杆框上端铰支座23带动清扫小车支撑框13上端做上下直线运动。

摆渡车中的角度调节装置主要由第三杆框14和前端电动推杆15组成，用于调节清扫小车支撑框13的角度与组件一致。第三杆框14的下端连接至前端铰支座12，上端与上端滑块铰支座17相连，上端滑块铰支座17安装于上端滑轨18中，并可在上端滑轨18中自由滑动。前端电动推杆15的一端固定于摆渡车底盘11上，另一端与第三杆框14的上端相连。当角度调节装置工作时，前端电动推杆15伸缩，推动第三杆框14绕前端铰支座12转动，第三杆框14通过上端滑块支座17带动清扫小车支撑框13绕第二杆框上端铰支座23转动，调整清扫小车支撑框13的角度与组件角度一致。

如图3所示，在本清扫机器人系统中，清扫小车的作用主要是用于对光伏组件进行清洁，清扫小车采用刷辊清扫的清扫方式，刷辊37安装于清扫小车中间位置，其一端与动力箱41相连，通过动力箱41驱动刷辊37旋转，另一端安装于清扫小车下端，在刷辊37的两侧位置，分别安装有上端行走轮39和下端行走轮36，其中，上端行走轮39安装于动力箱41内侧，与动力箱41相连，通过动力箱41进行驱动，上端行走轮39与下端行走轮36之间通过连杆44相连，实现同步驱动，另外，在清扫小车上端动力箱41的下表面装有一对上端限位轮43，用于承载清扫小车在光伏组件上向下的分力，防止清扫小车在运行过程中从光伏组件上滑落，同时，为防止清扫小车在组件上行走时车身倾斜过大，清扫小车下端安装有一对下端限位轮45，用于限制清扫小车在光伏组件上下边缘行走，清扫小车的传感器部分包含两个部分，一是安装于清扫小车两侧的清扫小车限位开关38，清扫小车限位开关38与清扫小车的驱动电源相连，用于在清扫小车发生意外的情况下，切断清扫小车电源，防止清扫小车冲出组件，二是安装于清扫小车动力箱下端的清扫小车左接近开关40和清扫小车右接近开关42，这两个接近开关分别用于控制清扫小车在外延伸架5和摆渡车9上的停止位置，实现清扫小车的自动运行。

如图4所示，行走轨道的轨道框主要用于支撑行走轨道8和安装有关传感器挡板，在本清扫机器人系统中，行走轨道的轨道框包含停止位轨道框6、末端轨道框1和锁止定位轨道框7，行走轨道的轨道框由两根轨道框纵支撑50和两根轨道框横支撑46通过角码连接形成矩形框结构，其四个角上各装有一个蹄角48，可通过蹄角48对行走轨道的轨道框高度进行调整，停止位轨道框6其上端固定有停止位接近开关挡板47和锁止孔板49，分别用于摆渡车9与停止位轨道框6的定位和锁止。

如图5所示，锁止定位轨道框7上端固定有组件定位接近开关挡板53和锁止孔板49，分别用于摆渡车与组件在轨道方向的对齐和组件与锁止定位轨道框7的锁止，光伏组件3近离锁止定位轨道框7一侧两端分别设置有组件上端接近开关挡板51及组件下端接近开关挡板52。

如图6所示，末端轨道框1分别布置于行走轨道8的两端，其上安装有摆渡车限位开关挡板55和摆渡车挡块56，主要用于摆渡车在行走轨道上的运行安全，防止摆渡车因意外而冲出行走轨道，末端轨道框1内侧还设置有末端接近开关挡板54。

如图7所示，每排光伏组件尽头的外延伸架5主要用于扩展清扫小车的运动范围，便于清扫小车将灰尘完全清扫出最后一片光伏组件，防止清扫小车清扫的灰尘在最后一片组件上积聚，对组件发电产生影响。如图7所示，为外延伸架5的结构示意图。该外延伸架主要由延伸架竖支撑57、延伸架短横支撑59、延伸架长横支撑58、上纵支撑63以及下纵支撑64组成。其中，下纵支撑64安装于外延伸架外侧的延伸架竖支撑57之上，与光伏组件之间通过延伸架长横支撑58相连。在延伸架长横支撑58上端安装有延伸架短横支撑59，外延伸架的上下两根延伸架短横支撑59之间通过上纵支撑63固定加强，为方便清扫小车行走，延伸架短横支撑59的上表面与组件表面平齐。在清扫小车登上外延伸架时，为控制清扫小车停止和保护清扫小车，防止清扫小车冲出外延伸架，在外延伸架上安装有清扫小车接近开关挡板60、清扫小车限位开关挡板62以及清扫小车挡块61。

该光伏组件自动清扫机器人系统工作流程如下：

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8布置于行走轨道框之上，当清扫机器人系统不工作时，摆渡车搭载清扫小车于停止位轨道框6处待机；

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9搭载清扫小车4从停止位处出发，并沿行走轨道8行进，将清扫小车4送至每排光伏组件，在每排光伏组件旁的相应位置，各布置有锁止定位轨道框7，其上安装有组件定位接近开关挡板53和锁止孔板49，当摆渡车9搭载清扫小车4接近每排光伏组件，摆渡车底部的组件定位接近开关27感应到锁止定位轨道框7上的组件定位接近开关挡板53时，摆渡车9减速停止，此时，摆渡车9与组件在行走轨道方向上对齐，当摆渡车9完全停止后，摆渡车上的锁止电动推杆30开始动作，锁止电动推杆30向下推出，插入位于锁止定位轨道框7上锁止孔板49的通孔中，将摆渡车9与锁止定位轨道框7相固定；

步骤三：当摆渡车9锁止固定后，摆渡车9高度调节装置动作，摆渡车后端电动推杆24伸出，推动第二杆框19运动，第二杆框19通过第二杆框上端铰支座23带动清扫小车支撑框13上端做上下直线运动，当摆渡车上端接近开关21感应到组件上端接近开关挡板51时，后端电动推杆24停止伸缩，此时，清扫小车支撑框13与光伏组件在高度方向上对齐，之后，摆渡车角度调节装置动作，前端电动推杆15伸缩，推动第三杆框14绕前端铰支座12转动，第三杆框14通过上端滑块支座17带动清扫小车支撑框13绕第二杆框上端铰支座23转动，当摆渡车下端接近开关16感应到组件下端接近开关挡板52时，前端电动推杆15停止伸缩，此时，清扫小车支撑框13与光伏组件在高度和角度方向上准确对齐；

步骤四：当摆渡车清扫小车支撑框13与组件准确对齐后，清扫小车4启动，从清扫小车支撑框13驶上光伏组件开始清扫工作，当清扫小车到达每排光伏组件的尽头时，清扫小车从光伏组件登上外延伸架5，将积聚的灰尘扫离最后一片组件，并当清扫小车左侧接近开关40感应到外延伸架上清扫小车接近开关挡板60时，清扫小车停止运动并沿组件返回摆渡车；

步骤五：在清扫小车返回摆渡车过程中，当清扫小车右侧接近开关42感应到摆渡车上清扫小车接近开关挡板22时，清扫小车停止运动，摆渡车的前端电动推杆15和后端电动推杆24依次动作，将清扫小车恢复至默认位置，之后，摆渡车的锁止电动推杆30从锁止孔板49的通孔中移出，摆渡车9与锁止定位轨道框7脱离锁止，当锁止电动推杆30完全收回后，摆渡车驱动装置26启动，将清扫小车运至下一排组件进行清扫，以此循环；

步骤六：当清扫小车电量不足，或当摆渡车的末端接近开关10感应到末端接近开关挡板54时，摆渡车9则搭载清扫小车4沿行走轨道8返回，在返回过程中，当摆渡车下端的停止位接近开关29感应到位于停止位轨道框6上的停止位接近开关挡板47时，摆渡车9停止运动，之后，锁止电动推杆30向下推出插入停止位轨道框6上的锁止孔板49的通孔中，将摆渡车9与停止位轨道框6固定，防止摆渡车在停止位因意外而移动；

步骤七：在停止位轨道框处，摆渡车9和清扫小车4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。

针对光伏组件由于地区、场地和安装误差等因素造成的安装角度、安装高度的差异，发明了一种具有自适应调节功能的光伏组件清扫机器人系统，该系统工作过程中清扫机器人能与不同排布方式、不同安装角度、不同安装高度的光伏组件自适应对齐，实现了单台清扫机器人针对光伏组件不同安装工况下的自动换行清扫。

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)

1.一种具有自适应调节功能的光伏组件清扫机器人系统，其特征在于：包括负责光伏组件清扫工作的清扫小车、负责搭载清扫小车在各排光伏组件之间行走并自动与各排光伏组件对齐的摆渡车、摆渡车的行走轨道、每排光伏组件尽头的外延伸架以及地面充电系统和行走轨道的轨道框，所述行走轨道的轨道框包括末端轨道框、停止位轨道框和锁止定位轨道框；

所述摆渡车由摆渡车底盘、高度调节装置以及角度调节装置组成，所述摆渡车底盘位于摆渡车下端，所述摆渡车底盘为矩形框结构，所述摆渡车底盘下表面一端安装有摆渡车驱动装置、组件定位接近开关、摆渡车后端限位开关、停止位接近开关及两套锁止电动推杆，所述摆渡车底盘中间位置安装有摆渡车电池，所述摆渡车底盘的另一端则安装有无线充电机接收端及摆渡车前端限位开关，所述摆渡车的高度调节装置主要由第一杆框、第二杆框以及后端电动推杆组成，所述第一杆框的下端与后端铰支座相连，所述第一杆框的上端连接至第二杆框的中间位置，所述第二杆框的下端与U型滑块铰支座相连，所述U型滑块铰支座安装于下端滑轨中并沿下端滑轨自由滑动，所述第二杆框的上端与第二杆框上端铰支座相连，所述第二杆框上端铰支座固定于清扫小车支撑框的上端，所述第二杆框的长度为第一杆框长度的两倍，所述第一杆框和第二杆框之间通过后端电动推杆相连，所述第二杆框通过第二杆框上端铰支座带动清扫小车支撑框上端做上下直线运动，所述摆渡车的角度调节装置主要由第三杆框及前端电动推杆组成，所述第三杆框的下端连接至前端铰支座，所述第三杆框的上端与上端滑块铰支座相连，所述上端滑块铰支座安装于上端滑轨中并可在上端滑轨中自由滑动，所述前端电动推杆的一端固定于摆渡车底盘上，所述前端电动推杆的另一端与第三杆框的上端相连，当角度调节装置工作时所述前端电动推杆伸缩以推动第三杆框绕前端铰支座转动，所述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；

所述清扫小车中间位置安装有刷辊，所述刷辊一端与动力箱相连，所述刷辊另一端安装于清扫小车下端，在所述刷辊的两侧位置分别安装有上端行走轮和下端行走轮，所述上端行走轮安装于动力箱内侧并与动力箱相连，所述上端行走轮与下端行走轮之间通过连杆相连，所述动力箱的下表面安装有一对上端限位轮，所述清扫小车下端安装有一对下端限位轮，所述清扫小车两侧安装有清扫小车限位开关，所述清扫小车限位开关与清扫小车的驱动电源相连，所述动力箱下端安装有清扫小车左接近开关和清扫小车右接近开关；

所述停止位轨道框由两根轨道框纵支撑和两根轨道框横支撑通过角码连接形成矩形框结构，所述停止位轨道框的四个角上各装有一个蹄角，所述停止位轨道框上端固定有停止位接近开关挡板和锁止孔板；

所述锁止定位轨道框上端固定有组件定位接近开关挡板和锁止孔板，所述光伏组件近离锁止定位轨道框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；

所述末端轨道框分别布置于行走轨道的两端，所述末端轨道框上安装有摆渡车限位开关挡板和摆渡车挡块，所述末端轨道框内侧还设置有末端接近开关挡板；

所述外延伸架主要由延伸架竖支撑、延伸架短横支撑、延伸架长横支撑、上纵支撑以及下纵支撑组成，所述下纵支撑安装于外延伸架外侧的延伸架竖支撑上并与光伏组件之间通过延伸架长横支撑相连，所述延伸架长横支撑上端安装有延伸架短横支撑，所述外延伸架的上下两根延伸架短横支撑之间通过上纵支撑固定加强，为方便清扫小车行走所述延伸架短横支撑的上表面与光伏组件表面平齐，所述外延伸架上安装有清扫小车接近开关挡板、清扫小车限位开关挡板以及清扫小车挡块；

所述光伏组件清扫机器人系统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，行走轨道布置于行走轨道框之上，当清扫机器人系统不工作时，摆渡车搭载清扫小车于停止位轨道框处待机；

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处出发，并沿行走轨道行进，将清扫小车送至每排光伏组件，在每排光伏组件旁的相应位置，各布置有锁止定位轨道框，其上安装有组件定位接近开关挡板和锁止孔板，当摆渡车搭载清扫小车接近每排光伏组件，摆渡车底部的组件定位接近开关感应到锁止定位轨道框上的组件定位接近开关挡板时，摆渡车减速停止，此时，摆渡车与光伏组件在行走轨道方向上对齐，当摆渡车完全停止后，摆渡车上的锁止电动推杆开始动作，锁止电动推杆向下推出，插入位于锁止定位轨道框上锁止孔板的通孔中，将摆渡车与锁止定位轨道框相固定；

步骤三：当摆渡车锁止固定后，摆渡车高度调节装置动作，摆渡车后端电动推杆伸出，推动第二杆框运动，第二杆框通过第二杆框上端铰支座带动清扫小车支撑框上端做上下直线运动，当摆渡车上端接近开关感应到组件上端接近开关挡板时，后端电动推杆停止伸缩，此时，清扫小车支撑框与光伏组件在高度方向上对齐，之后，摆渡车角度调节装置动作，前端电动推杆伸缩，推动第三杆框绕前端铰支座转动，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，前端电动推杆停止伸缩，此时，清扫小车支撑框与光伏组件在高度和角度方向上准确对齐；

步骤四：当摆渡车清扫小车支撑框与光伏组件准确对齐后，清扫小车启动，从清扫小车支撑框驶上光伏组件开始清扫工作，当清扫小车到达每排光伏组件的尽头时，清扫小车从光伏组件登上外延伸架，将积聚的灰尘扫离最后一片光伏组件，并当清扫小车左接近开关感应到外延伸架上清扫小车接近开关挡板时，清扫小车停止运动并沿光伏组件返回摆渡车；

步骤五：在清扫小车返回摆渡车过程中，当清扫小车右接近开关感应到摆渡车上清扫小车接近开关挡板时，清扫小车停止运动，摆渡车的前端电动推杆和后端电动推杆依次动作，将清扫小车恢复至默认位置，之后，摆渡车的锁止电动推杆从锁止孔板的通孔中移出，摆渡车与锁止定位轨道框脱离锁止，当锁止电动推杆完全收回后，摆渡车驱动装置启动，将清扫小车运至下一排光伏组件进行清扫，以此循环；

步骤六：当清扫小车电量不足，或当摆渡车的末端接近开关感应到末端接近开关挡板时，摆渡车则搭载清扫小车沿行走轨道返回，在返回过程中，当摆渡车下端的停止位接近开关感应到位于停止位轨道框上的停止位接近开关挡板时，摆渡车停止运动，之后，锁止电动推杆向下推出插入停止位轨道框上的锁止孔板的通孔中，将摆渡车与停止位轨道框固定；

步骤七：在停止位轨道框处，摆渡车和清扫小车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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