CN110640790A - 一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置，横向锁止装置包括前端锁止装置、前端锁止固定板、后端锁止装置及后端锁止固定板，前端锁止装置及后端锁止装置分别安装于换行小车底盘的两侧，前端锁止装置布置于换行小车底盘的前端位置，后端锁止装置布置于换行小车底盘的中后部，前端锁止装置及后端锁止装置在换行轨道外侧分别对应有前端锁止固定板和后端锁止固定板，该发明结构合理，可在换行小车停止后进行自动锁止固定，防止换行小车前后移动和侧翻，提高清扫机器人系统运行过程中的安全性。

Description

一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置

技术领域

本发明涉及光伏组件清扫机器人锁止设备技术领域，具体为一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置。

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。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。过去光伏组件的清洁多为人工清洁方式，目前，越来越多的自动清洁机器人开始运用到光伏组件的清洁工作中来。为了提高机器人的利用效率，通常采用换行小车搭载清扫机器人进行多排组件清洁的方式，换行小车将清扫机器人通过换行轨道运载至各排光伏组件旁边，之后清扫机器人登上光伏组件对其进行清扫。在机器人系统的运行过程中，由于地形或天气等因素，换行小车在光伏组件旁停止时可能因意外而发生移动，为保持换行小车在运行过程中的位置状态，换行小车通常需要具备一定的锁止功能。

目前运载机器人常用的锁止方式有：通过驱动电机的自锁功能锁定驱动轮，防止换行小车发生移动；或者通过挡杆、挡板的方式，在停止位限制换行小车移动。这些锁止方法一定程度上都可以限制换行小车移动，但在实际使用过程中同时也存在一定的缺陷。

现有部分机器人锁止装置采用单向锁止方式，通常只限制了机器人沿轨道方向的移动，忽略了机器人可能因意外而发生侧翻的风险。并且有些机器人锁止装置的虚位较大，机器人的锁止定位精度不高，在外力作用下，机器人仍会发生一定的移动，可靠性不高。部分清扫机器人利用驱动电机的自锁功能，实现机器人在停止位的固定锁止。此种锁止方式需保持电机持续通电，一旦电机失电，机器人将丧失锁止功能，可能因意外而发生移动，产生危险。同时，持续的电机通电，需消耗机器人有限的电池电能，不利于机器人的长时间锁止。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用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置，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：一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置，换行小车活动设置于换行轨道上，换行小车与光伏组件的位置相匹配，清扫小车与光伏组件及换行小车相匹配，横向锁止装置设置于换行小车内部，所述横向锁止装置包括前端锁止装置、前端锁止固定板、后端锁止装置及后端锁止固定板，所述前端锁止装置及后端锁止装置分别安装于换行小车底盘的两侧，所述前端锁止装置布置于换行小车底盘的前端位置，所述后端锁止装置布置于换行小车底盘的中后部，所述前端锁止装置及后端锁止装置在换行轨道外侧分别对应有前端锁止固定板和后端锁止固定板；

所述前端锁止装置包括推杆电缸、法兰轴承座、L型推杆、H型锁头、换向电机、T型安装板、主动同步带轮、换向同步带、从动同步带轮、支撑轴承座、换向滑杆、锁止装置安装板及L型推杆电机，所述推杆电缸沿换行轨道垂直方向固定于锁止装置安装板一侧，所述推杆电缸一端与L型推杆电机相连，所述推杆电缸另一端与L型推杆相连，所述T型安装板平行换行轨道方向安装于锁止装置安装板另一侧，所述T型安装板一端安装有换向电机，所述换向电机的输出轴上固定有主动同步带轮，所述T型安装板的另一端固定有法兰轴承座，所述法兰轴承座中固定有从动同步带轮，从动同步带轮和主动同步带轮之间通过同步带相连，所述换向滑杆安装于支撑轴承座和从动同步带轮的通孔中，所述换向滑杆表面开有滑槽，所述支撑轴承座固定在锁止装置安装板上，所述换向滑杆一端与L型推杆固定相连，在L型推杆的带动下所述换向滑杆可沿换行轨道垂直方向自由滑动，所述换向滑杆靠近外侧一端的端部则固定安装有H型锁头；

所述前端锁止固定板包括锁止固定板、固定板立柱及L型支架，所述锁止固定板固定于两根固定板立柱上，所述固定板立柱通过L型支架与地面相固定，所述锁止固定板上所开的矩形孔与H型锁头相匹配。

优选的，所述换行轨道外侧还设置有传感器支架，所述传感器支架上设置有定位开关挡板。

优选的，所述换行小车底盘后端位置设置有定位开关，所述定位开关的水平高度与定位开关挡板的水平高度一致。

优选的，所述L型推杆电机与推杆电缸中的丝杠相连以带动L型推杆向外伸出或收回。

优选的，其使用方法包括以下步骤：

步骤一：当清扫机器人系统工作时，换行小车搭载清扫小车从停止位出发，并沿行走轨道行进，将清扫小车送至各排组件旁；

步骤二：在换行小车接近各排光伏组件时，当换行小车通过安装于换行小车底盘上的定位开关感应到位于传感器支架上的定位开关挡板时，换行小车停止前进，并与光伏组件对齐；

步骤三：当换行小车完全停止后，横向锁止装置开始工作，首先，后端锁止装置中的L型推杆电机启动，通过推杆电缸推动L型推杆伸出；其中，L型推杆与换向滑杆相固定，在换向滑杆的一端固定有H型锁头；在L型推杆伸出过程中，H型锁头在换向滑杆的推动下插入后端锁止固定板的方形通孔中；之后，换向电机启动，并通过主动同步带轮、同步带和从动同步带轮驱动换向滑杆旋转90°，在换向滑杆的带动下，H型锁头在后端锁止固定板的方形孔中旋转90°，将换行小车与后端锁止固定板相固定；

步骤四：当后端锁止装置锁止到位后，前端锁止装置开始动作，前端锁止装置中的L型推杆电机启动，通过推杆电缸推动L型推杆伸出；其中，L型推杆与换向滑杆相固定，在换向滑杆的一端固定有H型锁头；在L型推杆伸出过程中，H型锁头在换向滑杆的推动下插入前端锁止固定板的方形通孔中；之后，换向电机启动，并通过主动同步带轮、同步带和从动同步带轮驱动换向滑杆旋转90°，在换向滑杆的带动下，H型锁头在前端锁止固定板的方形孔中旋转90°，将换行小车与前端锁止固定板相固定；

步骤五：当换行小车中的前端锁止装置和后端锁止装置均锁止到位后，位于换行小车上的清扫小车启动，清扫小车从换行小车登上该排光伏组件进行清扫，当清扫完成后，清扫小车沿原路返回换行小车；

步骤六：当清扫小车在换行小车上完全停止后，前端锁止装置动作，前端锁止装置中的换向电机启动，并依次通过主动同步带轮、同步带、从动同步带轮和换向滑杆驱动H型锁头旋转90°，将H型锁头与前端锁止固定板取消锁定；之后，L型推杆电机启动，通过L型推杆和换向滑杆将H型锁头从锁止固定板的方孔中收回，换行小车前端与前端锁止固定板脱离锁定；

步骤七：后端锁止装置启动，后端锁止装置中的换向电机启动，并依次通过主动同步带轮、同步带、从动同步带轮和换向滑杆驱动H型锁头旋转90°，将H型锁头与后端锁止固定板取消锁定；之后，L型推杆电机启动，通过L型推杆和换向滑杆将H型锁头从后端锁止固定板的方孔中收回，换行小车后端与后端锁止固定板脱离锁定；

步骤八：当换行小车与前端锁止固定板和后端锁止固定板均脱离锁定后，换行小车启动，搭载清扫小车继续前往下一排光伏组件进行清扫，并以此循环，直至清扫完全部组件，或当清扫小车以及换行小车电量不足时，换行小车搭载清扫小车返回停止位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过换行小车两侧横向锁止的方式，通过可转动的H型锁头和锁止固定板进行自动锁止固定，提高清扫机器人系统运行过程中的安全性。

(2)本发明解决了清扫机器人换行小车长时间安全可靠锁止固定问题。

(3)本发明解决了换行小车停止时因重力作用而产生的滑移问题。

(4)本发明解决了换行小车因意外而发生侧翻的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为清扫机器人系统整体示意图。

图3为横向锁止装置车身布置示意图。

图4为横向锁止装置(前端锁止装置锁止状态)工作示意图。

图中：1-光伏组件；2-换行小车；3-清扫小车；4-换行轨道；5-定位开关挡板；6-传感器支架；7-定位开关；8-后端锁止固定板；9-后端锁止装置；10-换行小车底盘；11-前端锁止装置；12-前端锁止固定板；13-推杆电缸；14-法兰轴承座；15-L型推杆；16-H型锁头；17-锁止固定板；18-固定板立柱；19-L型支架；20-换向电机；21-T型安装板；22-主动同步带轮；23-换向同步带；24-从动同步带轮；25-支撑轴承座；26-换向滑杆；27-锁止装置安装板；28-L型推杆电机。

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1-3，本发明提供一种技术方案：一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置，换行小车2活动设置于换行轨道4上，换行小车2与光伏组件1的位置相匹配，清扫小车3与光伏组件1及换行小车2相匹配，横向锁止装置设置于换行小车2内部，横向锁止装置包括前端锁止装置11、前端锁止固定板12、后端锁止装置9及后端锁止固定板8，前端锁止装置11及后端锁止装置9分别安装于换行小车底盘10的两侧，前端锁止装置11布置于换行小车底盘10的前端位置，后端锁止装置9布置于换行小车底盘10的中后部，前端锁止装置11及后端锁止装置9在换行轨道4外侧分别对应有前端锁止固定板12和后端锁止固定板8，用于和锁止装置配合锁止固定换行小车2；横向锁止装置主要由伸缩机构和锁止机构两部分组成，其中，伸缩机构包括L型推杆电机28、推杆电缸13和L型推杆15，在伸缩机构中，推杆电缸13沿换行轨道4垂直方向固定于锁止装置安装板27上，其一端与L型推杆电机28相连，另一端与L型推杆15相连，L型推杆电机28用于驱动推杆电缸13中的丝杠旋转，带动L型推杆15向外伸出或收回；锁止装置中的锁止机构主要由H型锁头16、换向滑杆26、T型安装板21、换向电机20以及锁止固定板17组成，T型安装板21平行换行轨道4方向安装于锁止装置安装板27上，其上一端安装有换向电机20，换向电机20的输出轴上固定有主动同步带轮22，T型安装板21的另一端固定有法兰轴承座14，法兰轴承座14中固定有从动同步带轮24，从动同步带轮24和主动同步带轮22之间通过同步带23相连，用于传递换向电机20的动力，锁止机构中的换向滑杆26安装于支撑轴承座25和从动同步带轮24的通孔中，其表面开有滑槽，其中，换向滑杆26靠近换行轨道4外侧的一端与L型推杆15固定相连，在L型推杆15的带动下可沿换行轨道4垂直方向自由滑动，换向滑杆26靠近外侧一端的端部则固定安装有H型锁头16，锁止固定板17固定于两根固定板立柱18上，固定板立柱18则通过L型支架19与地面相固定。

本发明的横向锁止装置的工作流程如下：

步骤一：当清扫机器人系统工作时，换行小车2搭载清扫小车3从停止位出发，并沿行走轨道4行进，将清扫小车3送至各排组件旁；

步骤二：在换行小车2接近各排光伏组件时，当换行小车2通过安装于换行小车底盘10上的定位开关7感应到位于传感器支架6上的定位开关挡板5时，换行小车2停止前进，并与光伏组件1对齐；

步骤三：当换行小车2完全停止后，横向锁止装置开始工作，首先，后端锁止装置9中的L型推杆电机28启动，通过推杆电缸13推动L型推杆15伸出；其中，L型推杆15与换向滑杆26相固定，在换向滑杆26的一端固定有H型锁头16；在L型推杆15伸出过程中，H型锁头16在换向滑杆26的推动下插入后端锁止固定板8的方形通孔中；之后，换向电机20启动，并通过主动同步带轮22、同步带23和从动同步带轮24驱动换向滑杆26旋转90°，在换向滑杆26的带动下，H型锁头16在后端锁止固定板8的方形孔中旋转90°，将换行小车2与后端锁止固定板8相固定；

步骤四：当后端锁止装置9锁止到位后，前端锁止装置11开始动作，前端锁止装置11中的L型推杆电机28启动，通过推杆电缸13推动L型推杆15伸出；其中，L型推杆15与换向滑杆26相固定，在换向滑杆26的一端固定有H型锁头16；在L型推杆15伸出过程中，H型锁头16在换向滑杆26的推动下插入前端锁止固定板12的方形通孔中；之后，换向电机20启动，并通过主动同步带轮22、同步带23和从动同步带轮24驱动换向滑杆26旋转90°，在换向滑杆26的带动下，H型锁头16在前端锁止固定板12的方形孔中旋转90°，将换行小车2与前端锁止固定板12相固定，如图4所示；

步骤五：当换行小车2中的前端锁止装置11和后端锁止装置9均锁止到位后，位于换行小车2上的清扫小车3启动，清扫小车3从换行小车2登上该排光伏组件进行清扫，当清扫完成后，清扫小车3沿原路返回换行小车2；

步骤六：当清扫小车3在换行小车2上完全停止后，前端锁止装置11动作，前端锁止装置11中的换向电机20启动，并依次通过主动同步带轮22、同步带23、从动同步带轮24和换向滑杆26驱动H型锁头16旋转90°，将H型锁头16与前端锁止固定板12取消锁定；之后，L型推杆电机28启动，通过L型推杆和换向滑杆26将H型锁头从锁止固定板的方孔中收回，换行小车2前端与前端锁止固定板12脱离锁定；

步骤七：后端锁止装置9启动，后端锁止装置9中的换向电机20启动，并依次通过主动同步带轮22、同步带23、从动同步带轮24和换向滑杆26驱动H型锁头16旋转90°，将H型锁头16与后端锁止固定板8取消锁定；之后，L型推杆电机28启动，通过L型推杆15和换向滑杆26将H型锁头16从后端锁止固定板8的方孔中收回，换行小车2后端与后端锁止固定板8脱离锁定；

步骤八：当换行小车2与前端锁止固定板12和后端锁止固定板8均脱离锁定后，换行小车2启动，搭载清扫小车3继续前往下一排光伏组件1进行清扫，并以此循环，直至清扫完全部组件，或当清扫小车3以及换行小车2电量不足时，换行小车2搭载清扫小车3返回停止位。

本发明可用于光伏组件清扫机器人的换行小车中，实现换行小车在停止时的锁止固定功能，相较于现有的锁止装置，本锁止装置可在换行小车停止后进行自动锁止固定，防止换行小车前后移动和侧翻，提高清扫机器人系统运行过程中的安全性。本发明具体克服以下缺陷，针对利用电机自锁功能锁止方式可靠性不高和不利于长时间锁止的问题，本发明解决了清扫机器人换行小车长时间安全可靠锁止固定问题。由于地形和光伏组件排布问题，换行小车轨道可能与地面倾斜一定的角度，机器人系统在工作中，换行小车可能因为重力作用而在轨道上产生滑动。本发明解决了换行小车停止时因重力作用而产生的滑移问题。当清扫小车返回换行小车时，由于冲击力较大，或者当天气恶劣，室外风速较大时，换行小车可能发生侧翻。本发明解决了换行小车因意外而发生侧翻的问题。

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 (5)

1.一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置，换行小车活动设置于换行轨道上，换行小车与光伏组件的位置相匹配，清扫小车与光伏组件及换行小车相匹配，横向锁止装置设置于换行小车内部，其特征在于：所述横向锁止装置包括前端锁止装置、前端锁止固定板、后端锁止装置及后端锁止固定板，所述前端锁止装置及后端锁止装置分别安装于换行小车底盘的两侧，所述前端锁止装置布置于换行小车底盘的前端位置，所述后端锁止装置布置于换行小车底盘的中后部，所述前端锁止装置及后端锁止装置在换行轨道外侧分别对应有前端锁止固定板和后端锁止固定板；

所述前端锁止装置包括推杆电缸、法兰轴承座、L型推杆、H型锁头、换向电机、T型安装板、主动同步带轮、换向同步带、从动同步带轮、支撑轴承座、换向滑杆、锁止装置安装板及L型推杆电机，所述推杆电缸沿换行轨道垂直方向固定于锁止装置安装板一侧，所述推杆电缸一端与L型推杆电机相连，所述推杆电缸另一端与L型推杆相连，所述T型安装板平行换行轨道方向安装于锁止装置安装板另一侧，所述T型安装板一端安装有换向电机，所述换向电机的输出轴上固定有主动同步带轮，所述T型安装板的另一端固定有法兰轴承座，所述法兰轴承座中固定有从动同步带轮，从动同步带轮和主动同步带轮之间通过同步带相连，所述换向滑杆安装于支撑轴承座和从动同步带轮的通孔中，所述换向滑杆表面开有滑槽，所述支撑轴承座固定在锁止装置安装板上，所述换向滑杆一端与L型推杆固定相连，在L型推杆的带动下所述换向滑杆可沿换行轨道垂直方向自由滑动，所述换向滑杆靠近外侧一端的端部则固定安装有H型锁头；

所述前端锁止固定板包括锁止固定板、固定板立柱及L型支架，所述锁止固定板固定于两根固定板立柱上，所述固定板立柱通过L型支架与地面相固定，所述锁止固定板上所开的矩形孔与H型锁头相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置，其特征在于：所述换行轨道外侧还设置有传感器支架，所述传感器支架上设置有定位开关挡板。

3.根据权利要求1所述的一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置，其特征在于：所述换行小车底盘后端位置设置有定位开关，所述定位开关的水平高度与定位开关挡板的水平高度一致。

4.根据权利要求1所述的一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置，其特征在于：所述L型推杆电机与推杆电缸中的丝杠相连以带动L型推杆向外伸出或收回。

5.根据权利要求1所述的一种用于光伏组件清扫机器人换行小车的横向锁止装置，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：

步骤一：当清扫机器人系统工作时，换行小车搭载清扫小车从停止位出发，并沿行走轨道行进，将清扫小车送至各排组件旁；

步骤二：在换行小车接近各排光伏组件时，当换行小车通过安装于换行小车底盘上的定位开关感应到位于传感器支架上的定位开关挡板时，换行小车停止前进，并与光伏组件对齐；

步骤三：当换行小车完全停止后，横向锁止装置开始工作，首先，后端锁止装置中的L型推杆电机启动，通过推杆电缸推动L型推杆伸出；其中，L型推杆与换向滑杆相固定，在换向滑杆的一端固定有H型锁头；在L型推杆伸出过程中，H型锁头在换向滑杆的推动下插入后端锁止固定板的方形通孔中；之后，换向电机启动，并通过主动同步带轮、同步带和从动同步带轮驱动换向滑杆旋转90°，在换向滑杆的带动下，H型锁头在后端锁止固定板的方形孔中旋转90°，将换行小车与后端锁止固定板相固定；

步骤四：当后端锁止装置锁止到位后，前端锁止装置开始动作，前端锁止装置中的L型推杆电机启动，通过推杆电缸推动L型推杆伸出；其中，L型推杆与换向滑杆相固定，在换向滑杆的一端固定有H型锁头；在L型推杆伸出过程中，H型锁头在换向滑杆的推动下插入前端锁止固定板的方形通孔中；之后，换向电机启动，并通过主动同步带轮、同步带和从动同步带轮驱动换向滑杆旋转90°，在换向滑杆的带动下，H型锁头在前端锁止固定板的方形孔中旋转90°，将换行小车与前端锁止固定板相固定；

步骤五：当换行小车中的前端锁止装置和后端锁止装置均锁止到位后，位于换行小车上的清扫小车启动，清扫小车从换行小车登上该排光伏组件进行清扫，当清扫完成后，清扫小车沿原路返回换行小车；

步骤六：当清扫小车在换行小车上完全停止后，前端锁止装置动作，前端锁止装置中的换向电机启动，并依次通过主动同步带轮、同步带、从动同步带轮和换向滑杆驱动H型锁头旋转90°，将H型锁头与前端锁止固定板取消锁定；之后，L型推杆电机启动，通过L型推杆和换向滑杆将H型锁头从锁止固定板的方孔中收回，换行小车前端与前端锁止固定板脱离锁定；

步骤七：后端锁止装置启动，后端锁止装置中的换向电机启动，并依次通过主动同步带轮、同步带、从动同步带轮和换向滑杆驱动H型锁头旋转90°，将H型锁头与后端锁止固定板取消锁定；之后，L型推杆电机启动，通过L型推杆和换向滑杆将H型锁头从后端锁止固定板的方孔中收回，换行小车后端与后端锁止固定板脱离锁定；

步骤八：当换行小车与前端锁止固定板和后端锁止固定板均脱离锁定后，换行小车启动，搭载清扫小车继续前往下一排光伏组件进行清扫，并以此循环，直至清扫完全部组件，或当清扫小车以及换行小车电量不足时，换行小车搭载清扫小车返回停止位。

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