CN110813815B - 一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池板无水清扫技术领域，具体为一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人；包括机身、行进机构、擦拭机构、升降机构和往复机构，机身包括四组立柱和两组横梁，行进机构包括第一电机、两组第一皮带轮、第一皮带、转动轴和两组车轮，擦拭机构包括两组连接杆、方形板、第二电机、两组第二皮带轮、第二皮带和滚刷轴，方形板底端设置有方刷，滚刷轴外侧连接有滚刷毛，两组连接杆上均连接有压力传感器，往复机构包括第三电机、传动轴、辅助轴、多组链轮和链条，两组横梁顶端前后向均设置有光轨，并在两组光轨上均可滑动套装有滑块组，升降机构包括第四电机、丝杠、滑台和固定架。

Description

一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人

技术领域

本发明涉及电池板无水清扫技术领域，具体为一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人。

背景技术

众所周知，光伏电池板又称太阳能电池板 Solar panel，是由若干个太阳能电池组件按一定方式组装在一块板上的组装件，通常作为光伏方阵的一个单元，光伏电池板一般安装在室外，长期经历风吹日晒难免吸附灰尘，但其不能方便进行随时清理，从而导致其较易损坏，使用寿命较短。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人，其能够方便对光伏电池板进行随时清理，从而减缓其损坏，延长使用寿命。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人，包括机身、行进机构、擦拭机构、升降机构和往复机构，机身包括四组立柱和两组横梁，四组立柱的顶端分别螺丝螺装在两组横梁底端前后两侧，位于前侧的两组立柱之间和位于后侧的两组立柱之间均螺丝螺装有连接架，行进机构包括第一电机、两组第一皮带轮、第一皮带、转动轴和两组车轮，两组车轮分别安装在转动轴两端，两组第一皮带轮分别安装在第一电机输出端和固定套设在转动轴中心外侧，两组第一皮带轮通过第一皮带传动，行进机构设置为四组，四组第一电机分别安装在四组立柱底端，擦拭机构包括两组连接杆、方形板、第二电机、两组第二皮带轮、第二皮带和滚刷轴，方形板左右两侧均连接有固定杆，两组固定杆外侧均连接有固定块，两组固定块分别安装在两组连接杆内侧，方形板底端设置有方刷，第二电机安装在两组连接杆上的其中一组连接杆上，两组第二皮带轮分别安装第二电机输出端和固定套设在滚刷轴外侧，滚刷轴外侧连接有滚刷毛，两组第二皮带轮通过第二皮带传动，两组连接杆上均连接有压力传感器，往复机构包括第三电机、传动轴、辅助轴、多组链轮和链条，两组横梁顶端前后向均设置有光轨，并在两组光轨上均可滑动套装有滑块组，两组滑块组顶端均连接有连接柱，两组连接柱之间连接有固定柱组，固定柱组底端连接有辅助柱组，第三电机安装在位于前侧的横梁左端，传动轴一端与第三电机输出端连接，多组链轮中的其中两组链轮分别固定套装在传动轴和辅助轴外侧，多组链轮中的其他多组链轮均固定套装在辅助柱组外侧，多组链轮通过链条传动，升降机构包括第四电机、丝杠、滑台和固定架，丝杠顶端安装在第四电机底部输出端，滑台螺装套设在丝杠外侧，固定架与滑台连接，升降机构设置有两组，两组第四电机分别安装在两组连接柱处，且两组固定架分别与两组压力传感器连接。

优选的，位于前侧的连接架上连接有控制柜，控制柜内置STM32控制模块、视觉模块、无线通讯模块、两组电机驱动器、温度传感器、辐照度传感器以及电压电流采集模块，两组压力传感器、视觉模块、无线通讯模块、温度传感器、辐照度传感器以及电压电流采集模块输出端均与STM32控制模块输入端电连接，无线通讯模块和两组电机驱动器输入端均与STM32控制模块输出端电连接。

优选的，还包括发电电池板、蓄电池组和MPPT，发电电池板安装在两组横梁的顶端，蓄电池组和MPPT均安装在位于前侧的连接架上，发电电池板和蓄电池组均与MPPT电连接。

优选的，还包括辅支机构，辅支机构包括两组第一轴承座，两组第一轴承座内部均可转动固定有第一滚珠轴承，转动轴两端分别穿过两组第一滚珠轴承并分别伸出至两组第一轴承座外侧，辅支机构设置有四组，四组辅支机构分别安装在四组立柱的底端。

优选的，还包括两组第二轴承座，两组第二轴承座分别安装在两组连接杆内侧，两组第二轴承座内部均可转动固定有第二滚珠轴承，滚刷轴两端分别与两组第二滚珠轴承过盈配合。

优选的，位于后侧的横梁左端设置有第三轴承座，第三轴承座内部可转动固定有第三滚珠轴承，传动轴另一端与第三滚珠轴承过盈配合，还包括两组第四轴承座，两组第四轴承座分别安装在横梁右端，两组第四轴承座内部均可转动固定有第四滚珠轴承，辅助轴两端分别与两组第四滚珠轴承过盈配合。

优选的，第二电机设置为可调速电机。

优选的，所述机身设置为铝合金机身。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人，具备以下有益效果：可以通过车轮放置在屋顶上，第一电机通过第一皮带带动两组第一皮带轮转动，进而带动车轮进行转动，使整体移动，第二电机通过第二皮带带动两组第二皮带轮转动，进而使得滚刷毛进行转动擦拭，与此同时，方刷也能够方便辅助擦拭，第三电机通过链条带动多组链轮进行转动，滑块组随之在光轨上自由滑动，使得擦拭机构能够前后向进行擦拭，进而完成往复清洁行为，伺服电机通过联轴器与丝杠滑台相连，丝杠滑台通过支撑端固定机身上。第四电机带动丝杠进行转动，进而使得滑台纵向移动，带动擦拭机构进行纵向调节，方便调节擦拭力度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的电路控制图；

图3为本发明的供电部分模块图；

图4为机身的结构示意图；

图5为行进机构的结构示意图；

图6为擦拭机构的结构示意图；

图7为往复机构的结构示意图；

图8为升降机构的结构示意图；

图9为整体的结构示意图；

图中：1、机身；2、行进机构；3、擦拭机构；4、升降机构；5、往复机构；6、立柱；7、横梁；8、连接架；9、第一电机；10、第一皮带轮；11、第一皮带；12、转动轴；13、车轮；14、连接杆；15、方形板；16、第二电机；17、第二皮带轮；18、第二皮带；19、滚刷轴；20、固定块；21、方刷；22、滚刷毛；23、压力传感器；24、第三电机；25、传动轴；26、链轮；27、链条；28、光轨；29、滑块组；30、连接柱；31、固定柱组；32、第四电机；33、丝杠；34、滑台；35、固定架；36、控制柜；37、发电电池板；38、蓄电池组；39、MPPT；40、第一轴承座；41、第二轴承座；42、第三滚珠轴承。

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1-9，一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人，包括机身1、行进机构2、擦拭机构3、升降机构4和往复机构5，机身1包括四组立柱6和两组横梁7，四组立柱6的顶端分别螺丝螺装在两组横梁7底端前后两侧，位于前侧的两组立柱6之间和位于后侧的两组立柱6之间均螺丝螺装有连接架8，行进机构2包括第一电机9、两组第一皮带轮10、第一皮带11、转动轴12和两组车轮13，两组车轮13分别安装在转动轴12两端，两组第一皮带轮10分别安装在第一电机9输出端和固定套设在转动轴12中心外侧，两组第一皮带轮10通过第一皮带11传动，行进机构2设置为四组，四组第一电机9分别安装在四组立柱6底端，擦拭机构3包括两组连接杆14、方形板15、第二电机16、两组第二皮带轮17、第二皮带18和滚刷轴19，方形板15左右两侧均连接有固定杆，两组固定杆外侧均连接有固定块20，两组固定块20分别安装在两组连接杆14内侧，方形板15底端设置有方刷21，第二电机16安装在两组连接杆14上的其中一组连接杆14上，两组第二皮带轮17分别安装第二电机16输出端和固定套设在滚刷轴19外侧，滚刷轴19外侧连接有滚刷毛22，两组第二皮带轮17通过第二皮带18传动，两组连接杆14上均连接有压力传感器23，往复机构5包括第三电机24、传动轴25、辅助轴、多组链轮26和链条27，两组横梁7顶端前后向均设置有光轨28，并在两组光轨28上均可滑动套装有滑块组29，两组滑块组29顶端均连接有连接柱30，两组连接柱30之间连接有固定柱组31，固定柱组31底端连接有辅助柱组，第三电机24安装在位于前侧的横梁7左端，传动轴25一端与第三电机24输出端连接，多组链轮26中的其中两组链轮26分别固定套装在传动轴25和辅助轴外侧，多组链轮26中的其他多组链轮26均固定套装在辅助柱组外侧，多组链轮26通过链条27传动，升降机构4包括第四电机32、丝杠33、滑台34和固定架35，丝杠33顶端安装在第四电机32底部输出端，滑台34螺装套设在丝杠33外侧，固定架35与滑台34连接，升降机构4设置有两组，两组第四电机32分别安装在两组连接柱30处，且两组固定架35分别与两组压力传感器23，其可以通过车轮13放置在屋顶上，第一电机9通过第一皮带11带动两组第一皮带轮10转动，进而带动车轮13进行转动，使整体移动，第二电机16通过第二皮带18带动两组第二皮带轮17转动，进而使得滚刷毛22进行转动擦拭，与此同时，方刷21也能够方便辅助擦拭，第三电机24通过链条27带动多组链轮26进行转动，滑块组29随之在光轨28上自由滑动，使得擦拭机构3能够前后向进行擦拭，进而完成往复清洁行为，伺服电机通过联轴器与丝杠33滑台34相连，丝杠33滑台34通过支撑端固定机身1上，第四电机32带动丝杠33进行转动，进而使得滑台34纵向移动，带动擦拭机构3进行纵向调节，方便调节擦拭力度，位于前侧的连接架8上连接有控制柜36，控制柜36内置STM32控制模块、视觉模块、无线通讯模块、两组电机驱动器、温度传感器、辐照度传感器以及电压电流采集模块，两组压力传感器23、视觉模块、无线通讯模块、温度传感器、辐照度传感器以及电压电流采集模块输出端均与STM32控制模块输入端电连接，无线通讯模块和两组电机驱动器输入端均与STM32控制模块输出端电连接，其STM32控制模块用于接收无线通讯模块的无线信号实现远程控制、接收太阳辐照度和环境温度以及接收刷子与电池板压力值，采集数据和图像后，通过编程和算法进行处理分析，发送控制指令给两组电机驱动器，两组电机驱动器控制电机完成清洁行为，视觉模块采用OpenMV图像采集处理模块，采集电池板表面灰尘图像，并分析是否达到必须清洁条件，并发送清洁指令给STM32控制模块，两组电机驱动器驱动四组电机工作，无线通讯模块采用4G无线通讯模块，实现控制器与上位机通讯，上位机装有监控软件，监控监控机器人运行状态，同时通过4G无线通讯模块中的物联网卡，可将机器人运行数据传输至云平台进行数据保存和监控，温度传感器用于测量机器人周围环境温度，可设定范围，环境温度在设定范围时，向控制器发出清洁指令，辐照度传感器测量太阳辐照度，可设定范围，辐照度在设定范围时，向控制器发出清洁指令，压力压力传感器23测量刷子与电池板间的压力，可设定范围，使刷子与电池板保持紧密接触，还包括发电电池板37、蓄电池组38和MPPT39，发电电池板37安装在两组横梁7的顶端，蓄电池组38和MPPT39均安装在位于前侧的连接架8上，发电电池板37和蓄电池组38均与MPPT39电连接，其可以通过STM32控制模块采集发电电池板37电压和电流数据，监测机器人电源平稳性，电压电流采集模块测量发电电池板37电压电流数据，可设定范围，发电电池板37电压、电流在设定范围时，向控制器发出清洁指令，充电电池板固定在机身1上，与其整体一起运动，MPPT39控制电池板给蓄电池充电，蓄电池与控制柜36导线连接，给控制柜36供电，还包括辅支机构，辅支机构包括两组第一轴承座40，两组第一轴承座40内部均可转动固定有第一滚珠轴承，转动轴12两端分别穿过两组第一滚珠轴承并分别伸出至两组第一轴承座40外侧，辅支机构设置有四组，四组辅支机构分别安装在四组立柱6的底端，其可以通过第一滚珠轴承辅助转动轴12转动更加顺畅并提高支撑效果，还包括两组第二轴承座41，两组第二轴承座41分别安装在两组连接杆14内侧，两组第二轴承座41内部均可转动固定有第二滚珠轴承，滚刷轴19两端分别与两组第二滚珠轴承过盈配合，其可以通过第二滚珠轴承辅助滚刷轴19转动更加顺畅并提高支撑效果，位于后侧的横梁7左端设置有第三轴承座，第三轴承座内部可转动固定有第三滚珠轴承42，传动轴25另一端与第三滚珠轴承42过盈配合，还包括两组第四轴承座，两组第四轴承座分别安装在横梁7右端，两组第四轴承座内部均可转动固定有第四滚珠轴承，辅助轴两端分别与两组第四滚珠轴承过盈配合，其可以通过第三滚珠轴承42辅助传动轴25转动更加顺畅并提高支撑效果，第四滚珠轴承辅助辅助轴转动更加顺畅并提高支撑效果，第二电机16设置为可调速电机，可调速方便辅助调节滚刷毛转速，所述机身1设置为铝合金机身1，其可以通过铝合金机身1使其整体使用更加结实耐用。

在该文中的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，所有用电模块及用电器均为市面常见电器件，买回使用时仅需按照一同购回的使用说明书相互电连接即可进行使用，故在此不再赘述。

在该文中的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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 (3)

1.一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人，其特征在于：包括机身（1）、行进机构（2）、擦拭机构（3）、升降机构（4）和往复机构（5），机身（1）包括四组立柱（6）和两组横梁（7），四组立柱（6）的顶端分别螺丝螺装在两组横梁（7）底端前后两侧，位于前侧的两组立柱（6）之间和位于后侧的两组立柱（6）之间均螺丝螺装有连接架（8），行进机构（2）包括第一电机（9）、两组第一皮带轮（10）、第一皮带（11）、转动轴（12）和两组车轮（13），两组车轮（13）分别安装在转动轴（12）两端，两组第一皮带轮（10）分别安装在第一电机（9）输出端和固定套设在转动轴（12）中心外侧，两组第一皮带轮（10）通过第一皮带（11）传动，行进机构（2）设置为四组，四组第一电机（9）分别安装在四组立柱（6）底端，擦拭机构（3）包括两组连接杆（14）、方形板（15）、第二电机（16）、两组第二皮带轮（17）、第二皮带（18）和滚刷轴（19），方形板（15）左右两侧均连接有固定杆，两组固定杆外侧均连接有固定块（20），两组固定块（20）分别安装在两组连接杆（14）内侧，方形板（15）底端设置有方刷（21），第二电机（16）安装在两组连接杆（14）上的其中一组连接杆（14）上，两组第二皮带轮（17）分别安装第二电机（16）输出端和固定套设在滚刷轴（19）外侧，滚刷轴（19）外侧连接有滚刷毛（22），两组第二皮带轮（17）通过第二皮带（18）传动，两组连接杆（14）上均连接有压力传感器（23），往复机构（5）包括第三电机（24）、传动轴（25）、辅助轴、多组链轮（26）和链条（27），两组横梁（7）顶端前后向均设置有光轨（28），并在两组光轨（28）上均可滑动套装有滑块组（29），两组滑块组（29）顶端均连接有连接柱（30），两组连接柱（30）之间连接有固定柱组（31），固定柱组（31）底端连接有辅助柱组，第三电机（24）安装在位于前侧的横梁（7）左端，传动轴（25）一端与第三电机（24）输出端连接，多组链轮（26）中的其中两组链轮（26）分别固定套装在传动轴（25）和辅助轴外侧，多组链轮（26）中的其他多组链轮（26）均固定套装在辅助柱组外侧，多组链轮（26）通过链条（27）传动，升降机构（4）包括第四电机（32）、丝杠（33）、滑台（34）和固定架（35），丝杠（33）顶端安装在第四电机（32）底部输出端，滑台（34）螺装套设在丝杠（33）外侧，固定架（35）与滑台（34）连接，升降机构（4）设置有两组，两组第四电机（32）分别安装在两组连接柱（30）处，且两组固定架（35）分别与两组压力传感器（23）固定连接，位于前侧的连接架（8）上连接有控制柜（36），控制柜（36）内置STM32控制模块、视觉模块、无线通讯模块、两组电机驱动器、温度传感器、辐照度传感器以及电压电流采集模块，两组压力传感器（23）、视觉模块、无线通讯模块、温度传感器、辐照度传感器以及电压电流采集模块输出端均与STM32控制模块输入端电连接，无线通讯模块和两组电机驱动器输入端均与STM32控制模块输出端电连接，还包括辅支机构，辅支机构包括两组第一轴承座（40），两组第一轴承座（40）内部均可转动固定有第一滚珠轴承，转动轴（12）两端分别穿过两组第一滚珠轴承并分别伸出至两组第一轴承座（40）外侧，辅支机构设置有四组，四组辅支机构分别安装在四组立柱（6）的底端,两组第二轴承座（41）分别安装在两组连接杆（14）内侧，两组第二轴承座（41）内部均可转动固定有第二滚珠轴承，滚刷轴（19）两端分别与两组第二滚珠轴承过盈配合，其可以通过第二滚珠轴承辅助滚刷轴（19）转动更加顺畅并提高支撑效果，位于后侧的横梁（7）左端设置有第三轴承座，第三轴承座内部可转动固定有第三滚珠轴承（42），传动轴（25）另一端与第三滚珠轴承（42）过盈配合，两组第四轴承座分别安装在横梁（7）右端，两组第四轴承座内部均可转动固定有第四滚珠轴承，辅助轴两端分别与两组第四滚珠轴承过盈配合。

2.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人，其特征在于：第二电机（16）设置为可调速电机。

3.根据权利要求2所述的一种分布式光伏电池板阵列无水清扫机器人，其特征在于：机身（1）设置为铝合金机身（1）。