CN111420904A - 一种飞行移动式太阳能电池板清洁装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞行移动式太阳能电池板清洁装置及方法，所述装置包括遥控无人机和擦窗机器人，遥控无人机底面与擦窗机器人顶部之间设置有悬吊软绳，在擦窗机器人顶部设有平台座，所述平台座中部设有锥形对接孔，在平台座与擦窗机器人顶部之间设置有可调支撑，所述遥控无人机底面设有对接平台，所述对接平台中部设有与锥形对接孔相对应的对接锥，在擦窗机器人顶部还设置有可控收线轮，一条拉线从可控收线轮输出穿过锥形对接孔通过锁扣与对接平台中部设的对接锥连接，所述擦窗机器人四周侧壁向下设置有缓冲支脚。本发明将无人机与自动清扫器结合完成太阳能电池板清洁，解决山上沟壑大面积太阳能电池板的清洁问题，装置结构紧凑。

Description

一种飞行移动式太阳能电池板清洁装置及方法
技术领域
本发明涉及一种飞行移动式太阳能电池板清洁装置及方法，用于野外沟壑太阳能电池板的清洁。
背景技术
太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源，光伏发电安全可靠。建立光伏发电站是太阳能利用的最好实现，山地光伏电站建在地势起伏不平的荒山上，不占用土地资源，又解决了偏远山区用电难的问题。然而随着时间的推移大量的沙尘会附着在太阳能电池板上，遮挡了太阳光，影响了太阳光对太阳能电池板的照射强度，太阳电池板上的能量吸收不足，降低太阳能电池板的光电转化率，定期清洁太阳能电池板可以有效提高电站的发电量，增加发电站的经济效益。然而山地光伏电站的太阳能电池板分布在各个荒山上，山上沟壑纵横难以逾越，想及时、快速地完成山地光伏电站的全部太阳能电池板的清洁工作非常困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞行移动式太阳能电池板清洁装置及方法，用于野外沟壑太阳能电池板的清洁。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种飞行移动式太阳能电池板清洁装置，包括遥控无人机和擦窗机器人，擦窗机器人底面设置有行走吸盘，遥控无人机底面与擦窗机器人顶部之间设置有悬吊软绳，在擦窗机器人顶部设有平台座，所述平台座中部设有锥形对接孔，在平台座与擦窗机器人顶部之间设置有可调支撑，可调支撑用以调节平台座的水平，在平台座上设置有水平传感器；所述遥控无人机底面设有对接平台，所述对接平台中部设有与锥形对接孔相对应的对接锥，在擦窗机器人顶部还设置有可控收线轮，一条拉线从可控收线轮输出穿过锥形对接孔通过锁扣与对接平台中部设的对接锥连接，通过可控收线轮和拉线将对接锥拉下插入锥形对接孔、使遥控无人机坐落在擦窗机器人顶部平台座上，所述擦窗机器人四周侧壁向下设置有缓冲支脚。
方案进一步是：所述悬吊软绳与拉线是同一条绳索，将拉线全部释放出来时，拉线作为悬吊软绳使用。
方案进一步是：所述悬吊软绳是三条或四条，三条或四条悬吊软绳环绕平台座分别通过锁扣与遥控无人机和擦窗机器人连接。
方案进一步是：可调支撑包括两组剪式伸缩臂，两组剪式伸缩臂以锥形对接孔为中心相对设置，所述两组剪式伸缩臂对顺着伸缩臂轴向倾斜的平台座的水平进行调整。
方案进一步是：所述剪式伸缩臂包括两对支撑杆，每对支撑杆一端铰接，其中：每对支撑杆的下支撑杆与擦窗机器人顶部连接固定，每对支撑杆的上支撑杆与平台座固定连接，在上下支撑杆之间设置有可控伸缩杆，当擦窗机器人倾斜时，通过可控伸缩杆调整上下支撑杆张开的角度进而实现对平台座的水平调整。
方案进一步是：所述下支撑杆通过可控剪式推杆与擦窗机器人顶部连接固定，所述剪式推杆包括至少两根支杆，两根支杆通过轴销穿过支杆中心呈X形交叉铰接，两根支杆的两端分别通过铰接的连杆连接擦窗机器人顶部和所述下支撑杆，轴销与擦窗机器人之间设置有可控伸缩推臂；通过可控剪式推杆调整所述平台座与擦窗机器人顶部之间的高度。
方案进一步是：所述缓冲支脚包括连接臂和转臂，连接臂一端与擦窗机器侧壁固定连接，连接臂另一端通过转轴与转臂形成可转角度的铰接，转臂与连接臂之间设置有可伸缩控制的缓冲气缸，转臂的下端设置有橡胶脚垫，橡胶脚垫用于接触电池板。
方案进一步是：所述橡胶脚垫通过弹簧设置在所述转臂的下端。
方案进一步是：在所述平台座表面设置有橡胶垫。
基于所述飞行移动式太阳能电池板清洁装置的清洁方法，包括所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，遥控无人机吊起擦窗机器人飞向太阳能电池板，通过无人机携带的摄像头捕捉并确定已在被清扫电池板的上方，其中，所述方法进一步包括：
第一步：选择电池板高端侧作为下落区域，调整擦窗机器人的下落方向，使平台座水平调整方向与电池板的倾斜方向一致；
第二步：将擦窗机器人缓慢放到电池板上，当擦窗机器人的缓冲支脚全部落到电池板后，启动擦窗机器人的行走吸盘抓住电池板；
第三步：获取平台座上设置有水平传感器信号，调整可调支撑将平台座调整到水平状态；
第四步：收起缓冲支脚，无人机继续下降，同时启动可控收线轮将无人机对接平台的对接锥插入到平台座锥形对接孔中，无人机坐落在平台座上；
第五步：启动擦窗机器人的清扫程序开始行走清扫电池板，直至清扫完成后回到原点位置；
第六步：顺序执行放下缓冲支脚、释放吸盘、释放拉线、启动无人机，吊起擦窗机器人飞向下一个太阳能电池板，通过无人机携带的摄像头捕捉并确定已在下一个被清扫电池板的上方，返回第一步直至清扫结束。
本发明的有益效果是：将无人机与自动清扫器结合完成太阳能电池板清洁，解决了山上沟壑大面积太阳能电池板的清洁问题，装置结构紧凑，并可对倾斜的太阳能电池板进行清扫，不需要每一个电池板配备清扫装置，简化了电池板的结构，使其可以快速的安装调试，可调支撑保证了平台座的水平，使无人机平稳的降落在清扫器机器人上，而不需要始终悬在清扫器机器人的上方，节省了无人机的用电，遥控无人机和擦窗机器人交替工作，降低工作能耗。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
附图说明
图1是本发明应用状态图；
图2是本发明整体结构示意图；
图3是本发明可调支撑结构图，图2的A向视图；
图4是本发明平台座与擦窗机器人顶部之间高度调整装置结构图；
图5是本发明平台座斜度与高度调整状态示意图；
图6是本发明擦窗机器缓冲支脚结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种飞行移动式太阳能电池板清洁装置，如图2所示，所述飞行移动式太阳能电池板清洁装置包括遥控无人机1和擦窗机器人2，擦窗机器人底面设置有行走吸盘201，擦窗机器人是已知技术，行走吸盘是为了将擦窗机器人保持在玻璃上。其中：遥控无人机1底面与擦窗机器人顶部之间设置有悬吊软绳3，悬吊软绳的长度保证擦窗机器人2被吊起后始终保持水平状态。在擦窗机器人顶部设有平台座4，所述平台座的台面中部设有锥形对接孔401，在平台座与擦窗机器人顶部之间设置有可调支撑5，可调支撑用以调节平台座4的水平以便遥控无人机1能够平稳的坐落，在平台座上设置有水平传感器6；所述遥控无人机底面设有对接平台101，所述对接平台中部设有与锥形对接孔401相对应的对接锥7，在擦窗机器人顶部还设置有可控收线轮8，一条拉线9从可控收线轮输出穿过锥形对接孔通过锁扣与对接平台中部设的对接锥7连接，通过可控收线轮和拉线将对接锥拉下插入锥形对接孔、使遥控无人机坐落在擦窗机器人顶部平台座上，所述擦窗机器人四周侧壁向下设置有缓冲支脚10。一个遥控器通过无线通讯网络分别连接控制所述遥控无人机1和擦窗机器人2。
其中：所述悬吊软绳是三条或四条，三条或四条悬吊软绳环绕平台座分别通过锁扣与遥控无人机和擦窗机器人连接，使得吊起后的擦窗机器人处于水平状态。当然：所述悬吊软绳与拉线也可是同一条绳索，将拉线全部释放出来时，拉线作为悬吊软绳使用，在此结构下，为了保证擦窗机器人2被吊起后始终保持水平状态，所述可控收线轮8需要设置在擦窗机器人的重量中心的位置。
实施例中，如图2所示：可调支撑可以有多种结构例在四个角设置升降臂来实现，在本实施例中，作为优选，可调支撑包括两组剪式伸缩臂，两组剪式伸缩臂以锥形对接孔为中心相互对称设置，所述两组剪式伸缩臂可以对顺着伸缩臂轴向倾斜的平台座的水平进行调整。如图3和图5所示：所述剪式伸缩臂包括两对支撑杆，每对支撑杆一端通过轴销501铰接，其中：每对支撑杆的下支撑杆502与擦窗机器人2顶部连接固定，每对支撑杆的上支撑杆503与平台座4固定连接，在上下支撑杆之间设置有可控伸缩杆，可控伸缩杆是由直线推杆504和直杆505组成，直线推杆504与下支撑杆502轴线平行固定在下支撑杆502中，直线推杆504一端与直杆505一端铰接，直杆505另一端与上支撑杆503铰接，当擦窗机器人倾斜时，通过可控伸缩杆调整上下支撑杆张开的角度进而实现对平台座的水平调整，调整的角度可以是0度至60度之间。
上述结构在太阳能电池板倾斜不大，以及无人机螺旋桨处于较高状态下，没有无人机螺旋桨与太阳能电池板触碰的问题，在太阳能电池板倾斜增大或者无人机螺旋桨处于较低状态，为了防止无人机螺旋桨与太阳能电池板触碰，可以调整平台座4与擦窗机器人顶部之间的高度。其结构优选方案如图4和图5所示：所述下支撑杆502通过可控剪式推杆11与擦窗机器人2顶部连接固定，可控剪式推杆设置在擦窗机器人顶部设置的槽口202中，这样可控剪式推杆11回收状态下是收到了擦窗机器人2中；所述剪式推杆包括至少两根支杆11-1，两根支杆通过轴销11-2穿过中心呈X形交叉铰接，两根支杆的两端分别通过铰接的上下4个连杆11-3连接擦窗机器人2顶部和所述下支撑杆502，轴销11-2与擦窗机器人2之间设置有可控伸缩推臂11-4；通过可控剪式推杆调整所述平台座4与擦窗机器人顶部之间的高度。
所述缓冲支脚的作用是防止擦窗机器人2与太阳能电池板的硬接触，同时减小无人机下降的控制难度：如图6所示：所述缓冲支脚包括连接臂1001和转臂，转臂由第一转臂1002和第二转臂1003铰接组成，连接臂1001一端与擦窗机器侧壁固定连接，连接臂另一端通过转轴1004与转臂形成可转角度的铰接，转臂与连接臂之间设置有可伸缩控制的缓冲气缸1005，转臂的下端设置有橡胶脚垫1006，橡胶脚垫用于接触电池板。为了进一步加强缓冲，所述橡胶脚垫1006通过弹簧1007设置在所述转臂的下端。
为了使对接平台与平台座对接时接触的更加稳固：在所述平台座表面设置有橡胶垫12。
还可以有这样一种方案，对接平台101与对接锥7通过电磁锁扣连接固定，当无人机需要充电或者是群空时，也就是一台无人机带动多台擦窗机器人时，当将一台擦窗机器人放下后，在擦窗机器人工作期间，控制电磁锁扣解锁，无人机脱离当前擦窗机器人回工作站充电，或者响应发出请求的擦窗机器人，对其它擦窗机器人进行操作。
实施例2：
基于实施例1所述飞行移动式太阳能电池板清洁装置的清洁方法，包括实施例1所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，因此实施例1中的内容应理解为是本实施例的内容，做好连接悬吊软绳3等前期准备，使用遥控器遥控无人机吊起擦窗机器人飞向太阳能电池板，通过无人机携带的摄像头捕捉并确定擦窗机器人已在被清扫电池板的上方，其中，所述方法进一步包括：
第一步：选择电池板高端侧作为擦窗机器人下落区域，调整擦窗机器人的下落方向，使擦窗机器人上的平台座水平调整方向与电池板的倾斜方向一致，具体说就是通过可控伸缩杆调整上下支撑杆张开的角度进而实现对平台座的水平调整；
第二步：将擦窗机器人缓慢放到电池板上，当擦窗机器人的缓冲支脚全部落到电池板后，启动擦窗机器人的行走吸盘抓住电池板；
第三步：获取平台座上设置有水平传感器信号，根据信号调整可调支撑将平台座调整到水平状态；
第四步：收起缓冲支脚，无人机继续下降，同时启动可控收线轮将无人机对接平台的对接锥插入到平台座锥形对接孔中，无人机坐落在平台座上，此时可以停止无人机的螺旋桨工作；
第五步：启动擦窗机器人的清扫程序开始行走清扫电池板，直至清扫完成后回到原点位置；
第六步：顺序执行放下缓冲支脚、释放吸盘、释放拉线、启动无人机，吊起擦窗机器人飞向下一个太阳能电池板，通过无人机携带的摄像头捕捉并确定已在下一个被清扫电池板的上方，返回第一步直至清扫结束。
通过实施例1和实施例2，将无人机与自动清扫器结合完成太阳能电池板清洁，解决了大面积太阳能电池板的清洁问题，装置结构紧凑，并可对倾斜的太阳能电池板进行清扫，可以在倾斜度不大于45度的太阳能电池板上进行清扫，同时不需要每一个电池板配备清扫装置，简化了电池板的结构，使其可以快速的安装调试，可调支撑保证了平台座的水平，使无人机平稳的降落在清扫器机器人上，而不需要始终悬在清扫器机器人的上方，节省了无人机的用电，遥控无人机和擦窗机器人交替工作，降低工作能耗。

Claims (10)

1.一种飞行移动式太阳能电池板清洁装置，包括遥控无人机和擦窗机器人，擦窗机器人底面设置有行走吸盘，其特征在于，遥控无人机底面与擦窗机器人顶部之间设置有悬吊软绳，在擦窗机器人顶部设有平台座，所述平台座中部设有锥形对接孔，在平台座与擦窗机器人顶部之间设置有可调支撑，可调支撑用以调节平台座的水平，在平台座上设置有水平传感器；所述遥控无人机底面设有对接平台，所述对接平台中部设有与锥形对接孔相对应的对接锥，在擦窗机器人顶部还设置有可控收线轮，一条拉线从可控收线轮输出穿过锥形对接孔通过锁扣与对接平台中部设的对接锥连接，通过可控收线轮和拉线将对接锥拉下插入锥形对接孔、使遥控无人机坐落在擦窗机器人顶部平台座上，所述擦窗机器人四周侧壁向下设置有缓冲支脚。
2.根据权利要求1所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，其特征在于，所述悬吊软绳与拉线是同一条绳索，将拉线全部释放出来时，拉线作为悬吊软绳使用。
3.根据权利要求1所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，其特征在于，所述悬吊软绳是三条或四条，三条或四条悬吊软绳环绕平台座分别通过锁扣与遥控无人机和擦窗机器人连接。
4.根据权利要求1所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，其特征在于，可调支撑包括两组剪式伸缩臂，两组剪式伸缩臂以锥形对接孔为中心相对设置，所述两组剪式伸缩臂对顺着伸缩臂轴向倾斜的平台座的水平进行调整。
5.根据权利要求4所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，其特征在于，所述剪式伸缩臂包括两对支撑杆，每对支撑杆一端铰接，其中：每对支撑杆的下支撑杆与擦窗机器人顶部连接固定，每对支撑杆的上支撑杆与平台座固定连接，在上下支撑杆之间设置有可控伸缩杆，当擦窗机器人倾斜时，通过可控伸缩杆调整上下支撑杆张开的角度进而实现对平台座的水平调整。
6.根据权利要求5所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，其特征在于，所述下支撑杆通过可控剪式推杆与擦窗机器人顶部连接固定，所述剪式推杆包括至少两根支杆，两根支杆通过轴销穿过支杆中心呈X形交叉铰接，两根支杆的两端分别通过铰接的连杆连接擦窗机器人顶部和所述下支撑杆，轴销与擦窗机器人之间设置有可控伸缩推臂；通过可控剪式推杆调整所述平台座与擦窗机器人顶部之间的高度。
7.根据权利要求1所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，其特征在于，所述缓冲支脚包括连接臂和转臂，连接臂一端与擦窗机器侧壁固定连接，连接臂另一端通过转轴与转臂形成可转角度的铰接，转臂与连接臂之间设置有可伸缩控制的缓冲气缸，转臂的下端设置有橡胶脚垫，橡胶脚垫用于接触电池板。
8.根据权利要求7所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，其特征在于，所述橡胶脚垫通过弹簧设置在所述转臂的下端。
9.根据权利要求1所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，其特征在于，在所述平台座表面设置有橡胶垫。
10.基于权利要求1所述飞行移动式太阳能电池板清洁装置的清洁方法，包括权利要求1所述的飞行移动式太阳能电池板清洁装置，遥控无人机吊起擦窗机器人飞向太阳能电池板，通过无人机携带的摄像头捕捉并确定已在被清扫电池板的上方，其特征在于，所述方法进一步包括：
第一步：选择电池板高端侧作为下落区域，调整擦窗机器人的下落方向，使平台座水平调整方向与电池板的倾斜方向一致；
第二步：将擦窗机器人缓慢放到电池板上，当擦窗机器人的缓冲支脚全部落到电池板后，启动擦窗机器人的行走吸盘抓住电池板；
第三步：获取平台座上设置有水平传感器信号，调整可调支撑将平台座调整到水平状态；
第四步：收起缓冲支脚，无人机继续下降，同时启动可控收线轮将无人机对接平台的对接锥插入到平台座锥形对接孔中，无人机坐落在平台座上；
第五步：启动擦窗机器人的清扫程序开始行走清扫电池板，直至清扫完成后回到原点位置；
第六步：顺序执行放下缓冲支脚、释放吸盘、释放拉线、启动无人机，吊起擦窗机器人飞向下一个太阳能电池板，通过无人机携带的摄像头捕捉并确定已在下一个被清扫电池板的上方，返回第一步直至清扫结束。
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