CN111975794A - 一种步行式太阳能电池组件清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种步行式太阳能电池组件清洗机器人，包括：机架板，设置相互平行的两滑槽；传动机构，包括电机、锯齿状齿轮以及设置在所述锯齿状齿轮相对两侧的锯齿状轨道板，所述电机设置在所述机架板的上表面，所述电机输出轴输出至所述锯齿状齿轮，所述锯齿状齿轮与所述锯齿状轨道板上的锯齿状轨道配合，每个所述锯齿状轨道板的上表面设置滚轮，所述滚轮可滑动设置在所述滑槽内；爬行机构，包括辊筒以及爬行履带；以及清洁机构。本发明的一种步行式太阳能电池组件清洗机器人，所述传动机构与所述爬行机构相互配合可实现所述机器人从墙面爬行至太阳能电池组件表面进行清洁，整个过程不需要人力自动完成，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池板清洁技术领域，具体涉及一种步行式太阳能电池组件清洗机器人。
背景技术
如今能源消耗不断增加，人们对新能源的需求也随之增长，太阳能光伏发电作为一种新型的可再生清洁能源，不仅可以替代部分常规能源，还将会成为世界能源供应的主体。太阳能光伏发电主要依靠的是太阳能电池组件，这种电池组件常被安装在高度较高的空旷区域。由于空气中含有很多微小的灰尘颗粒，这些灰尘颗粒在经过一段时间后便会附着在电池组件表面，遮挡住了大部分光照，进而降低了太阳能光伏发电效率，甚至会损坏太阳能电池组件。因此需要一种智能高效的太阳能电池组件清洗的技术方案，来定期清洗维护太阳能电池组件。
目前太阳能电池组件的清洗大多是依靠人力来完成的，这种方式存在效率低、成本高等问题。其他太阳能电池组件的清洗使用到了清洗机器人，这些清洗机器人存在重量大、成本高的问题，在开始工作前需要人为将清洗机器人放置到太阳能电池板上，使用不便且存在一定的安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种步行式太阳能电池组件清洗机器人，所述传动机构与所述爬行机构相互配合可实现所述机器人从墙面爬行至太阳能电池组件表面进行清洁，整个过程不需要人力自动完成，安全可靠。
为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：
一种步行式太阳能电池组件清洗机器人，包括：机架板，设置相互平行的两滑槽；传动机构，包括电机、锯齿状齿轮以及设置在所述锯齿状齿轮相对两侧的锯齿状轨道板，所述电机设置在所述机架板的上表面，所述电机输出轴输出至所述锯齿状齿轮，所述锯齿状齿轮与所述锯齿状轨道板上的锯齿状轨道配合，每个所述锯齿状轨道板的上表面设置滚轮，所述滚轮可滑动设置在所述滑槽内；爬行机构，包括辊筒以及爬行履带，所述辊筒设置在所述锯齿状轨道板下表面，每个所述锯齿状轨道板上设置的两个所述辊筒外套接一个所述爬行履带，所述爬行履带等间距设有若干个小吸盘；以及清洁机构，通过固定仓设置在所述机架板的下表面。
进一步地，每个所述锯齿状轨道上表面设置两个所述滚轮，每个所述锯齿状轨道上的两个所述滚轮的间距小于所述滑槽的长度，两个所述滑槽在所述机架板上轴对称分布，每个所述锯齿状轨道上的两个滚轮中心对称分布。
进一步地，所述爬行机构还包括：两个密闭空气仓，每个所述密闭空气仓设置在所述机架板下方位于同侧的两个所述辊筒之间，所述密闭空气仓下表面设置吸盘槽，所述密闭空气仓通过出气孔与真空组件连通，所述密闭空气仓的两端设置仓门，所述仓门位于所述密闭空气仓的两端；两个橡胶带，每个所述橡胶带设置在所述辊筒与所述爬行履带之间，所述小吸盘的出气口穿过所述橡胶带朝向所述密闭空气仓，位于所述吸盘槽下方的所述橡胶带为空气仓密封带，所述空气仓密封带上的所述小吸盘为抓紧吸盘，所述空气仓密封带将所述吸盘槽的槽口封住，所述抓紧吸盘的出气口位于所述密闭空气仓内；以及限位吸盘，设置在所述锯齿状轨道板的下表面，位于所述爬行履带的两端，所述限位吸盘与所述锯齿状轨道板之间设置压缩弹簧，所述限位吸盘的出气口与所述真空组件连通。
进一步地，所述仓门包括第一仓门以及第二仓门，所述第一仓门位于所述吸盘槽的两端，所述第二仓门靠近所述密闭空气仓的中心，所述仓门与所述顶壁连接的部位设置弹簧，所述弹簧的一端与所述顶壁连接，所述弹簧的另一端与所述仓门的上部连接。
进一步地，所述清洁机构包括储水箱、固定板、清洗刷、清洁弹簧以及清洗喷头，所述储水箱设置在所述机架板上表面，所述储水箱通过水管与所述固定仓连通，所述固定板位于所述固定仓远离所述储水箱的一端，所述清洗刷设置在所述固定板以及所述锯齿状轨道板的下表面，所述清洗刷与所述固定板之间设置所述清洁弹簧，所述清洗喷头通过软管与所述固定仓的水管孔连通。
进一步地，所述第一仓门与所述第二仓门在所述密闭空气仓内形成了半密闭空间，两个所述第二仓门之间的空间形成了所述密闭空气仓的全密闭空间。
进一步地，所述固定仓靠近所述清洁机构的一端设置摄像头。
进一步地，所述清洗刷为吸水海绵。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明的一种步行式太阳能电池组件清洗机器人，所述传动机构与所述爬行机构相互配合可实现所述机器人从墙面爬行至太阳能电池组件表面进行清洁，整个过程不需要人力自动完成，减少了人为清洗的繁琐及高空作业的危险。
(2)本发明的一种步行式太阳能电池组件清洗机器人，两侧的爬行履带分开进行工作，锯齿状齿轮正反转实现爬墙前进任务，避免移动过程中出现卡顿、停滞问题，两侧的爬行履带在爬行的过程中，运动至所述密闭空气仓下方时所述小型吸盘的出气口进入所述密闭空气仓内，会将所述清洗机器人吸附在所述太阳能组件上，同时边运动边吸附，避免所述清洗机器人在重力的作用下掉落，在清洗的过程中，采用中心转向，即两侧履带以相同的速度(低速)相反方向转动实现S型清洗，能够使污水由上往下流动并最终被清洗掉，达到对太阳能电池组件的清洗目的。
(3)本发明的一种步行式太阳能电池组件清洗机器人，所述锯齿状轨道板的下表面设置限位吸盘，在爬行的过程中当一侧的所述爬行履带停止运动时，所述限位吸盘辅助抓紧，配合所述爬行履带实现爬行动作。
(4)本发明的一种步行式太阳能电池组件清洗机器人，密闭空气仓采用双仓门结构，将所述密闭空气仓分为半密闭空间以及全密闭空间，实现了抓紧，避免单仓门结构时所述小吸盘进出所述密闭空气仓带入空气影响所述密闭空气仓的负压环境，而影响抓紧效果。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。
图1所示为本发明一实施例的一种步行式太阳能电池组件清洗机器人透视图；
图2～3所示为本发明一实施例的爬行机构结构图；
图4所示为本发明一实施例的固定仓的结构图；
图5所示为本发明一实施例的清洁组件的结构图。
图中附图标记：
1机架板、11滑槽、21锯齿状齿轮、22锯齿状轨道板、221锯齿状轨道、23滚轮、31辊筒、32爬行履带、321小吸盘、33限位吸盘、34压缩弹簧、35橡胶条、41密闭空气仓、42出气孔、431第一仓门、432第二仓门、44弹簧、51储水箱、52固定板、53清洗刷、54清洁弹簧、55清洗喷头、6固定仓、61水管孔、7摄像头。
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，本领域技术人员在没有作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。
本实施例提供了一种步行式太阳能电池组件清洗机器人，如图1所示，包括机架板1、传动机构、爬行机构以及清洁机构，所述机架板1上设置相互平行的两滑槽11。所述传动机构包括电机、锯齿状齿轮21以及设置在所述锯齿状齿轮21相对两侧的锯齿状轨道板22，所述电机设置在所述机架板1的上表面，所述电机输出轴输出至所述锯齿状齿轮21，所述锯齿状齿轮21与所述锯齿状轨道板22上的锯齿状轨道221配合，每个所述锯齿状轨道板22的上表面设置滚轮23，所述滚轮23可滑动设置在所述滑槽11内。每个所述锯齿状轨道221上表面设置两个所述滚轮23，每个所述锯齿状轨道221上的两个所述滚轮23的间距小于所述滑槽11的长度，两个所述滑槽11在所述机架板1上轴对称分布，每个所述锯齿状轨道221上的两个滚轮23中心对称分布。所述锯齿状轨道221相互平行。所述锯齿状齿轮21与所述锯齿状轨道221完美啮合，实现所述清洗机器人的步行式前进。
如图2所示，所述爬行机构包括辊筒31、爬行履带32、小吸盘321、橡胶带35、限位吸盘33以及密闭空气仓41，所述辊筒31设置在所述锯齿状轨道板22下表面，每个所述锯齿状轨道板22上设置的两个所述辊筒31外套接一个所述爬行履带32，所述爬行履带32等间距设有若干个小吸盘321，所述小吸盘321的出气口穿过所述爬行履带32伸出所述爬行履带32，所述小吸盘321与所述爬行履带32可以一体成型也可以分体成型，本发明优选一体成型。每个所述橡胶带35设置在所述辊筒31与所述爬行履带32之间，所述小吸盘321的出气口穿过所述橡胶带35朝向所述密闭空气仓41。所述限位吸盘33设置在所述锯齿状轨道板22的下表面，位于所述爬行履带32的两端，所述限位吸盘33与所述锯齿状轨道板22之间设置压缩弹簧34，能够很好地适应太阳能电池板边缘高低状况，保证所述清洗机器人的顺利过板。所述限位吸盘33的出气口与所述真空组件连通，在工作时，可通过控制所述限位吸盘33的压力控制其工作，当所述限位吸盘33处于负压时，所述限位吸盘33会辅助所述爬行机构将所述清洗机器人吸附在墙面或太阳能组件上。所述限位吸盘33设置在所述爬行机构的两端，可根据实际需要设置所述限位吸盘33的数量以及抓紧力。多个所述限位吸盘33以及所述密闭空气仓41可以通过阀门的开关共用一个真空组件。每个所述密闭空气仓41设置在所述机架板1下方位于同侧的两个所述辊筒31之间，所述密闭空气仓41下表面设置吸盘槽。位于所述吸盘槽下方的所述橡胶带35为空气仓密封带，所述空气仓密封带上的所述小吸盘为抓紧吸盘，在所述爬行履带爬行的过程中，所述橡胶带35不断的转动至所述吸盘槽的所述橡胶带35将所述吸盘槽的槽口封住，将运动至所述吸盘槽下方的所述橡胶带35称为所述空气仓密封带。在所述爬行履带爬行的过程中，所述小吸盘321不断的转动至所述吸盘槽内并置于所述密闭空气仓41的负压环境内，此处的所述小吸盘321的出气口位于所述密闭空气仓41内，在负压条件下所述吸盘槽下方的所述小吸盘321牢牢的将墙面或太阳能组件抓紧，称移动至此处的所述小吸盘321为所述抓紧吸盘。。在所述爬行履带运动的过程中，所述抓紧吸盘沿所述吸盘槽滑动，所述空气仓密封带将所述吸盘槽运动密封实现所述密闭空气仓41的密闭功能，防止漏气。
所述密闭空气仓41通过出气孔42与真空组件连通，所述密闭空气仓41的两端设置仓门，所述仓门位于所述密闭空气仓41的两端。所述仓门包括第一仓门431以及第二仓门432，所述第一仓门431位于所述吸盘槽的两端，所述第二仓门432靠近所述密闭空气仓41的中心，所述仓门与所述顶壁连接的部位设置弹簧44，所述弹簧44的一端与所述顶壁连接，所述弹簧44的另一端与所述仓门的上部连接。所述第一仓门与所述第二仓门在所述密闭空气仓41内形成了半密闭空间，两个所述第二仓门之间的空间形成了所述密闭空气仓41的全密闭空间。所述小型吸盘321在转动的过程中，首先沿着设置在所述密闭空气仓41底部的吸盘槽通过所述第一仓门431，进入半密闭空间，后通过所述第二仓门432进入所述密闭空气仓41的全密封空间，位于所述密闭空气仓41内的所述小型吸盘321首先通过所述第二仓门432离开全密闭空间，后通过所述第一仓门431离开半密闭空间。真空组件定时对所述密闭空气仓41进行抽真空处理，使得与所述爬行机构能牢牢的抓紧墙面或太阳能电池组件，保证所述清洗机器人在具有一定斜度的光滑太阳能电池板面上正常工作。当所述小型吸盘321的出气口进入或离开所述密闭空气仓41时，会将所述第一仓门431以及所述第二仓门432顶开，后所述第一仓门431以及所述第二仓门432在所述弹簧44的弹力作用下将所述第一仓门431以及所述第二仓门432关闭。
如图4～5所示，部分所述清洁机构通过固定仓6设置在所述机架板1的下表面，另外部分所述清洁机构设置在所述锯齿状轨道板22的下表面。所述清洁机构包括储水箱51、固定板52、清洗刷53、清洁弹簧54以及清洗喷头55，所述储水箱51设置在所述机架板1的上表面，所述储水箱51通过水管与所述固定仓6连通，所述固定板52位于所述固定仓6远离所述储水箱51的一端，所述清洗刷53设置在所述固定板52以及所述锯齿状轨道板22的下表面，所述清洗刷53与所述固定板52之间设置所述清洁弹簧54，便于所述清洗机构与太阳能电池组件之间的灵活接触，从而达到更好的清洗效果。所述清洗喷头55通过软管与所述固定仓6的水管孔61连通。所述固定仓6靠近所述清洁机构的一端设置摄像头7，所述摄像头7的识别宽度包含所述清洗机器人的车体宽度，可以通过所述摄像头7识别脏污程度，进而控制清洁机构的清洗力度。所述清洗刷53为吸水海绵，通过转轴及所述清洁弹簧54与直流电机相连接。开始进行清洗工作时所述清洗喷头55会持续喷出雾状水，润湿电池板面及所述清洗刷53，后所述清洗刷53转动清洗。通过可吸水软海绵及雾化水进行物理清洗污物，同时可吸水软海绵可以吸取太阳能电池板面上残余的水渍。当两侧的所述爬行履带32以相同的速度(低速)相反方向转动时，可以实现所述清洗机器人的S型位移。所述清洗机器人的工作顺序为水平由上往下S型清洗，能够使污水由上往下流动并最终被清洗掉，从而很好地实现对太阳能电池组件的清洗目的。
以所述清洗机器人在墙面上向上爬行，发明的所述清洗机器人的清洗方法进行说明：
所述清洗机器人左右两侧的传动机构以及爬行机构分开进行工作，控制系统控制右侧的所述限位吸盘33牢牢地吸附在墙面，与墙面抵触的所述爬行履带32上的所述小吸盘321牢牢地吸附在墙面。所述电机控制所述锯齿状齿轮21顺时针旋转，因为右侧的所述传动机构以及爬行机构被固定，因此所述锯齿状齿轮21沿右侧的所述锯齿状轨道221向上运动，并带动机架板1向上运动，同时左侧所述滑槽11内的下方所述滚轮23与所述滑槽11的下方抵接，因此左侧的所述滚轮23相对于所述滑槽11向上运动，至左侧所述传动机构以及所述爬行机构在所述机架板1的带动下向上运动，当右侧的下方的所述滚轮23抵接到所述滑槽11的下方顶端或左侧的上方的所述滚轮23抵接到所述滑槽11的上方顶端时，所述电机停止工作，左侧所述爬行机构以及所述传动机构停止工作。此时右侧的下方的所述滚轮23抵接在所述滑槽11的下方，左侧的上方的所述滚轮23抵接在所述滑槽11的上方。所述控制系统控制将左侧的所述限位吸盘33牢牢地吸附在墙面，左侧与墙面抵接的所述小吸盘321牢牢地吸附在墙面，右侧所述限位吸盘33停止工作，所述电机控制所述锯齿状齿轮21逆时针旋转，因为左侧的所述传动机构以及爬行机构被固定，因此所述锯齿状齿轮21沿左侧的所述锯齿状轨道221向上运动，并带动机架板1向上运动，同时右侧所述滑槽11内的下方所述滚轮23与所述滑槽11的下方抵接，因此右侧的所述滚轮23相对于所述滑槽11向上运动，至右侧所述传动机构以及所述爬行机构在所述机架板1的带动下向上运动，当左侧的下方的所述滚轮23抵接到所述滑槽11的下方顶端或右侧的上方的所述滚轮23抵接到所述滑槽11的上方顶端时，所述电机停止工作。此时左右两侧的所述滚轮23相对于所述机加板1的位置恢复。重复上述步骤至所述清洗机器人到达预定位置，调整两侧的爬行机构对齐。
当两侧履带以相同的速度(低速)相反方向转动时，可实现运动方向的转变。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种步行式太阳能电池组件清洗机器人，其特征在于，包括：
机架板(1)，设置相互平行的两滑槽(11)；
传动机构，包括电机、锯齿状齿轮(21)以及设置在所述锯齿状齿轮(21)相对两侧的锯齿状轨道板(22)，所述电机设置在所述机架板(1)的上表面，所述电机输出轴输出至所述锯齿状齿轮(21)，所述锯齿状齿轮(21)与所述锯齿状轨道板(22)上的锯齿状轨道(221)配合，每个所述锯齿状轨道板(22)的上表面设置滚轮(23)，所述滚轮(23)可滑动设置在所述滑槽(11)内；
爬行机构，包括辊筒(31)以及爬行履带(32)，所述辊筒(31)设置在所述锯齿状轨道板(22)下表面，每个所述锯齿状轨道板(22)上设置的两个所述辊筒(31)外套接一个所述爬行履带(32)，所述爬行履带(32)等间距设有若干个小吸盘(321)；以及
清洁机构，通过固定仓(6)设置在所述机架板(1)的下表面。
2.根据权利要求1所述的步行式太阳能电池组件清洗机器人，其特征在于，每个所述锯齿状轨道(221)上表面设置两个所述滚轮(23)，每个所述锯齿状轨道(221)上的两个所述滚轮(23)的间距小于所述滑槽(11)的长度，两个所述滑槽(11)在所述机架板(1)上轴对称分布，每个所述锯齿状轨道(221)上的两个滚轮(23)中心对称分布。
3.根据权利要求2所述的步行式太阳能电池组件清洗机器人，其特征在于，所述爬行机构还包括：
两个密闭空气仓(41)，每个所述密闭空气仓(41)设置在所述机架板(1)下方位于同侧的两个所述辊筒(31)之间，所述密闭空气仓(41)下表面设置吸盘槽，所述密闭空气仓(41)通过出气孔(42)与真空组件连通，所述密闭空气仓(41)的两端设置仓门，所述仓门位于所述密闭空气仓(41)的两端；
两个橡胶带(35)，每个所述橡胶带(35)设置在所述辊筒(31)与所述爬行履带(32)之间，所述小吸盘(321)的出气口穿过所述橡胶带(35)朝向所述密闭空气仓(41)，位于所述吸盘槽下方的所述橡胶带(35)为空气仓密封带，所述空气仓密封带上的所述小吸盘为抓紧吸盘，所述空气仓密封带将所述吸盘槽的槽口封住，所述抓紧吸盘的出气口位于所述密闭空气仓(41)内；
以及
限位吸盘(33)，设置在所述锯齿状轨道板(22)的下表面，位于所述爬行履带(32)的两端，所述限位吸盘(33)与所述锯齿状轨道板(22)之间设置压缩弹簧(34)，所述限位吸盘(33)的出气口与所述真空组件连通。
4.根据权利要求3所述的步行式太阳能电池组件清洗机器人，其特征在于，所述仓门包括第一仓门(431)以及第二仓门(432)，所述第一仓门(431)位于所述吸盘槽的两端，所述第二仓门(432)靠近所述密闭空气仓(41)的中心，所述仓门与所述顶壁连接的部位设置弹簧(44)，所述弹簧(44)的一端与所述顶壁连接，所述弹簧(44)的另一端与所述仓门的上部连接。
5.根据权利要求4所述的步行式太阳能电池组件清洗机器人，其特征在于，所述清洁机构包括储水箱(51)、固定板(52)、清洗刷(53)、清洁弹簧(54)以及清洗喷头(55)，所述储水箱(51)设置在所述机架板(1)上表面，所述储水箱(51)通过水管与所述固定仓(6)连通，所述固定板(52)位于所述固定仓(6)远离所述储水箱(51)的一端，所述清洗刷(53)设置在所述固定板(52)以及所述锯齿状轨道板(22)的下表面，所述清洗刷(53)与所述固定板(52)之间设置所述清洁弹簧(54)，所述清洗喷头(55)通过软管与所述固定仓(6)的水管孔(61)连通。
6.根据权利要求4所述的步行式太阳能电池组件清洗机器人，其特征在于，所述第一仓门(431)与所述第二仓门(432)在所述密闭空气仓(41)内形成了半密闭空间，两个所述第二仓门(432)之间的空间形成了所述密闭空气仓(41)的全密闭空间。
7.根据权利要求5所述的步行式太阳能电池组件清洗机器人，其特征在于，所述固定仓(6)靠近所述清洁机构的一端设置摄像头(7)。
8.根据权利要求5所述的步行式太阳能电池组件清洗机器人，其特征在于，所述清洗刷(53)为吸水海绵。
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