CN113020040A - 智慧光伏电站机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智慧光伏电站机器人，包括机架、毛刷和驱动组件；所述机架设有与光伏板平行的第一侧壁，所述第一侧壁的上边和下边分别设有与光伏板垂直的第二侧壁和第三侧壁；所述第二侧壁设有用于卡住光伏板的上边“U”型槽，以及第三侧壁设有用于卡住光伏板的下边另一“U”型槽，且第二侧壁的“U”型槽内设有与光伏板接触的主动滚轮组；所述毛刷的上端和下端分别转动连接于所述第二侧壁和第三侧壁，且毛刷与第一侧壁平行；所述驱动组件固定于机架的外侧，且驱动组件的输出端分别与毛刷和主动滚轮组传动连接，通过驱动组件带动毛刷和主动滚轮组转动。本发明保持了光伏板外表面的清洁，减少灰尘的堆积，提高光伏板对太阳能的吸收效率。

Description

智慧光伏电站机器人
技术领域
本发明涉及光伏电站设备领域，具体涉及一种智慧光伏电站机器人。
背景技术
光伏电站是指与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，属于绿色能源项目，也是未来能源的发展方向。根据地形分布以及充分利用占地空间，光伏电站通常是上百块光伏板整齐排列成多行多列，每一行由多块光伏板拼接形成。
光伏电站长期运行，电能的转化效率除了受光线强度，光照时间等主要因素影响外，还受光伏板表面清洁度的影响。由于光伏板全部是露天设置，灰尘堆积现象十分严重。特别是干旱、风沙严重的地区，几乎每天都能在光伏板的表面堆积一层灰尘。遮挡光伏板组件对太阳能的吸收效果大大降低，即降低了光伏板对太阳能的吸收效率，由此会在光伏板表面形成长时间的阴影，产生热斑效应，如果不及时对光伏组件进行清扫，将会大幅降低光伏电站的发电量，对电站的经济效益和光伏组件的寿命，产生负面影响。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，以保持光伏板外表面的清洁，减少灰尘的堆积，提高光伏板对太阳能的吸收效率。本发明提供一种智慧光伏电站机器人，包括机架、毛刷和驱动组件；所述机架设有与光伏板平行的第一侧壁，所述第一侧壁的上边和下边分别设有与光伏板垂直的第二侧壁和第三侧壁；所述第二侧壁设有用于卡住光伏板的上边“U”型槽，以及第三侧壁设有用于卡住光伏板的下边另一“U”型槽，且第二侧壁的“U”型槽内设有与光伏板接触的主动滚轮组；
所述毛刷的上端和下端分别转动连接于所述第二侧壁和第三侧壁，且毛刷与第一侧壁平行；所述驱动组件固定于机架的外侧，且驱动组件的输出端分别与毛刷和主动滚轮组传动连接，通过驱动组件带动毛刷和主动滚轮组转动，进而使机架沿着光伏板移动且毛刷转动以刷除光伏板外表面的灰尘。
本发明的有益效果体现在：
驱动组件带动毛刷转动，从而将光伏板外表面的灰尘清除，同时驱动组件带动主动滚轮组转动，从而使机架沿着光伏板移动，清洁整个光伏板的外表面。每天沿着光伏板清扫一次或者多次，保持了光伏板外表面的清洁，减少灰尘的堆积，提高光伏板对太阳能的吸收效率。另外，两个U”型槽分别卡在光伏板的上边和下边，连接稳固，降低了机架从光伏板上滑落的可能性。
优先地，所述第三侧壁的“U”型槽内设有与光伏板接触的从动滚轮组。
优先地，所述主动滚轮组和从动滚轮组均包括与光伏板正面接触的第一夹紧轮，以及与光伏板背面接触的第二夹紧轮。
第一夹紧轮的材料和第二夹紧轮的材料均采用海绵或者橡胶，起到夹紧光伏板的作用，使得机架的移动更加平稳。
优先地，所述主动滚轮组包括与光伏板的上端面接触的驱动摩擦轮，以及从动滚轮组包括与光伏板的下端面接触的从动摩擦轮。
驱动摩擦轮转动，通过驱动摩擦轮与光伏板的上端面之间的静摩擦力，从而带动机架移动。相应地从动摩擦轮起到保持机架受力平衡的作用，移动平稳不晃动。
优先地，所述驱动组件包括第一电机和换向箱；所述第一电机的转轴与所述换向箱的输入轴传动连接，换向箱的一个输出轴与所述毛刷传动连接，以及换向箱的另外一个输出轴与所述驱动摩擦轮传动连接。
换向器的内部设有多个齿轮，通过齿轮的组合以改变动力方向以及数量，即通过换向器将第一电机的一份动力转化为两份动力，分别带动毛刷和驱动摩擦轮，优化了传动结构。
优先地，所述毛刷通过蜗杆涡轮与换向箱的一个输出轴传动连接。
蜗杆涡轮形成减速机构，避免毛刷转动过快损伤光伏板的外表面，同时提供较大的扭矩，足以带动毛刷转动。
优先地，所述驱动摩擦轮与换向箱的另外一个输出轴之间设有三级减速齿轮组，且三级减速齿轮组的输入中心轴和对应的输出轴之间设有轴离合机构；
所述轴离合机构包括套管、伸缩电机和轴承；所述伸缩电机与机架固定连接，所述轴承的内圈套设于套管外部且轴承的外圈与伸缩电机的伸缩轴固定连接；所述套管的两端分别设有与输入中心轴正对的第一内六角盲孔，以及与换向箱的输出轴正对的第二内六角盲孔；
所述输入中心轴设有与第一内六角盲孔适配的第一六角轴，所述换向箱的输出轴设有与第二内六角盲孔适配的第二六角轴，并且第一六角轴的中心线、第二六角轴的中心线、第一内六角盲孔的中心线与第二内六角盲孔的中心线位于一条直线上；所述伸缩电机的伸缩方向与第二六角轴平行，所述第二六角轴伸入第二内六角盲孔中，所述伸缩电机通过轴承带动套管使第一六角轴插入第二内六角盲孔，或者使第一六角轴从第二内六角盲孔中分离。
优先地，所述机架的外部设有用于罩住驱动组件的外壳，所述外壳内设有第二电机；包括转动连接于外壳的风帆，且风帆的支撑杆的下端与第二电机传动连接。
优先地，包括安装于外壳的风向风速传感器以及安装于外壳内的电控板和电源；所述电控板的输入端分别与所述电源和风向风速传感器电连接，以及电控板的输出端分别与第一电机和第二电机电连接。
通过风向风速传感器检测当前风力大小和风向，将数据发送至电控板。电控板判断当前风力和方向足以带动机架在光伏板上移动，则电控板使第二电机转动以使风帆与风向相对，同时使伸缩电机带动套管，第一六角轴从第二内六角盲孔中分离，机架可以在风力作用下移动，不再由驱动组件带动，从而节约了电能。反之，当前风力大小和风向不足以带动机架在光伏板上移动，则伸缩电机带动套管使第一六角轴插入第二内六角盲孔，由驱动组件带动机架。电控板根据当前风力和风向自动判断机架的移动方式，提高了自然资源的合理利用。
优先地，所述机架的材料为透明的有机玻璃。
机架呈透明，在清扫灰尘的过程中，光线也能照射在光伏板上，减小因机架的遮挡而影响光伏板的吸收效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实施例的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为机架连接于光伏板的结构示意图。
附图中，机架1、毛刷2、第一侧壁3、第二侧壁4、第三侧壁5、“U”型槽6、第一夹紧轮7、第二夹紧轮8、驱动摩擦轮9、从动摩擦轮10、第一电机11、换向箱12、输入轴13、输出轴14、输入中心轴15、轴离合机构16、套管17、伸缩电机18、轴承19、第一内六角盲孔20、第二内六角盲孔21、第一六角轴22、第二六角轴23、外壳24、第二电机25、风帆26、风向风速传感器27、电控板28、电源29、通孔30、三级减速齿轮组31。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种智慧光伏电站机器人，包括机架1、毛刷2和驱动组件；所述机架1设有与光伏板平行的第一侧壁3，所述第一侧壁3的上边和下边分别设有与光伏板垂直的第二侧壁4和第三侧壁5；所述第二侧壁4设有用于卡住光伏板的上边“U”型槽6，以及第三侧壁5设有用于卡住光伏板的下边另一“U”型槽6，且第二侧壁4的“U”型槽6内设有与光伏板接触的主动滚轮组。其中机架1的材料为透明的有机玻璃。机架1呈透明，在清扫灰尘的过程中，光线也能照射在光伏板上，减小因机架1的遮挡而影响光伏板的吸收效率。另外，第一侧壁3和第三侧壁5均分布多个通孔30，由于光伏板通常是倾斜设置，机架1也处于倾斜状态，部分灰尘从机架1和光伏板之间的间隙排出，另外一部分从第一侧壁3的通孔30以及第三侧壁5的通孔30排出，通孔30起到排尘的作用。
本实施例中机架1与光伏板的具体连接关系如下：
第三侧壁5的“U”型槽6内设有与光伏板接触的从动滚轮组。所述主动滚轮组和从动滚轮组均包括与光伏板正面接触的第一夹紧轮7，以及与光伏板背面接触的第二夹紧轮8。第一夹紧轮7的材料和第二夹紧轮8的材料均采用海绵或者橡胶，起到夹紧光伏板的作用，使得机架1的移动更加平稳。所述主动滚轮组包括与光伏板的上端面接触的驱动摩擦轮9，以及从动滚轮组包括与光伏板的下端面接触的从动摩擦轮10。驱动摩擦轮9转动，通过驱动摩擦轮9与光伏板的上端面之间的静摩擦力，从而带动机架1移动。相应地从动摩擦轮10起到保持机架1受力平衡的作用，移动平稳不晃动。
毛刷2的具体连接关系如下：
毛刷2的上端和下端分别转动连接于所述第二侧壁4和第三侧壁5，且毛刷2与第一侧壁3平行；所述驱动组件固定于机架1的外侧，且驱动组件的输出端分别与毛刷2和主动滚轮组传动连接，通过驱动组件带动毛刷2和主动滚轮组转动，进而使机架1沿着光伏板移动且毛刷2转动以刷除光伏板外表面的灰尘。而驱动组件驱动组件的具体结构：驱动组件包括第一电机11和换向箱12；所述第一电机11的转轴与所述换向箱12的输入轴13传动连接，换向箱12的一个输出轴14与所述毛刷2传动连接，以及换向箱12的另外一个输出轴14与所述驱动摩擦轮9传动连接。换向器的内部设有多个齿轮，通过齿轮的组合以改变动力方向以及数量，即通过换向器将第一电机11的一份动力转化为两份动力，分别带动毛刷2和驱动摩擦轮9，优化了传动结构。所述毛刷2通过蜗杆涡轮与换向箱12的一个输出轴14传动连接。
蜗杆涡轮形成减速机构，避免毛刷2转动过快损伤光伏板的外表面，同时提供较大的扭矩，足以带动毛刷2转动。
如图2所示，为了节约电能，减少除尘的电能消耗，同时提高对自然资源的利用率，本实施例中驱动摩擦轮9与换向箱12的另外一个输出轴14之间设有三级减速齿轮组31，且三级减速齿轮组31的输入中心轴15和对应的输出轴14之间设有轴离合机构16。所述轴离合机构16包括套管17、伸缩电机18和轴承19；所述伸缩电机18与机架1固定连接，所述轴承19的内圈套设于套管17外部且轴承19的外圈与伸缩电机18的伸缩轴固定连接；所述套管17的两端分别设有与输入中心轴15正对的第一内六角盲孔20，以及与换向箱12的输出轴14正对的第二内六角盲孔21。所述输入中心轴15设有与第一内六角盲孔20适配的第一六角轴22，所述换向箱12的输出轴14设有与第二内六角盲孔21适配的第二六角轴23，并且第一六角轴22的中心线、第二六角轴23的中心线、第一内六角盲孔20的中心线与第二内六角盲孔21的中心线位于一条直线上；所述伸缩电机18的伸缩方向与第二六角轴23平行，所述第二六角轴23伸入第二内六角盲孔21中，所述伸缩电机18通过轴承19带动套管17使第一六角轴22插入第二内六角盲孔21，或者使第一六角轴22从第二内六角盲孔21中分离。所述机架1的外部设有用于罩住驱动组件的外壳24，所述外壳24内设有第二电机25；包括转动连接于外壳24的风帆26，且风帆26的支撑杆的下端通过蜗轮蜗杆与第二电机25传动连接。第二电机25和第一电机11均采用抱闸式伺服电机，具有自锁转子的功能。
本实施例还包括安装于外壳24的风向风速传感器27以及安装于外壳24内的电控板28和电源29。每一行的光伏板设置一个智慧光伏电站机器人，且每个智慧光伏电站机器人的电源29与光伏电站的电网系统电连接，电源29作为备用。所述电控板28的输入端分别与所述电源29和风向风速传感器27电连接，以及电控板28的输出端分别与第一电机11和第二电机25电连接。通过风向风速传感器27检测当前风力大小和风向，将数据发送至电控板28。如图3所示，电控板28判断当前风力和方向足以带动机架1在光伏板上移动，则电控板28使第二电机25转动以使风帆26与风向相对，同时使伸缩电机18带动套管17，第一六角轴22从第二内六角盲孔21中分离，机架1可以在风力作用下移动，不再由驱动组件带动，从而节约了电能。反之，当前风力大小和风向不足以带动机架1在光伏板上移动，则伸缩电机18带动套管17使第一六角轴22插入第二内六角盲孔21，由驱动组件带动机架1。电控板28根据当前风力和风向自动判断机架1的移动方式，提高了自然资源的合理利用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种智慧光伏电站机器人，其特征在于：包括机架、毛刷和驱动组件；所述机架设有与光伏板平行的第一侧壁，所述第一侧壁的上边和下边分别设有与光伏板垂直的第二侧壁和第三侧壁；所述第二侧壁设有用于卡住光伏板的上边“U”型槽，以及第三侧壁设有用于卡住光伏板的下边另一“U”型槽，且第二侧壁的“U”型槽内设有与光伏板接触的主动滚轮组；
所述毛刷的上端和下端分别转动连接于所述第二侧壁和第三侧壁，且毛刷与第一侧壁平行；所述驱动组件固定于机架的外侧，且驱动组件的输出端分别与毛刷和主动滚轮组传动连接，通过驱动组件带动毛刷和主动滚轮组转动，进而使机架沿着光伏板移动且毛刷转动以刷除光伏板外表面的灰尘。
2.根据权利要求1所述的智慧光伏电站机器人，其特征在于：所述第三侧壁的“U”型槽内设有与光伏板接触的从动滚轮组。
3.根据权利要求2所述的智慧光伏电站机器人，其特征在于：所述主动滚轮组和从动滚轮组均包括与光伏板正面接触的第一夹紧轮，以及与光伏板背面接触的第二夹紧轮。
4.根据权利要求3所述的智慧光伏电站机器人，其特征在于：所述主动滚轮组包括与光伏板的上端面接触的驱动摩擦轮，以及从动滚轮组包括与光伏板的下端面接触的从动摩擦轮。
5.根据权利要求4所述的智慧光伏电站机器人，其特征在于：所述驱动组件包括第一电机和换向箱；所述第一电机的转轴与所述换向箱的输入轴传动连接，换向箱的一个输出轴与所述毛刷传动连接，以及换向箱的另外一个输出轴与所述驱动摩擦轮传动连接。
6.根据权利要求5所述的智慧光伏电站机器人，其特征在于：所述毛刷通过蜗杆涡轮与换向箱的一个输出轴传动连接。
7.根据权利要求6所述的智慧光伏电站机器人，其特征在于：所述驱动摩擦轮与换向箱的另外一个输出轴之间设有三级减速齿轮组，且三级减速齿轮组的输入中心轴和对应的输出轴之间设有轴离合机构；
所述轴离合机构包括套管、伸缩电机和轴承；所述伸缩电机与机架固定连接，所述轴承的内圈套设于套管外部且轴承的外圈与伸缩电机的伸缩轴固定连接；所述套管的两端分别设有与输入中心轴正对的第一内六角盲孔，以及与换向箱的输出轴正对的第二内六角盲孔；
所述输入中心轴设有与第一内六角盲孔适配的第一六角轴，所述换向箱的输出轴设有与第二内六角盲孔适配的第二六角轴，并且第一六角轴的中心线、第二六角轴的中心线、第一内六角盲孔的中心线与第二内六角盲孔的中心线位于一条直线上；所述伸缩电机的伸缩方向与第二六角轴平行，所述第二六角轴伸入第二内六角盲孔中，所述伸缩电机通过轴承带动套管使第一六角轴插入第二内六角盲孔，或者使第一六角轴从第二内六角盲孔中分离。
8.根据权利要求5所述的智慧光伏电站机器人，其特征在于：所述机架的外部设有用于罩住驱动组件的外壳，所述外壳内设有第二电机；包括转动连接于外壳的风帆，且风帆的支撑杆的下端与第二电机传动连接。
9.根据权利要求8所述的智慧光伏电站机器人，其特征在于：包括安装于外壳的风向风速传感器以及安装于外壳内的电控板和电源；所述电控板的输入端分别与所述电源和风向风速传感器电连接，以及电控板的输出端分别与第一电机和第二电机电连接。
10.根据权利要求1所述的智慧光伏电站机器人，其特征在于：所述机架的材料为透明的有机玻璃。
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