CN113275290A - 适应非结构化路面的全自动清洗机器人 - Google Patents

适应非结构化路面的全自动清洗机器人 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及清洗设备技术领域，公开了一种适应非结构化路面的全自动清洗机器人，包括：履带式车体和安装在所述履带式车体上的末端执行器；所述末端执行器包括太阳轮、齿圈以及两个行星轮，所述齿圈、所述太阳轮以及两个所述行星轮组成一行星齿轮结构；在两个所述行星轮的芯轴上分别安装有双目摄像头和喷枪。本发明实施例提供的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，能够实现太阳能电池板阵列间完全跨板自主清洗作业，不仅有助于光伏产业的良性发展，还可应用于平房等建筑物屋顶的清洗。

Description

适应非结构化路面的全自动清洗机器人
技术领域
本发明涉及清洗设备技术领域，特别是涉及一种适应非结构化路面的全自动清洗机器人。
背景技术
对太阳能的利用具有清洁和性价比高的巨大优势，在电池板投入使用后，对其进行及时的清洗非常重要，因为灰尘遮蔽是降低发电量的重要原因。电池板表面的灰尘和污物会减少所能接收到的阳光辐照强度，进而降低发电量。其中，局部遮蔽还会引起热斑效应，影响组件的寿命，并造成安全隐患。
目前主要有三种清洗方式用于清洗电池板，其中人工清洗质量不稳定且成本较高；人工驾驶车辆进行阅兵式清洗对路面的平整度要求较高；目前主流的方式是将清洗机器人放在电池板上之后进行自主清洗作业，但机器人不便携带较大的水箱，也无法自主实现电池板阵列间的跨越，清洗范围有限。因此市场迫切需要一款能够适应非平坦路面且能够实现不同电池板阵列清洗任务的全自动清洗机器人。
发明内容
本发明实施例提供一种适应非结构化路面的全自动清洗机器人，用以解决或部分解决现有电池板清洁装置的清洗效果和效率不太理想的问题。
本发明实施例提供一种适应非结构化路面的全自动清洗机器人，包括：履带式车体和安装在所述履带式车体上的末端执行器；所述末端执行器包括太阳轮、齿圈以及两个行星轮，所述齿圈、所述太阳轮以及两个所述行星轮组成一行星齿轮结构；在两个所述行星轮的芯轴上分别安装有双目摄像头和喷枪。
在上述技术方案的基础上，在所述齿圈的外表面上沿所述齿圈的周向方向安装有滚刷。
在上述技术方案的基础上，所述末端执行器还包括齿圈外齿轮驱动齿轮、太阳轮驱动电机以及齿圈外齿轮驱动电机；所述齿圈外齿轮驱动齿轮与所述齿圈外表面上的轮齿相啮合，所述齿圈外齿轮驱动电机与所述齿圈外齿轮驱动齿轮同轴连接；所述太阳轮驱动电机与所述太阳轮同轴连接。
在上述技术方案的基础上，所述全自动清洗机器人还包括安装在所述履带式车体上的转台；所述末端执行器安装在所述转台上。
在上述技术方案的基础上，所述全自动清洗机器人还包括安装在所述转台上的第一升降柱和第二升降柱，所述第一升降柱和所述第二升降柱均通过铰链和安装座与所述末端执行器上的齿条杆相连接。
在上述技术方案的基础上，所述齿条杆的一端与所述末端执行器通过横滚电机相连接，所述齿条杆通过两个所述安装座和两个所述铰链分别安装在所述第一升降柱和所述第二升降柱的顶端，以实现所述齿条杆带动所述末端执行器升降和俯仰。
在上述技术方案的基础上，所述全自动清洗机器人还包括齿条驱动电机和与所述齿条杆相啮合的驱动齿轮，所述齿条驱动电机与所述驱动齿轮同轴连接。
在上述技术方案的基础上，所述全自动清洗机器人还包括安装在所述齿条杆上的RTK移动端。
在上述技术方案的基础上，所述全自动清洗机器人还包括安装在所述履带式车体上的水箱和空压机，所述水箱和所述空压机均与所述喷枪相连通。
本发明实施例提供的一种适应非结构化路面的全自动清洗机器人，当行星轮公转时可调整双目摄像头和喷枪的高度，当行星轮自转时可调整双目摄像头和喷枪的角度，双目摄像头可以实现景深(即物体远近位置)的判断，也便于大视野、远距离的成像，可对某个阵列中的所有电池板进行拍照，进而判断是否存在小块污物需要进行清理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的适应非结构化路面的全自动清洗机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例的末端执行器的结构示意图；
图3为本发明实施例的安装座的结构示意图。
附图标记：
1、履带式车体；2、转台；3、水箱；4、第一升降柱；5、第二升降柱；6、齿条杆；7、横滚电机；8、塑胶水管；9、末端执行器；10、齿条驱动电机；11、驱动齿轮；12、安装座；91、双目摄像头；92、喷枪；93、齿圈；94、滚刷；95、齿圈外齿轮驱动齿轮；96、齿圈外齿轮驱动电机；97、太阳轮驱动电机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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。
太阳能电池板上的浮尘和污渍必须及时进行清洗，否则将影响发电量甚至影响组件寿命和造成安全隐患。目前主要的清洗方式有三种，分别是人工清洗、车辆阅兵式清洗和板上机器人自主式清洗。其中，人工清洗质量不稳定且成本较高；车辆阅兵式清洗不仅需要人工驾驶车辆，且只能用于平坦路面；板上机器人清洗是目前最常见的清洗方式。机器人上板后具有自主作业能力，但无法实现电池板阵列间的自主跨越，因此清洗范围大大受限，且由于机器人与电池板接触，不仅存在破坏电池板表面的隐患，也很容易通过滚轮或清洁工具造成电池板间的相互污染。
图1为本发明实施例的适应非结构化路面的全自动清洗机器人的结构示意图，如图1所示，本发明实施例的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，包括：履带式车体1和安装在履带式车体上的末端执行器9；
为适应起伏的路面以及可能遇到的石块等凸起型路障或浅沟等内凹式路障，本发明实施例采用履带式车体结构。与轮式车体相比，履带式车体1具有更出色的越障性能和行驶稳定性。
如图2所示，末端执行器9包括太阳轮、齿圈93以及两个行星轮，齿圈93、太阳轮以及两个行星轮组成一行星齿轮结构；在两个行星轮的芯轴上分别安装有双目摄像头91和喷枪92，第一个行星轮的芯轴上安装有双目摄像头91，第二个行星轮的芯轴上安装有喷枪92。其中，双目摄像头91的镜头朝向与行星轮的芯轴的轴线方向相垂直，喷枪92的喷水方向与行星轮的芯轴的轴线方向相垂直。
在本发明实施例中，当行星轮公转时可调整双目摄像头和喷枪的高度，当行星轮自转时可调整双目摄像头和喷枪的角度，双目摄像头可以实现景深(即物体远近位置)的判断，也便于大视野、远距离的成像，可对某个阵列中的所有电池板进行拍照，进而判断是否存在小块污物需要进行清理。
在上述实施例的基础上，在齿圈93的外表面上沿齿圈93的周向方向安装有滚刷94。
需要说明的是，全自动清洗机器人还包括安装在履带式车体1上的水箱3和空压机，水箱3和空压机均与喷枪92相连通。其中，水箱3通过塑胶水管8与喷枪92相连通。滚刷94用于局部定点清洗，此时污染物多是鸟粪之类的小块粘接顽固的污染物，需要及时发现并进行有效的清洗。
对于常规的浮尘清洗，在本发明实施例中采用气雾式清洗方式，有利于扩大清洗范围和降低耗水量；对于小块顽固污物(比如鸟屎)，双目摄像头91判定其位置后，可用安装在齿圈93的表面上的滚刷94对其进行清理(清理前后对其喷雾)。
在上述实施例的基础上，末端执行器9还包括齿圈外齿轮驱动齿轮95、太阳轮驱动电机97以及齿圈外齿轮驱动电机96；齿圈外齿轮驱动齿轮95与齿圈93外表面上的轮齿相啮合，齿圈外齿轮驱动电机96与齿圈外齿轮驱动齿轮95同轴连接；太阳轮驱动电机97与太阳轮同轴连接。
其中，齿圈93的部分外表面上设置有轮齿，该轮齿与齿圈外齿轮驱动齿轮95相啮合；齿圈93的部分内表面上设置有轮齿，该轮齿与两个行星轮相啮合；并且，齿圈上两处轮齿相错位布置。
需要说明的是，通过齿圈外齿轮驱动电机96驱动齿圈外齿轮驱动齿轮95旋转，齿圈外齿轮驱动齿轮95带动齿圈93旋转，太阳轮驱动电机97驱动太阳轮旋转，通过齿圈93和太阳轮的旋转以实现当行星轮的公转和自转。
在上述实施例的基础上，全自动清洗机器人还包括安装在履带式车体1上的转台2；末端执行器9安装在转台2上。
需要说明的是，把末端执行器9安装在转台2上，通过转台2带动末端执行器9进行相应地旋转，可以实现整个末端执行器9的偏航。
在上述实施例的基础上，全自动清洗机器人还包括安装在转台2上的第一升降柱4和第二升降柱5，第一升降柱4和第二升降柱5均均通过铰链和安装座与末端执行器9上的齿条杆6相连接。
需要说明的是，第一升降柱4和第二升降柱5在同步伸缩时可调整末端执行器9的高度，第一升降柱4和第二升降柱5如果不同步伸缩，则可调节末端执行器9的俯仰角度。
在上述实施例的基础上，齿条杆6的一端通过横滚电机7与末端执行器9相连接，齿条杆6通过两个安装座和两个铰链分别安装在第一升降柱4和第二升降柱5的顶端，以实现齿条杆6带动末端执行器升降和俯仰。
需要说明的是，如图3所示，以下以齿条杆6通过第一个安装座12和第一个铰链安装在第一升降柱4的顶端为例进行说明。安装座12的上部设置有用于齿条杆6穿过的通孔，安装座12的下部与第一升降柱4的顶端通过铰链相连接。其中，通过第一个安装座和第二个安装座可以保证齿条杆6在水平方向的稳定性。
可以理解的是，齿条杆6的一端与横滚电机7的固定端相连，横滚电机7的活动端与末端执行器9相连，通过横滚电机7驱动末端执行器9绕横滚电机7的输出轴转动，横滚电机7的输出轴延伸方向与齿条杆6的长度方向相同。
在上述实施例的基础上，全自动清洗机器人还包括齿条驱动电机10和与齿条杆6相啮合的驱动齿轮11，齿条驱动电机10与驱动齿轮11同轴连接。
需要说明的是，通过齿条驱动电机10驱动驱动齿轮11旋转，驱动齿轮11带动齿条杆6水平方向移动，调节了齿条杆6的伸长量。其中，齿条驱动电机10安装在安装座12上。
可以理解的是，齿条杆6、驱动齿轮11、齿条驱动电机10可以替换为一伸缩杆，即伸缩杆的自由端通过连接器与末端执行器9活动连接，伸缩杆通过两个固定座和两个铰链分别安装在第一升降柱4和第二升降柱5的顶端，以实现伸缩杆带动末端执行器升降和俯仰。
在上述实施例的基础上，全自动清洗机器人还包括安装在齿条杆6上的RTK移动端。
本发明实施例的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，易于加装用于检测电池板内部电路故障的红外检测传感器以及除草装置；该全自动清洗机器人除了用于电池板的清洗，也可用于平房或别墅屋顶的清洗；全自动清洗机器人能够全自动作业。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适应非结构化路面的全自动清洗机器人，其特征在于，包括：履带式车体和安装在所述履带式车体上的末端执行器；
所述末端执行器包括太阳轮、齿圈以及两个行星轮，所述齿圈、所述太阳轮以及两个所述行星轮组成一行星齿轮结构；在两个所述行星轮的芯轴上分别安装有双目摄像头和喷枪。
2.根据权利要求1所述的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，其特征在于，在所述齿圈的外表面上沿所述齿圈的周向方向安装有滚刷。
3.根据权利要求1所述的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，其特征在于，所述末端执行器还包括齿圈外齿轮驱动齿轮、太阳轮驱动电机以及齿圈外齿轮驱动电机；所述齿圈外齿轮驱动齿轮与所述齿圈外表面上的轮齿相啮合，所述齿圈外齿轮驱动电机与所述齿圈外齿轮驱动齿轮同轴连接；所述太阳轮驱动电机与所述太阳轮同轴连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，其特征在于，所述全自动清洗机器人还包括安装在所述履带式车体上的转台；所述末端执行器安装在所述转台上。
5.根据权利要求4所述的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，其特征在于，所述全自动清洗机器人还包括安装在所述转台上的第一升降柱和第二升降柱，所述第一升降柱和所述第二升降柱均通过铰链和安装座与所述末端执行器上的齿条杆相连接。
6.根据权利要求5所述的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，其特征在于，所述齿条杆的一端与所述末端执行器通过横滚电机相连接，所述齿条杆通过两个所述安装座和两个所述铰链分别安装在所述第一升降柱和所述第二升降柱的顶端，以实现所述齿条杆带动所述末端执行器升降和俯仰。
7.根据权利要求5所述的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，其特征在于，所述全自动清洗机器人还包括齿条驱动电机和与所述齿条杆相啮合的驱动齿轮，所述齿条驱动电机与所述驱动齿轮同轴连接。
8.根据权利要求5所述的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，其特征在于，所述全自动清洗机器人还包括安装在所述齿条杆上的RTK移动端。
9.根据权利要求1至3任一项所述的适应非结构化路面的全自动清洗机器人，其特征在于，所述全自动清洗机器人还包括安装在所述履带式车体上的水箱和空压机，所述水箱和所述空压机均与所述喷枪相连通。
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