CN113334351B - 一种可越障光伏电站清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏清洗技术领域，具体公开了一种可越障光伏电站清洗机器人，该清洗机器人包括机壳、支撑框架、行走系统、清洗系统和越障系统，支撑框架上安装有行走系统、清洗系统和越障系统，支撑框架的上侧固定有为行走系统、清洗系统及越障系统提供防护用的机壳。越障系统包括转盘机构和翻转臂机构，转盘机构包括转盘、导轨、定位块、滑块、活动块、第二电机、第一丝杆、支撑块、铰接块和推拉板，翻转臂机构包括翻转臂、第三电机、第二丝杆、导向杆和吸盘机构。本发明在运行过程中可以实现越障的功能，即当遇到在同一方向上排列的同轴的两套相邻系统时，清洗机器人可以自动越过同轴相邻两套系统之间的间隙，完成对另一套系统的组件清洗工作。

Description

一种可越障光伏电站清洗机器人

技术领域

本发明涉及光伏清洗技术领域，尤其涉及一种可越障光伏电站清洗机器人。

背景技术

目前，太阳能光伏发电作为一种清洁能源，备受全球推崇，得到大力的支持和发展。太阳能光伏发电装置一般是将光伏电池面板组件按一定规则顺序固定排放在支架上面，光伏电池面板组件一般尽量朝向太阳的方向，以便接收更多的太阳辐射能量。由于光伏发电系统安放的地点一般是野外露天场所，光伏电池面板组件表面上会经常落上一些灰尘，从而影响组件表面对太阳辐射的吸收，降低光伏电池发电的效果。为此，需要经常使用清洗机对光伏电池面板组件进行灰尘清洗，以提高光伏电池面板组件对太阳辐射能量的吸收。

传统光伏电站清洗机实现光伏电池面板组件的清洗主要有两种方法：第一种是每排系统需要配置一台清洗机，由于清洗机自身不能越障（障碍物和沟渠），在同一方向上同轴但不连续的两套支架系统中间存在一定的间隙，清洗机不能越过，需要在间隙两边的支架上搭建过桥让清洗机通过。这种方法的缺点是对于跟踪支架，搭建的过桥是随着支架一同旋转的，长期转动后位置会有变化，不够稳定，会造成清洗机过不去或跌落的危险。第二种是每套支架分别配置清洗机，这种方式的缺点是电站配置的清洗机数量庞大，成本极高。

因此，有必要提供一种可越障光伏电站清洗机器人。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种可越障光伏电站清洗机器人，在运行过程中可以实现越障（障碍物和沟渠）的功能，即当遇到在同一方向上排列的同轴的两套相邻系统时，清洗机器人可以自动越过同轴相邻两套系统之间的间隙，完成对另一套系统的组件清洗工作。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种可越障光伏电站清洗机器人，该可越障光伏电站清洗机器人包括机壳、支撑框架、行走系统、清洗系统和越障系统，所述支撑框架上安装有行走系统、清洗系统和越障系统，所述支撑框架的上侧固定有为行走系统、清洗系统及越障系统提供防护用的机壳；所述越障系统包括转盘机构和翻转臂机构，所述转盘机构包括由支撑框架提供转动支撑的转盘，所述转盘的下侧设有能够带动其进行旋转的第一电机，上侧固定有导轨和位于其两侧的定位块，所述导轨上滑动连接有两个滑块，所述滑块的上侧固定有活动块，其中一个活动块上安装有第二电机，所述第二电机的转轴连接有贯穿另一个活动块的第一丝杆，所述定位块转动连接有支撑块，所述支撑块的内侧设有铰接块，两个所述活动块各自与两侧的铰接块之间连接有推拉板，所述支撑块的外侧安装有翻转臂机构。

进一步地，上述可越障光伏电站清洗机器人中，所述翻转臂机构包括翻转臂、第三电机、第二丝杆、导向杆和吸盘机构，所述翻转臂的两侧对称设有凸座，相对两个所述凸座之间设有贯穿支撑块的第二丝杆和导向杆，所述支撑块开设有与第二丝杆配合的丝杆孔以及与导向杆配合的导向孔，其中一个所述凸座的外侧固定有第三电机，所述第三电机的转轴与第二丝杆固连，两个所述凸座的下侧安装能够进行升降的吸盘机构。

进一步地，上述可越障光伏电站清洗机器人中，所述吸盘机构由升降推杆和吸盘组合而成，所述升降推杆的固定缸与凸座固定，所述升降推杆的活动杆外端固定安装有通过降低板上清洗机器人与光伏板之间碰撞程度，进而来降低对光伏板损伤的吸盘。

进一步地，上述可越障光伏电站清洗机器人中，所述推拉板的一端与铰接块转动连接，另一端与活动块转动连接。

进一步地，上述可越障光伏电站清洗机器人中，所述翻转臂上安装有视觉监测系统，所述视觉监测系统包括摄像头和距离传感器。

进一步地，上述可越障光伏电站清洗机器人中，所述行走系统包括第一转杆、第二转杆、第一行走轮、第二行走轮、第四电机和传动带组件，所述第一转杆和第二转杆的杆体相互平行，且由支撑框架提供转动支撑，所述第一转杆的两端对称固定有第一行走轮，所述第二转杆的两端对称固定有第二行走轮，所述第一转杆作为主动杆，且由固定在支撑框架上的第四电机驱动旋转，所述第一转杆和第二转杆通过传动带组件进行同步运动。

进一步地，上述可越障光伏电站清洗机器人中，所述清洗系统包括清洗轴和均布在其外侧的清洗叶板，所述清洗轴位于第一转杆和第二转杆之间，所述传动带组件包括第一传动带和第二传动带，所述，所述清洗轴的端部带轮通过第一传动带与第一转杆的端部带轮进行传动连接，同时通过第二传动带与第二转杆的端部带轮进行传动连接。

进一步地，上述可越障光伏电站清洗机器人中，所述越障系统还包括导向机构，所述导向机构对称安装在支撑框架的两端，所述导向机构包括耳板、导向轮座、翻转推杆和导向轮，所述耳板固定在支撑框架的外侧，所述导向轮座与耳板转动连接，所述翻转推杆的一端与耳板转动连接，另一端与导向轮座转动连接，所述导向轮座的下侧安装有导向轮。

进一步地，上述可越障光伏电站清洗机器人中，所述翻转推杆伸展时能够带动导向轮座围绕旋转轴线向外翻转，使得导向轮的滚动面与水平面平齐；所述翻转推杆未伸展时，导向轮的滚轮面与竖直面平齐，并保持与支撑框架的边缘面贴合夹紧。

进一步地，上述可越障光伏电站清洗机器人中，所述可越障光伏电站清洗机器人还包括双备份自充电系统，所述双备份自充电系统包括光伏电池系统和两套能够切换充电\供电的可充电电池系统；两套可充电电池系统都与光伏电池系统的太阳能充电电路和机器人工作电路分别相连，实现自供电电源的双备份保障。

本发明的有益效果是：

1、与目前市场现有清洗机器人对比，本发明的清洗机器人本身增加了越障系统，在运行过程中可以实现越障（障碍物和沟渠）的功能，即当遇到在同一方向上排列的同轴的两套相邻系统时，清洗机器人可以自动越过同轴相邻两套系统之间的间隙，完成对另一套系统的组件清洗工作。

2、本发明的清洗机器人自身装有双备份自充电系统，双备份自充电系统包括光伏电池板和两套可以随时切换供电/充电模式的可充电电池系统，只要有光的区域和时刻，可在任何位置对电量不足的电池进行充电，完美实现自供电保障，同时提高了连续性工作的时长。

3、本发明的清洗机器人其越障系统在不使用时，可以完全收纳至机壳的内部，空间布局科学合理，实现越障功能的同时，具有较好的美观度好和节省空间作用。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明进行清洗时的结构示意图；

图2为图1省略机壳后的结构示意图；

图3为本发明进行越障时的结构示意图；

图4为图3省略机壳后的结构示意图；

图5为本发明中越障系统的结构示意图一；

图6为图5部分的结构放大示意图；

图7为本发明中越障系统的结构示意图二；

图8为图7部分的结构放大示意图；

图9为图2部分的结构放大示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-机壳，101-条形通孔，102-太阳能电池板，2-支撑框架，3-行走系统，301-第一转杆，302-第二转杆，303-第一行走轮，304-第二行走轮，305-第四电机，306-第一传动带，307-第二传动带，4-清洗系统，401-清洗轴，402-清洗叶板，5-越障系统，501-转盘，502-导轨，503-定位块，504-滑块，505-活动块，506-第二电机，507-第一丝杆，508-支撑块，509-铰接块，510-推拉板，511-翻转臂，512-升降推杆，513-吸盘，514-第三电机，515-第二丝杆，516-导向杆，6-导向机构，601-耳板，602-导向轮座，603-翻转推杆，604-导向轮，7-摄像头，8-距离传感器。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-9所示，本实施例为一种可越障光伏电站清洗机器人，该可越障光伏电站清洗机器人包括机壳1、支撑框架2、行走系统3、清洗系统4和越障系统5，支撑框架2上安装有行走系统3、清洗系统4和越障系统，支撑框架2的上侧固定有为行走系统3、清洗系统4及越障系统5提供防护用的机壳1。

本实施例中，越障系统5包括转盘机构和翻转臂机构。转盘机构包括由支撑框架2提供转动支撑的转盘501，转盘501的下侧设有能够带动其进行旋转的第一电机（图中由于视角遮挡未示出），第一电机直接通过支架间接与支撑框架2固定。转盘501的上侧固定有导轨502和位于其两侧的定位块503，导轨502上滑动连接有两个滑块504。滑块504的上侧固定有活动块505，其中一个活动块505上安装有第二电机506，第二电机506的转轴连接有贯穿另一个活动块505的第一丝杆507，前一个活动块505对应开设有与第二电机506的转轴配合的穿孔，后一个活动块505对应开设有与第一丝杆507配合的丝杆槽。定位块503转动连接有支撑块508，支撑块508的内侧设有铰接块509，两个活动块505各自与两侧的铰接块509之间连接有推拉板510，具体连接关系为:推拉板510的一端与铰接块509转动连接，另一端与活动块505转动连接。

本实施例中，支撑块508的外侧安装有翻转臂机构，机壳1的侧板开设有用于避让翻转臂机构的条形通孔101。翻转臂机构包括翻转臂511、第三电机514、第二丝杆515、导向杆516和吸盘机构，翻转臂511的两侧对称设有凸座，相对两个凸座之间设有贯穿支撑块508的第二丝杆515和导向杆516，支撑块508开设有与第二丝杆515配合的丝杆孔以及与导向杆516配合的导向孔。第二丝杆515由两侧的凸座提供转动支撑，导向杆516与两侧的凸座固定，第二丝杆515和导向杆516的杆体轴线相互平行。其中一个凸座的外侧固定有第三电机514，第三电机514的转轴与第二丝杆515固连，两个凸座的下侧安装能够进行升降的吸盘机构。吸盘机构由升降推杆512和吸盘513组合而成，升降推杆512的固定缸与凸座固定，升降推杆512的活动杆外端固定安装有通过降低板上清洗机器人与光伏板之间碰撞程度，进而来降低对光伏板损伤的吸盘513。

本实施例中，翻转臂511上安装有视觉监测系统，视觉监测系统包括摄像头7和距离传感器8，摄像头7和距离传感器8靠近翻转臂511的端部安装，这样便于进行间隙探测。

本实施例中，行走系统3包括第一转杆301、第二转杆302、第一行走轮303、第二行走轮304、第四电机305和传动带组件，第一转杆301和第二转杆302的杆体相互平行，且由支撑框架2提供转动支撑。第一转杆301的两端对称固定有第一行走轮303，第二转杆302的两端对称固定有第二行走轮304。第一行走轮303、第二行走轮304一起共有四个，刚好靠近支撑框架2的四角处分布。第一转杆301作为主动杆，且由固定在支撑框架2上的第四电机直接或间接驱动旋转。直接驱动时，可将第四电机的转轴通过联轴器与第一转杆301的端部固定；间接驱动时，可在第一转杆301上固定安装第一齿轮盘，在第四电机的转轴上安装第二齿轮盘，第一齿轮盘和第二齿轮盘相互啮合，根据实际需求可进行齿轮传动比的调节。第一转杆301和第二转杆302通过传动带组件进行同步运动。

本实施例中，清洗系统4包括清洗轴401和均布在其外侧的清洗叶板402，清洗叶板402采用耐磨橡胶或其他柔性材料制成，不会造成对光伏板的刮伤。清洗轴401位于第一转杆301和第二转杆302之间，传动带组件包括第一传动带306和第二传动带307，清洗轴401的端部带轮通过第一传动带306与第一转杆301的端部带轮进行传动连接，同时通过第二传动带307与第二转杆302的端部带轮进行传动连接。第一转杆301、第二转杆302的端部带轮为规格相同的大带轮，清洗轴401的端部带轮为小带轮，大带轮、小带轮之间的传动比可根据实际需求进行设计调整。

清洗系统4根据需要，可利用机壳1作为载体安装储水盒，储水盒内置水泵与位于清洗轴上方的喷淋管连通，可在清洗过程中进行喷淋。

上述行走系统3和清洗系统4涉及杆件和带体之间的传动结构中，根据需要可进行防滑设计，如将杆件外侧固定增设齿圈，带体上开设与齿圈配合的齿槽。

本实施例的一个具体应用为：清洗机器人在非工作时间段停靠在光伏支架旁的清洗机停靠台上，在进行清洗光伏组件时，行走系统运行，清洗机器人经过支架上面的光伏组件，同时清洗系统运行，清洗刷对光伏面板表面进行灰尘清理。

当清洗机器人行走过程中检测到前进方向上光伏组件面板间距过大时，越障系统启动，转盘机构转动，翻转臂511伸出，吸盘机构转动并伸长，翻转臂511端部的吸盘513越过组件之间间隙一定距离后（约大于1.5倍机身宽度），四个吸盘513吸附在组件表面。吸盘513后的升降推杆512伸长，将清洗机机身抬升离开组件表面一定间隙，翻转臂511中间的第二丝杆515转动，清洗机机身在翻转臂511上移动并越过光伏组件之间的间隙距离，当跨越间隙后的距离刚好能够停靠下清洗机机身的时候，吸盘513后的升降推杆512收缩，将清洗机机身放置在组件面板上面，当清洗机机身在组件面板上停靠稳定后，吸盘机构松开，翻转臂机构和转盘机构运行，然后将翻转臂511收回到清洗机机身内，清洗机器人继续工作。当清洗机器人将同一轴线上支架组件全部清洗完成后，返回至清洗机停靠台等待执行后续工作。

实施例二

越障系统还包括导向机构6，导向机构6对称安装在支撑框架2的两端，导向机构6包括耳板601、导向轮座602、翻转推杆603和导向轮604，耳板601固定在支撑框架2的外侧，导向轮座602与耳板601转动连接，翻转推杆603的一端与耳板601转动连接，另一端与导向轮座602转动连接，导向轮座602的下侧安装有导向轮604。翻转推杆603未伸展时，导向轮604的滚轮面与竖直面平齐，并保持与支撑框架2的边缘面贴合夹紧。翻转推杆603伸展时能够带动导向轮座602围绕旋转轴线向外翻转，使得导向轮604的滚动面与水平面平齐。

当清洗机器人行走过程中检测到前进方向上光伏组件面板间距过大时，越障系统启动，转盘机构转动，翻转臂511伸出，吸盘机构转动并伸长，翻转臂511端部的吸盘513越过组件之间间隙一定距离后（约大于1.5倍机身宽度），四个吸盘513吸附在组件表面。导向机构6将导向轮604张开，然后吸盘513后的升降推杆512伸长，将清洗机机身抬升离开组件表面一定间隙，翻转臂511中间的第二丝杆515转动，清洗机机身在翻转臂511上移动并越过光伏组件之间的间隙距离，当跨越间隙后的距离刚好能够停靠下清洗机机身的时候，吸盘513后的升降推杆512收缩，将清洗机机身放置在组件面板上面，当清洗机机身在组件面板上停靠稳定后，导向机构6将导向轮604恢复靠紧在组件边框上。吸盘机构松开，翻转臂机构和转盘机构运行，然后将翻转臂511收回到清洗机机身内，清洗机器人继续工作。当清洗机器人将同一轴线上支架组件全部清洗完成后，返回至清洗机停靠台等待执行后续工作。

实施例三

可越障光伏电站清洗机器人还包括双备份自充电系统，双备份自充电系统包括光伏电池系统和两套能够切换充电\供电的可充电电池系统。双备份自充电系统可以保障在任何太阳能电池板工作的情况下，对其中一套电池进行充电而不影响另一套电池对设备供电进行正常工作。当充电电池电量充满，工作电池电量不足时，工作电池切换至充电状态，原充电充好的电池切换至工作状态，从而实现更强的可连续工作能力。太阳能电池板102可安装在机壳1的顶板外侧。

本实施例的光伏电站清洗机器人，其工作时间可以在白天，也可以在夜晚，根据需要设定。清洗机器人的两套可充电电池系统都与光伏电池系统的太阳能充电电路和机器人工作电路分别相连，并且能在太阳能充电电路和机器人工作电路间相互切换，实现自供电电源的双备份保障。

以上公开的本发明优选实施例只是利于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种可越障光伏电站清洗机器人，其特征在于：该可越障光伏电站清洗机器人包括机壳、支撑框架、行走系统、清洗系统和越障系统，所述支撑框架上安装有行走系统、清洗系统和越障系统，所述支撑框架的上侧固定有为行走系统、清洗系统及越障系统提供防护用的机壳；所述越障系统包括转盘机构和翻转臂机构，所述转盘机构包括由支撑框架提供转动支撑的转盘，所述转盘的下侧设有能够带动其进行旋转的第一电机，上侧固定有导轨和位于其两侧的定位块，所述导轨上滑动连接有两个滑块，所述滑块的上侧固定有活动块，其中一个活动块上安装有第二电机，所述第二电机的转轴连接有贯穿另一个活动块的第一丝杆，所述定位块转动连接有支撑块，所述支撑块的内侧设有铰接块，两个所述活动块各自与两侧的铰接块之间连接有推拉板，所述支撑块的外侧安装有翻转臂机构；

所述翻转臂机构包括翻转臂、第三电机、第二丝杆、导向杆和吸盘机构，所述翻转臂的两侧对称设有凸座，相对两个所述凸座之间设有贯穿支撑块的第二丝杆和导向杆，所述支撑块开设有与第二丝杆配合的丝杆孔以及与导向杆配合的导向孔，其中一个所述凸座的外侧固定有第三电机，所述第三电机的转轴与第二丝杆固连，两个所述凸座的下侧安装能够进行升降的吸盘机构。

2.根据权利要求1所述的可越障光伏电站清洗机器人，其特征在于：所述吸盘机构由升降推杆和吸盘组合而成，所述升降推杆的固定缸与凸座固定，所述升降推杆的活动杆外端固定安装有通过降低板上清洗机器人与光伏板之间碰撞程度，进而来降低对光伏板损伤的吸盘。

3.根据权利要求1所述的可越障光伏电站清洗机器人，其特征在于：所述推拉板的一端与铰接块转动连接，另一端与活动块转动连接。

4.根据权利要求1所述的可越障光伏电站清洗机器人，其特征在于：所述翻转臂上安装有视觉监测系统，所述视觉监测系统包括摄像头和距离传感器。

5.根据权利要求1所述的可越障光伏电站清洗机器人，其特征在于：所述行走系统包括第一转杆、第二转杆、第一行走轮、第二行走轮、第四电机和传动带组件，所述第一转杆和第二转杆的杆体相互平行，且由支撑框架提供转动支撑，所述第一转杆的两端对称固定有第一行走轮，所述第二转杆的两端对称固定有第二行走轮，所述第一转杆作为主动杆，且由固定在支撑框架上的第四电机驱动旋转，所述第一转杆和第二转杆通过传动带组件进行同步运动。

6.根据权利要求5所述的可越障光伏电站清洗机器人，其特征在于：所述清洗系统包括清洗轴和均布在其外侧的清洗叶板，所述清洗轴位于第一转杆和第二转杆之间，所述传动带组件包括第一传动带和第二传动带，所述清洗轴的端部带轮通过第一传动带与第一转杆的端部带轮进行传动连接，同时通过第二传动带与第二转杆的端部带轮进行传动连接。

7.根据权利要求1所述的可越障光伏电站清洗机器人，其特征在于：所述越障系统还包括导向机构，所述导向机构对称安装在支撑框架的两端，所述导向机构包括耳板、导向轮座、翻转推杆和导向轮，所述耳板固定在支撑框架的外侧，所述导向轮座与耳板转动连接，所述翻转推杆的一端与耳板转动连接，另一端与导向轮座转动连接，所述导向轮座的下侧安装有导向轮。

8.根据权利要求7所述的可越障光伏电站清洗机器人，其特征在于：所述翻转推杆伸展时能够带动导向轮座围绕旋转轴线向外翻转，使得导向轮的滚动面与水平面平齐；所述翻转推杆未伸展时，导向轮的滚轮面与竖直面平齐，并保持与支撑框架的边缘面贴合夹紧。

9.根据权利要求2所述的可越障光伏电站清洗机器人，其特征在于：所述可越障光伏电站清洗机器人还包括双备份自充电系统，所述双备份自充电系统包括光伏电池系统和两套能够切换充电\供电的可充电电池系统；两套可充电电池系统都与光伏电池系统的太阳能充电电路和机器人工作电路分别相连，实现自供电电源的双备份保障。