CN113414157A - 一种基于视觉slam的光伏清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，光伏清洁机器人包括车体、滚刷清洁组件以及履带驱动装置，车体上设置感光传感器、防摔传感器、轮式编码器以及惯性测量单元，感光传感器设置在车体顶部的前侧，感光传感器用于感知车体前方的光伏面板的表面图像，防摔传感器用于感知车体下方的光伏面板的边缘以防止跌落，轮式编码器用于获取履带驱动装置的转速并得到轮式里程，惯性测量单元设置在履带驱动装置上，用于测量车体的姿态信息，然后将轮式里程和姿态信息进行耦合作为光伏清洁机器人的基础定位，并利用光伏面板的表面图像进行全局辅助定位。本发明可提高光伏清洁机器人的自动化程度以及适用性，以实现节约人力和降低电站维护成本。

Description

一种基于视觉SLAM的光伏清洁机器人

技术领域

本发明涉及一种基于视觉SLAM的光伏清洁机器人。

背景技术

太阳能发电的可持续发展型以及环保性使得它成为最理想的可再生能源技术之一，其中又以光伏发电为主，而光伏积灰效应是光伏发电在规模化应用中遇到的最大问题之一，规模较大的光伏电站大多建立在日照时间长，雨水少的区域，长期不清洗的情况下，发电量将会下降20％-30％，造成大量经济损失。因此，如何经济合理地解决积灰问题成了光伏行业发展的一个重点任务。

光伏移动机器人自主工作的时候，需要依靠检测装置来判断所处位置。目前市面上主要需依靠在光伏阵列添加特定的感应装置或固定装置进行定位，维持机器在光伏阵列上的行走、清洁或监测等作业。这样的添加特定感应装置或固定装置的感应方式，不仅增加了设备成本，而且容易受光伏阵列的大小和形状的限制导致无法安装附加装置，严重影响作业效率和经济效益。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，可提高光伏清洁机器人的自动化程度，并且提高光伏清洁机器人的适用性，以达到光伏阵列场景自主作业移动，最终实现节约人力和降低电站维护成本。

本发明的技术方案是这样的：

一种基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，所述光伏清洁机器人包括车体、滚刷清洁组件以及履带驱动装置，所述履带驱动装置设置在所述车体的两侧，所述光伏清洁机器人在所述履带驱动装置的驱动下进行行走，其特征在于：所述车体的前端和后端外侧壁分别设置有所述滚刷清洁组件，所述光伏清洁机器人通过所述滚刷清洁组件对光伏面板进行清洁作业，所述车体上设置感光传感器、防摔传感器、轮式编码器以及惯性测量单元，所述感光传感器设置在所述车体顶部的前侧，所述感光传感器用于感知所述车体前方的光伏面板的表面图像，所述防摔传感器设置在所述车体的左侧和右侧，用于实时感知所述车体下方的光伏面板的边缘以防止跌落，所述轮式编码器设置在所述履带驱动装置上，用于获取所述履带驱动装置的转速并得到轮式里程，所述惯性测量单元设置在所述履带驱动装置上，用于测量所述车体的姿态信息，然后将轮式里程和姿态信息进行耦合作为所述光伏清洁机器人的基础定位，并利用光伏面板的表面图像进行全局辅助定位。

所述感光传感器为摄像头。

所述摄像头为1080P 140度广角可夜视深度摄像头。

所述防摔传感器包括四个超声波防摔模组，且四个超声波防摔模组分别位于所述车体的左端外侧壁的前部和后部以及所述车体的右端外侧壁的前部和后部。

所述超声波防摔模组包括超声波安装防护架以及超声波模块，所述超声波安装防护架中设置有一个或一个以上所述超声波模块，且所述超声波安装防护架通过紧固螺栓固定设置在所述车体的左侧以及右侧的外侧壁上。

所述超声波安装防护架包括第一安装板、连接板以及第二安装板，所述第一安装板和第二安装板均为水平设置，所述连接板的下端与所述第一安装板的左端上表面固定连接，所述连接板的上端与所述第二安装板的左端下表面固定连接，所述超声波模块通过安装柱设置在所述第一安装板的上表面。

所述连接板为竖直设置，所述第一安装板和所述第二安装板均位于所述连接板的同一侧，所述连接板与所述第一安装板和第二安装板均为一体成型。

所述超声波模块的左端和右端分别向外延伸设置有安装凸部，所述安装凸部中设置有安装孔，所述第一安装板的上表面向上延伸设置有所述安装柱，所述安装凸部通过所述安装孔套设在所述安装柱上。

所述履带驱动装置包括履带、驱动轮、从动轮以及承重轮组件，所述驱动轮和从动轮分别位于所述履带内部的两侧，所述承重轮组件设置在所述履带内部且位于所述驱动轮和从动轮之间，同时所述承重轮组件抵靠在所述履带的内侧壁上以使所述履带处于绷紧状态，所述履带在所述驱动轮的驱动下带动所述光伏机器人进行行走。

所述履带驱动装置还包括履带护板，所述履带护板设置在所述履带的上方，所述履带护板的两端分别向外延伸设置有第一延伸护板和第二延伸护板，所述第一延伸护板位于所述从动轮的上方且所述第一延伸板的形状为圆弧形，所述第二延伸板位于所述驱动轮的上方且所述第二延伸护板的形状为圆弧形。

所述车体上还设置有履带自清洁组件，所述履带自清洁组件设置在履带驱动装置的上方，且所述履带自清洁组件的下端贯穿所述履带护板上的通孔后抵靠在所述履带的外侧壁，通过所述履带自清洁组件对所述履带的外侧壁进行清洁作业。

所述车体上还设置有履带自清洁组件，所述履带自清洁组件设置在履带驱动装置的上方，且所述履带自清洁组件的下端贯穿所述履带护板上的通孔后抵靠在所述履带的外侧壁，通过所述履带自清洁组件对所述履带的外侧壁进行清洁作业。

所述履带自清洁组件包括固定支架、条刷组件以及条刷固定框架，其中，所述固定支架包括平行设置的第一固定板和第二固定板，所述第一固定板的后端向下延伸设置有第一安装板，所述第二固定板的后端向下延伸设置有第二安装板，所述第一安装板和第二安装板分别固定设置在所述车体的外侧壁上；

所述条刷组件设置在所述条刷固定框架中，所述条刷固定框架的一侧通过第一紧固螺丝与所述第一固定板连接，所述第一紧固螺丝上套设有第一弹簧，且所述第一弹簧位于所述第一固定板与条刷固定框架之间，所述条刷固定框架的另一侧通过第二紧固螺丝与所述第二固定板连接，所述第二紧固螺丝上套设有第二弹簧，且所述第二弹簧位于所述第二固定板与条刷固定框架之间。

所述承重轮组件包括连接座、承重轮、第三固定板和第四固定板，其中：

所述连接座包括第一连接支撑板和第二连接支撑板，所述第一连接支撑板固定设置在所述车体的外侧壁上，所述第二连接支撑板的一端与所述第一连接支撑板的下端固定连接；

所述第三固定板和第四固定板平行设置且均位于所述第二连接支撑板的下方，所述第三固定板的内侧壁沿长度方向设置有多个第一安装支架，所述第三固定板通过所述第一安装支架设置在所述第二连接支撑板的下方，所述第四固定板的内侧壁沿长度方向设置有多个第二安装支架，所述第四固定板通过所述第二安装支架设置在所述第二连接支撑板的下方；

所述第三固定板和第四固定板之间设置有多个所述承重轮，所述承重轮中固定设置有连接轴，所述连接轴的两端分别设置在所述第三固定板上的第一固定孔以及第四固定板上的第二固定孔中，且所述承重轮抵靠在所述履带的内侧壁上。

本发明具有以下优点和有益效果：本发明实施例提供的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，光伏清洁机器人包括车体、滚刷清洁组件以及履带驱动装置，所述履带驱动装置设置在所述车体的两侧，所述光伏清洁机器人在所述履带驱动装置的驱动下进行行走，车体的前端和后端外侧壁分别设置有所述滚刷清洁组件，所述光伏清洁机器人通过所述滚刷清洁组件对光伏面板进行清洁作业，所述车体上设置感光传感器、防摔传感器、轮式编码器以及惯性测量单元，所述感光传感器设置在所述车体顶部的前侧，所述感光传感器用于感知所述车体前方的光伏面板的表面图像，所述防摔传感器设置在所述车体的左侧和右侧，用于实时感知所述车体下方的光伏面板的边缘以防止跌落，所述轮式编码器设置在所述履带驱动装置上，用于获取所述履带驱动装置的转速并得到轮式里程，所述惯性测量单元设置在所述履带驱动装置上，用于测量所述车体的姿态信息，然后将轮式里程和姿态信息进行耦合作为所述光伏清洁机器人的基础定位，并利用光伏面板的表面图像进行全局辅助定位，也即并利用RGB语义分割图像或端到端提取电池片区域轮廓与地图进行配对矫正辅助定位；根据具有光伏组件特征的实时地图，按默认特定规则和人为设置实时规划导航点和路径，完成在光伏阵列的作业。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人的立体结构示意图。

图2为本发明实施例提供的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人的主视结构示意图。

图3为本发明实施例提供的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人的侧视结构示意图。

图4为本发明实施例提供的超声波防摔模组的放大立体结构示意图。

图5为本发明实施例提供的履带驱动装置的放大立体结构示意图。

图6为本发明实施例提供的履带自清洁组件一个方向的放大立体结构示意图。

图7为本发明实施例提供的履带自清洁组件另一个方向的放大立体结构示意图。

图8为本发明实施例提供的履带自清洁组件的放大分解结构示意图。

图9为本发明实施例提供的条刷组件的放大立体结构示意图。

图10为本发明实施例提供的条刷固定框架的放大结构示意图。

图11为本发明实施例提供的承重轮组件的放大立体结构示意图。

图12为本发明实施例提供的承重轮组件的放大分解结构示意图。

图13为本发明实施例提供的第三固定板的放大立体结构示意图。

图14为本发明实施例提供的第一安装支架的放大立体结构示意图。

图15为本发明实施例提供的第四固定板的放大立体结构示意图。

图16为本发明实施例提供的第二安装支架的放大立体结构示意图。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1至图16所示：为本发明实施例提供的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，所述光伏清洁机器人包括车体100、滚刷清洁组件200以及履带驱动装置300，所述履带驱动装置300设置在所述车体100的两侧，所述光伏清洁机器人在所述履带驱动装置300的驱动下进行行走，所述车体100的前端和后端外侧壁分别设置有所述滚刷清洁组件200，也即通过在车体100的前端和后端分别设置滚刷清洁组件200，可大幅提高光伏清洁机器人的清洁效率，所述光伏清洁机器人通过所述滚刷清洁组件200对光伏面板进行清洁作业，所述车体100上设置感光传感器、防摔传感器、轮式编码器以及惯性测量单元，所述感光传感器设置在所述车体100顶部的前侧，所述感光传感器用于感知所述车体100前方的光伏面板的表面图像，所述防摔传感器设置在所述车体100的左侧和右侧，用于实时感知所述车体100下方的光伏面板的边缘以防止跌落，所述轮式编码器设置在所述履带驱动装置300上，用于获取所述履带驱动装置300的转速并得到轮式里程，所述惯性测量单元设置在所述履带驱动装置300上，用于测量所述车体100的姿态信息，然后将轮式里程和姿态信息进行耦合作为所述光伏清洁机器人的基础定位，并利用光伏面板的表面图像进行全局辅助定位，也即利用RGB图像进行语义分割提取电池片区域轮廓与地图进行配对矫正辅助定位；根据具有光伏组件特征的实时地图，按默认特定规则和人为设置实时规划导航点和路径，完成在光伏阵列的作业。

本发明的光伏清洁机器人在对光伏阵列中的光伏面板进行清洁作业时，光伏清洁机器人只需放置在光伏阵列边缘，一键启动即可自主的在光伏阵列中实时建图定位规划达到清洁作业的效果，也即一台光伏清洁机器人即可适用不同类型分布和具有障碍环境的光伏阵列场景。

所述感光传感器为摄像头101。通过上述设计，也即将感光传感器设计为摄像头101，以作为光伏清洁机器人对外界环境感知的主要渠道，然后利用摄像头感知的光伏面板的表面图像也即RGB图像进行语义分割，提取光伏阵列的电池片区域，不区分电池片中金属栅线和电池片间的缝隙，均包含在提取光伏阵列的电池片区域内。具体的，利用RGB图像进行语义分割以提取电池片区域轮廓，匹配常见光伏阵列尺寸作为可行区域，并利用深度图像识别边缘和障碍物进行建图。

所述摄像头101为1080P 140度广角可夜视深度摄像头。

所述防摔传感器包括四个超声波防摔模组400，且四个超声波防摔模组400分别位于所述车体100的左端外侧壁的前部和后部以及所述车体100的右端外侧壁的前部和后部。

所述超声波防摔模组400包括超声波安装防护架以及超声波模块401，所述超声波安装防护架中设置有一个或一个以上所述超声波模块401，且所述超声波安装防护架通过紧固螺栓固定设置在所述车体100的左侧以及右侧的外侧壁上。

所述超声波安装防护架包括第一安装板411、连接板413以及第二安装板412，所述第一安装板411和第二安装板412均为水平设置，所述连接板413的下端与所述第一安装板411的左端上表面固定连接，所述连接板413的上端与所述第二安装板412的左端下表面固定连接，所述超声波模块401通过安装柱402设置在所述第一安装板411的上表面。通过上述设计，也即超声波安装防护架包括第一安装板411、连接板413和第二安装板412，且连接板413的上端和下端分别与第二安装板412和第一安装板411固定连接，同时超声波模块401设置在第一安装板412的上表面并位于第二安装板412的下方，也即通过第一安装板411、连接板413以及第二安装板412对超声波模块401进行保护，以达到延长其寿命的目的。

所述连接板413为竖直设置，所述第一安装板411和所述第二安装板412均位于所述连接板413的同一侧，所述连接板413与所述第一安装板411和第二安装板412均为一体成型。通过上述设计，也即连接板413为竖直设置，第一安装板411的左端与所述连接板413的下端固定连接，且第二安装板412的左端与所述连接板413的上端固定连接，同时第一连接板411和第二连接板412均位于连接板413的同一侧，以及第一连接板411和第二连接板412均与连接板413为一体成型，因此可提高第一连接板411和第二连接板412与连接板413相结合的牢固性，以达到提高超声波安装防护架的使用寿命的目的，也即更好的对超声波安装防护板内的超声波模块401进行防护。同时，由于第一安装板411以及第二安装板412与所述连接板413为一体成型，进而提高第一安装板411以及第二安装板412与连接板413相结合的牢固性，安全可靠性得到大幅提升。

所述超声波模块401的两端分别向外延伸设置有第一安装凸部421和第二安装凸部422，所述第一安装凸部421中设置有第一安装孔431，所述第二安装凸部422中设置有第二安装孔432，所述第一安装板411的上表面向上延伸设置有多个所述安装柱402，所述第一安装凸部421通过所述第一安装孔431套设在一个所述安装柱上402，以及所述第二安装凸部422通过所述第二安装孔432套设在另外一个所述安装柱402上。通过上述设计，也即在超声波模块401的两端分别向外一体形成有第一安装凸部421和第二安装凸部422，同时在第一安装板411的上表面向上延伸设置有多个安装柱402，第一安装凸部421上的第一安装孔431套设在一个安装柱402上，以及第二安装凸部422上的第二安装孔432套设在另外一个安装柱402上，因此超声波模块401通过第一安装凸部421和第二安装凸部422与安装柱402的配合，固定设置在第一安装板411的上表面，可使超声波模块401与第一安装板411的结合更加牢固，同时方便前期的组装以及后期的维护。

所述履带驱动装置300包括履带301、驱动轮302、从动轮303以及承重轮组件304，所述驱动轮302和从动轮303分别位于所述履带301内部的两侧，所述承重轮组件304设置在所述履带301内部且位于所述驱动轮302和从动轮303之间，同时所述承重轮组件304抵靠在所述履带301的内侧壁上以使所述履带301处于绷紧状态，所述履带301在所述驱动轮302的驱动下带动所述光伏机器人进行行走。

所述履带驱动装置300还包括履带护板306，所述履带护板306设置在所述履带301的上方，所述履带护板306的两端分别向外延伸设置有第一延伸护板307和第二延伸护板308，所述第一延伸护板307位于所述从动轮303的上方且所述第一延伸板307的形状为圆弧形，所述第二延伸板308位于所述驱动轮302的上方且所述第二延伸护板308的形状为圆弧形。通过上述设计，也即在履带301的上方设置有履带护板306，同时在履带护板306的两端分别设置有第一延伸板307和第二延伸板308，且第一延伸板307位于从动轮303的上方，以及第二延伸板308位于驱动轮302的上方，从而通过履带护板306、第一延伸护板307以及第二延伸护板308对履带301进行全方位的保护，避免履带301上方的物体对履带301造成破坏，进而达到延长履带301使用寿命的目的。另外，由于履带护板306、第一延伸板307和第二延伸板308为一体成型，进而可提高第一延伸板307和第二延伸板308与履带护板306相结合的牢固性。

所述车体100上还设置有履带自清洁组件305，所述履带自清洁组件305设置在履带驱动装置的上方，也即履带自清洁组件305设置在所述履带301的上方，且所述履带自清洁组件的下端贯穿所述履带护板上的通孔后抵靠在所述履带的外侧壁，通过所述履带自清洁组件对所述履带的外侧壁进行清洁作业，以对履带301外侧壁上的灰尘或杂物进行清理，以提高履带301外侧壁的清洁度，进而达到提高光伏清洁机器人的清洁度的目的。

所述履带自清洁组件305包括固定支架、条刷组件350以及条刷固定框架353，其中，所述固定支架包括平行设置的第一固定板351和第二固定板352，所述第一固定板351的后端向下延伸设置有第一安装板391，所述第二固定板352的后端向下延伸设置有第二安装板392，所述第一安装板391和第二安装板392分别固定设置在所述车体100的外侧壁上，也即第一固定板351通过第一安装板391与车体100的外侧壁固定连接，同时第二固定板352通过第二安装板392与车体100的外侧壁固定连接，因此可提高第一固定板351和第二固定板352与车体100相结合的牢固性，安全可靠性得到提升；

所述条刷组件350设置在所述条刷固定框架353中，所述条刷固定框架353的一侧通过第一紧固螺丝354与所述第一固定板351连接，所述第一紧固螺丝354上套设有第一弹簧355，且所述第一弹簧355位于所述第一固定板351与条刷固定框架353之间，所述条刷固定框架353的另一侧通过第二紧固螺丝356与所述第二固定板352连接，所述第二紧固螺丝356上套设有第二弹簧357，且所述第二弹簧357位于所述第二固定板352与条刷固定框架353之间，也即通过调节固定块353在第一紧固螺丝354与第一弹簧355以及第二紧固螺丝356与第二弹簧357的配合下，所述条刷组件350设置在条刷固定框架353中并与固定支架连接。

同时，第一紧固螺丝354通过第一紧固螺母358与第一固定板351紧固连接，以提高第一紧固螺丝354与第一固定板351相结合的牢固性，且第一紧固螺丝354通过第二紧固螺母359与条刷固定框架353紧固连接，以提高第一紧固螺丝354与条刷固定框架353相结合的牢固性；另外，所述第二紧固螺丝356通过第三紧固螺母360与第二固定板352紧固连接，以提高第二紧固螺丝356与第一固定板352相结合的牢固性，且第二紧固螺丝356通过第四紧固螺母361与条刷固定框架353紧固连接，以提高第二紧固螺丝356与条刷固定框架353相结合的牢固性，因此可使安全可靠性得到提升。

所述条刷固定框架353包括第一条刷固定板371、第二条刷固定板372、第三条刷固定板373、第四条刷固定板374以及固定块375，所述第一条刷固定板371的两端分别与所述第三条刷固定板371的一端以及第四条刷固定板374的一端固定连接，所述第二条刷固定板372的两端分别与所述第三条刷固定板373的另一端以及第四条刷固定板374的另一端固定连接，且所述第一条刷固定板371、第二条刷固定板372、第三条刷固定板373、第四条刷固定板374形成安装空间，所述条刷组件350安装在所述安装空间中，所述第一紧固螺丝354依次贯穿第一固定板351上的第一通孔378和第一条刷固定板371上的第二通孔379，以将第一固定板351和第一条刷固定板371连接；所述第二紧固螺丝356依次贯穿第二固定板352上的第三通孔380和第二条刷固定板372上的第四通孔381，以及第二固定板352和第二条刷固定板372连接；另外，所述固定块375的一端通过第一连接凸部376与第一条刷固定板371固定连接，且所述固定块375的另一端通过第二连接凸部377与第二条刷固定板372固定连接，且所述第一连接凸部376和第二连接凸部377均与所述固定块375为一体成型，因此可提高第一连接凸部376和第二连接凸部377与固定块375相结合的牢固性。

另外，第三条刷固定板373的内侧壁设置有第一滑槽382，第四条刷固定板374的内侧壁设置有第二滑槽383，且固定块375的下侧壁设置有第三滑槽384。同时，所述条刷组件350可包括条刷安装板385以及条刷386，所述条刷安装板385的下表面延长度方向内凹形成有多个相互平行的安装凹槽388，每个安装凹槽388中均活动安装有所述条刷386，也即条刷386可在安装凹槽388中自由移动，所述条刷安装板385的上表面沿长度方向向上延伸形成有多个限位板387，所述限位板387与所述第一滑槽382、第二滑槽383以及第三滑槽384一一对应，也即所述限位板387的两端分别位于所述第一滑槽382和第二滑槽383中，且所述限位板387的上端位于所述第三滑槽384中，同时，所述限位板387沿第一滑槽382和第二滑槽383移动，同时限位板387沿第三滑槽384上下移动，也即条刷组件350沿第一滑槽383和第二滑槽384自由移动，以及沿第三滑槽385上下移动，以提高条刷组件350的适用性和灵活性，以达到提高履带301清洁效率的目的。

由于上述第一固定板351与第一安装板391为一体成型，也即可提高第一安装板391与第一固定板351相结合的牢固性；同时，第二固定板352与第二安装板392为一体成型，也即可提高第二安装板392与第二固定板352相结合的牢固性，因此达到提高固定支架的安全可靠性，以延长固定支架的使用寿命。

所述承重轮组件304包括连接座310、承重轮315、第三固定板313和第四固定板314，其中：

所述连接座310包括第一连接支撑板311和第二连接支撑板312，所述第一连接支撑板311固定设置在所述车体100的外侧壁上，所述第二连接支撑板312的一端与所述第一连接支撑板311的下端固定连接；

所述第三固定板313和第四固定板314平行设置且均位于所述第二连接支撑板312的下方，所述第三固定板313的内侧壁沿长度方向设置有多个第一安装支架111，所述第三固定板313通过所述第一安装支架111设置在所述第二连接支撑板312的下方，所述第四固定板314的内侧壁沿长度方向设置有多个第二安装支架112，所述第四固定板314通过所述第二安装支架112设置在所述第二连接支撑板312的下方，也即第三固定板313通过多个第一安装支架111固定设置在所述第二连接支撑板312的下方，以及第四固定板314通过多个第二安装支架112固定设置在所述第二连接支撑板312的下方；

所述第三固定板313和第四固定板314之间设置有多个所述承重轮315，所述承重轮315中固定设置有连接轴316，所述连接轴316的两端分别设置在所述第三固定板313上的第一固定孔317以及第四固定板314上的第二固定孔318中，且所述承重轮315抵靠在所述履带的内侧壁上。

上述第一连接支撑板311和第二连接支撑板312为一体成型，因此可提高连接座310的强度，进而达到延长连接座310使用寿命的目的。

上述第一安装支架111包括第一安装部121和第二安装部122，所述第一安装部121固定设置在所述第三安装板313的内侧壁上，所述第二安装部122的一端固定设置在所述第一安装部121的上端，所述第二安装部122固定设置在所述第二连接支撑板312的下表面；另外，上述第一安装部121和第二安装部122为一体成型，因此可提高第一安装支架111的强度，以达到延长第一安装支架111的使用寿命的目的，安全可靠性得到提升。

上述第二安装支架112包括第三安装部123和第四安装部124，所述第三安装部123固定设置在所述第四安装板314的内侧壁上，所述第四安装部124的一端固定设置在所述第三安装部123的上端，所述第四安装部124固定设置在所述第二连接支撑板312的下表面；另外，上述第三安装部123和第四安装部124为一体成型，因此可提高第二安装支架112的强度，以达到延长第二安装支架112的使用寿命的目的，安全可靠性得到提升。

将光伏清洁机器人放置在光伏阵列边缘角落，启动开启作业。通过在光伏清洁机器人的车体100顶部前方安装有1080P 140度广角可夜视深度摄像头(也即外置摄像头)，作为外界环境感知的主要渠道，利用外置摄像头感知的光伏面板的表面图像也即RGB图像进行语义分割、实例分割或端到端学习方法，利用深度学习模型提取实时的光伏阵列电池片区域或边界数据，不区分电池片中金属栅线和电池片间的缝隙，均包含在取光伏阵列电池片区域，这样即使叠瓦技术的光伏阵列也可造成提取区域。当提取为电池片区域时，还需提取区域的边界数据；当得到电池片区域边界时，此时数据为图像坐标的数据，需将区域边界数据进行投影，匹配常见光伏阵列尺寸并拓展作为可行区域，并更新于地图。利用外置摄像头的深度图像，识别有高度差的光伏阵列边缘和障碍物统一作为障碍物进行建图。此外，车体100两侧安置超声波防摔模组400作为防摔传感器，实时感知光伏阵列边缘作为障碍物并防止跌落。

同时，轮式编码器获取履带驱动装置300的转速，并根据机械结构换算出轮式里程，再和惯性测量单元(IMU)测量的光伏清洁机器人的姿态信息进行紧耦合作为基础定位。利用投影后的RGB图像提取电池片区域边界数据与实时构建的地图坐标系中的光伏阵列电池片区域边界数据进行匹配，计算重投影误差，再通过非线性优化得到使重投影误差最小的视觉里程，最后通过扩展卡尔曼滤波器将视觉里程和轮式里程进行融合即可得到光伏清洁机器人最终的位姿，视觉配对矫正辅助定位得到一个全局精确的定位系统。

根据光伏阵列摆放的规律，大多数光伏阵列长边为水平方向，默认设置光伏清洁机器人启动后攀爬到光伏阵列的顶端，然后开始沿水平方向实时规划导航点和路径，在光伏阵列尽头调头开始下一行水平方向作业，直至完成在光伏阵列的全覆盖作业。光伏清洁机器人可根据自身需求设置完成作业后最终停泊位置，可选终点停泊模式分别为起始点停泊、邻角停泊和自定义终点停泊。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，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。

Claims (13)

1.一种基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，所述光伏清洁机器人包括车体、滚刷清洁组件以及履带驱动装置，所述履带驱动装置设置在所述车体的两侧，所述光伏清洁机器人在所述履带驱动装置的驱动下进行行走，其特征在于：所述车体的前端和后端外侧壁分别设置有所述滚刷清洁组件，所述光伏清洁机器人通过所述滚刷清洁组件对光伏面板进行清洁作业，所述车体上设置感光传感器、防摔传感器、轮式编码器以及惯性测量单元，所述感光传感器设置在所述车体顶部的前侧，所述感光传感器用于感知所述车体前方的光伏面板的表面图像，所述防摔传感器设置在所述车体的左侧和右侧，用于实时感知所述车体下方的光伏面板的边缘以防止跌落，所述轮式编码器设置在所述履带驱动装置上，用于获取所述履带驱动装置的转速并得到轮式里程，所述惯性测量单元设置在所述履带驱动装置上，用于测量所述车体的姿态信息，然后将轮式里程和姿态信息进行耦合作为所述光伏清洁机器人的基础定位，并利用光伏面板的表面图像进行全局辅助定位。

2.根据权利要求1所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述感光传感器为摄像头。

3.根据权利要求2所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述摄像头为1080P 140度广角可夜视深度摄像头。

4.根据权利要求1-3中任一所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述防摔传感器包括四个超声波防摔模组，且四个超声波防摔模组分别位于所述车体的左端外侧壁的前部和后部以及所述车体的右端外侧壁的前部和后部。

5.根据权利要求4所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述超声波防摔模组包括超声波安装防护架以及超声波模块，所述超声波安装防护架中设置有一个或一个以上所述超声波模块，且所述超声波安装防护架通过紧固螺栓固定设置在所述车体的左侧以及右侧的外侧壁上。

6.根据权利要求5所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述超声波安装防护架包括第一安装板、连接板以及第二安装板，所述第一安装板和第二安装板均为水平设置，所述连接板的下端与所述第一安装板的左端上表面固定连接，所述连接板的上端与所述第二安装板的左端下表面固定连接，所述超声波模块通过安装柱设置在所述第一安装板的上表面。

7.根据权利要求6所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述连接板为竖直设置，所述第一安装板和所述第二安装板均位于所述连接板的同一侧，所述连接板与所述第一安装板和第二安装板均为一体成型。

8.根据权利要求6所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述超声波模块的左端和右端分别向外延伸设置有安装凸部，所述安装凸部中设置有安装孔，所述第一安装板的上表面向上延伸设置有所述安装柱，所述安装凸部通过所述安装孔套设在所述安装柱上。

9.根据权利要求4所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述履带驱动装置包括履带、驱动轮、从动轮以及承重轮组件，所述驱动轮和从动轮分别位于所述履带内部的两侧，所述承重轮组件设置在所述履带内部且位于所述驱动轮和从动轮之间，同时所述承重轮组件抵靠在所述履带的内侧壁上以使所述履带处于绷紧状态，所述履带在所述驱动轮的驱动下带动所述光伏机器人进行行走。

10.根据权利要求9所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述履带驱动装置还包括履带护板，所述履带护板设置在所述履带的上方，所述履带护板的两端分别向外延伸设置有第一延伸护板和第二延伸护板，所述第一延伸护板位于所述从动轮的上方且所述第一延伸板的形状为圆弧形，所述第二延伸板位于所述驱动轮的上方且所述第二延伸护板的形状为圆弧形。

11.根据权利要求10所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述车体上还设置有履带自清洁组件，所述履带自清洁组件设置在履带驱动装置的上方，且所述履带自清洁组件的下端贯穿所述履带护板上的通孔后抵靠在所述履带的外侧壁，通过所述履带自清洁组件对所述履带的外侧壁进行清洁作业。

12.根据权利要求11所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述履带自清洁组件包括固定支架、条刷组件以及条刷固定框架，其中，所述固定支架包括平行设置的第一固定板和第二固定板，所述第一固定板的后端向下延伸设置有第一安装板，所述第二固定板的后端向下延伸设置有第二安装板，所述第一安装板和第二安装板分别固定设置在所述车体的外侧壁上；

所述条刷组件设置在所述条刷固定框架中，所述条刷固定框架的一侧通过第一紧固螺丝与所述第一固定板连接，所述第一紧固螺丝上套设有第一弹簧，且所述第一弹簧位于所述第一固定板与条刷固定框架之间，所述条刷固定框架的另一侧通过第二紧固螺丝与所述第二固定板连接，所述第二紧固螺丝上套设有第二弹簧，且所述第二弹簧位于所述第二固定板与条刷固定框架之间。

13.根据权利要求9所述的基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，其特征在于，所述承重轮组件包括连接座、承重轮、第三固定板和第四固定板，其中：

所述连接座包括第一连接支撑板和第二连接支撑板，所述第一连接支撑板固定设置在所述车体的外侧壁上，所述第二连接支撑板的一端与所述第一连接支撑板的下端固定连接；

所述第三固定板和第四固定板平行设置且均位于所述第二连接支撑板的下方，所述第三固定板的内侧壁沿长度方向设置有多个第一安装支架，所述第三固定板通过所述第一安装支架设置在所述第二连接支撑板的下方，所述第四固定板的内侧壁沿长度方向设置有多个第二安装支架，所述第四固定板通过所述第二安装支架设置在所述第二连接支撑板的下方；

所述第三固定板和第四固定板之间设置有多个所述承重轮，所述承重轮中固定设置有连接轴，所述连接轴的两端分别设置在所述第三固定板上的第一固定孔以及第四固定板上的第二固定孔中，且所述承重轮抵靠在所述履带的内侧壁上。

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