CN113634534A - 一种太阳能光伏板多智能体清洁系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种太阳能光伏板多智能体清洁系统，用于自主清洁太阳能光伏板。板上擦拭机器人包括电子控制系统、真空泵吸附系统、擦拭清洁结构系统、板上电磁对接结构。地面配合机器人包括地面配合机器人本体、发电装置、电子控制系统、机械臂、地面配合电磁对接机构。太阳能光伏板两栖清洁系统工作时，板上擦拭机器人通过吸附装置吸附在光伏板上，末端清洁装置安装在外部转轮上，外部转轮通过控制系统发出的信号驱动直流电机带动，是擦拭机器人在移动时进行清洁工作。当板上擦拭机器遇到不可跨越的障碍时，地面配合机器人会通过机械臂携带的摄像头定位板上擦拭机器人，之后控制机械臂的末端电磁对接机构进行与板上擦拭机器人的对接抓取工作。抓取成功之后，地面配合机器人会移动到下一块光伏板处，并将板上擦拭机器人放置板上，使得板上擦拭机器人继续工作。本发明可自主完成对大角度、间距大的太阳能光伏板进行越障清洁，提高板上擦拭机器人的适应性，节约人力，降低电站维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及光伏板清洁领域，尤其设计一种太阳能光伏板多智能体清洁系统。
背景技术
随着全球不可再生资源的减少，大力发展可再生能源已经成为当前重要发展课题。而太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的纯绿色清洁能源，更是被广大专家学者所关注。随着科技的发展，太阳能发电技术的相关难点逐一击破，太阳能发电也迅速遍布全球各地。而随着而来的是大量大面积光伏板的清洁问题。
目前光伏板的清理方式主要采用人工清扫、大型清扫机械清扫和清洁机器人三种方式。其中人工清扫存在着清扫效率低、清扫不及时等缺点。大型清扫机械具有价格昂贵、功耗大、易受环境地形限制等缺点。而且随着机器人技术的发展，清扫效率高、小巧轻便的清洁机器人开始成为许多业主的选择对象。
目前众多的光伏清洁机器人多以滑道式机器人和自主式机器人为主。滑道式在清洁光伏板时极其依赖安装在光伏板上的滑道，只能在一片光伏板上清洁，因此难以清洁大面积分布式光伏阵列。自主式机器人虽然不受滑道的影响，但同样难以跨却光伏阵列中间巨大的间隔。因此，光伏清洁机器人经常需要人为帮助越障，在清洁光伏板时耗费大量人力物力。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明设计了一种太阳能光伏板多智能体清洁系统，可自主完成对大角度、间距大的太阳能光伏板进行越障清洁，提高板上擦拭机器人的适应性，节约人力，降低电站维护成本。
本发明的技术方案如下：
一种太阳能光伏板多智能体清洁系统，包括板上擦拭机器人，包括电子控制系统、真空泵吸附系统、清洁系统、板上电磁对接结构、电源系统。地面配合机器人包括机器人驱动系统、机械臂系统、地面配合部分电磁对接机构、发电装置、电子控制系统、地面配合电磁对接机构。
其中板上擦拭机器人的电子控制系统包括单片机整体控制板、单片机整体驱动板。整体电子控制系统安装在擦拭机器人整体底板结构的左上方。其中单片机整体控制板发出控制信号控制整体运动，驱动板接受控制板相应信号后，对相应位置的部件进行驱动。
所述的板上擦拭机器人的直流电机驱动系统包含两块直流电机，分别位于整体底板两侧，通过所述的电子控制系统对电机进行运动控制，
所述的板上擦拭机器人的真空泵吸附系统包括真空泵，位于整体地板的正上方处，通过所述的电子控制系统对真空泵进行控制。
所述的板上擦拭机器人的擦拭结构系统位于整体底板的正下方，可以使抹布、刷轮、清洗刷之间任意切换。
所述的整体电磁对接机构分为板上电磁结构部分与车载电磁结构部分。板上结构部分为一块主支撑件、四个电磁铁，位于真空泵上方。车载结构为机械臂末端与易被磁化的对接板相连。在对接时通过机械臂控制、配合结构锁紧与电磁铁在通电时的吸附力，对板上擦拭机器人进行抓取运放等工作。
所述的电源系统采用有线电源接口与自配锂电池两种供电方式。有线电源接口可与电源箱群连接，可进行长时间工作。自配锂电池可在紧急断电时启动以保证基本工作状态。
其中地面配合机器人的地面配合机器人本体主要功能为巡视检测光伏电站运行状态并搭载擦拭机器人、携带发电装置为板上擦拭机器人持续供电、在擦拭机器人工作遇见不可越过的障碍时，对其进行吸附抓取帮助越障，放置到下一块可工作区域之上。
所述的地面配合机器人的发电装置具有多种有线电源接口，可以对地面配合机器人与板上擦拭机器人供电。
所述的地面配合机器人的电子控制系统有摄像头等传感器，可进行控制机械臂对板上擦拭机器人的抓取、检测越障距离等工作。
所述机械臂位于所述车身内侧，控制方式为底部伺服电机进行位置控制，通过带轮传动至上方旋转轴，控制机械臂进行运动，作业状态时从所述车身的外侧伸出进行作业。
所述地面配合机器人的驱动部分由两个伺服电机进行差速前驱控制，完成正常运行任务。
由此可见，本申请的太阳能光伏板多智能体清洁系统具有大角度安全擦拭、可自主越障、稳定性极高、自动化程度极高的优点。板上擦拭机器人采用两个全向直流电机辅以真空泵吸附形式，在工作时可无视不同形状及角度的太阳能光伏板；再面对无法越过的大型障碍时，地面配合机器人可通过电磁对接机构协助板上擦拭机器人越障；板上擦拭机器人采用有线电源接口与自配锂电池两种供电方式，可以解决擦拭机器人工作时间短等问题；板上擦拭机构的末端执行器使清洗刷、抹布、刷轮之间随意转换。
附图说明
图1为本发明的光伏板多智能体清洁系统整体示意图；
图2为本发明中板上擦拭机器人结构示意图；
图3为本发明的地面配合机器人结构示意工作原理图；
图4为本发明实施例2提供的一种多智能体清洁系统中板上擦拭机器人中吸附系统的分解结构示意图；
图5为本发明实施例2提供的一种多智能体清洁系统中板上擦拭机器人中清洁系统的分解结构示意图。
具体实施方式
结合附图与具体实施方式进一步详细说明本发明。显然，所述实施例仅为本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在未经创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属本发明保护范围。
如图1至图5所示，本发明提供的具体实施例实体系统为所述多智能体光伏清洁系统，其中包括：板上擦拭机器人、地面配合机器人。所述板上擦拭机器人包括驱动机构100、吸附机构200、清洁机构300、擦拭机器人部分电磁对接机构400。所述地面配合机器人包括机器人驱动系统500、机械臂系统600、发电装置700、地面配合部分电磁对接机构800。
所述板上擦拭机器人的驱动装置100包括以STM32为核心的控制板、相应电路的驱动板组成，用于控制整体系统信号的转接。所述板上擦拭机器人的吸附系统200包括电机保护壳210、直流电机220、支撑基座230、切片风扇240、真空气室上层250、真空气室下层260组成。工作时，直流电机220启动带动切片风扇240，将空气吸入真空气室中，使擦拭机器人与光伏板之间形成真空，完成擦拭机器人吸附工作，用以保证板上擦拭机器人在工作时可以应对高角度的倾斜光伏板工作。
所述清洁系统300包括一号直流电机310、二号直流电机311、一号传动齿轮320、二号传动齿轮321、一号共轴连杆330、二号共轴连杆331、真空气室下层260、一号外部转轮340、二号外部转轮341、一号末端清洁装置350、二号末端清洁装置351组成。末端清洁装置可在抹布、刷轮、清洗刷之间相互转换。直流电机启动带动传动齿轮转动，两个传动齿轮通过相应位置的共轴连杆带动外部转轮与末端清洁装置转动，进行清洁工作。
所述电磁对接机构分为板上电磁对接装置与车载电磁对接装置。所述板上电磁对接装置包括支撑架400、一号电磁铁410、二号电磁铁420、三号电磁铁430、四号电磁铁440组成。所述车载电磁对接装置包括单轴机械臂610、摄像头620、对接板630组成。在对接时，擦拭机器人静止在某处，地面配合机器人通过摄像头620拍摄图片方式，寻找擦拭机器人位置，锁定位置之后，车载控制系统控制机械臂610将机械臂末端的对接板630对准板上擦拭机器人的支撑架，并向下渐渐插入，在二者间距等于50mm时，板上擦拭机器人将一至四号电磁铁通电，通过产生的电磁力吸引机械臂末端的对接板630，最终对接板630的凸环插入支撑架400内锁紧，完成电磁对接。电磁对接后，地面配合机器人可将擦拭机器人进行抓取、移动和放置工作，以便完成擦拭机器人越过长距离障碍的工作。
所述地面配合机器人的地面配合机器人驱动系统500包括主体控制系统、两块伺服电机以及其他配件构成。主体控制系统通过收集摄像头620等传感器信号，控制主体运动、机械臂运动等操作。
所述发电装置600由自配发电机组成，为地面配合机器人与擦拭机器人做长时间工作做充足的准备。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术法案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能光伏多智能体清洁系统，用于自主清洁大型光伏阵列，包括板上擦拭机器人和地面协同机器人;板上擦拭机器人包括电子控制系统、真空泵吸附系统、擦拭清洁机构、板上电磁对接结构;地面配合机器人包括地面配合机器人本体、发电装置、电子控制系统、机械臂、地面配合电磁对接机构。
2.如权利要求1所述的板上擦拭机器人的电子控制系统，其特征在于，所述电子控制系统包括以STM32为核心的控制板、驱动电路的驱动板组成，位于上层真空气室的右上侧。
3.如权利要求1所述的板上擦拭机器人的真空泵吸附系统，其特征在于，所述真空泵吸附系统包括电机保护壳、直流电机、支撑基座、切片风扇、真空气室。
4.如权利要求1所述的板上擦拭机器人的擦拭清洁系统，其特征在于，所述擦拭清洁装置包括一号直流电机、二号直流电机、一号传动齿轮、二号传动齿轮、一号共轴连杆、二号清洁装置组成;末端清洁装置可在抹布、刷轮、清洗刷之间相互转换。
5.如权利要求1所述的光伏多智能体清洁系统的电磁对接机构，其特征在于，所述板上电磁对接结构包括支撑架、一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、四号电磁铁组成;所述车载电磁对接装置包括四轴机械臂、摄像头、对接板组成。
6.如权利要求1所述的地面配合机器人的地面配合机器人本体，其特征在于，所述的地面配合机器人的地面配合机器人本体包括机器人驱动系统、机械臂系统、地面配合部分电磁对接机构。
7.如权利要求1所述的地面配合机器人的发电机，其特征在于，发电机位于地面配合机器人的上层铺开。
8.如权利要求1所述的光伏多智能体清洁系统跨板方式为：当两块光伏板间距在100mm之内时，板上擦拭机器人可以自行越过障碍；当间距大于100mm以上时，地面配合机器人将与其进行对接抓取、协助长距离越障。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20211112 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |