CN114905531A - 一种光伏清扫机器人及清扫方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光伏清扫机器人及清扫方法，光伏清扫机器人包括：机器人本体，所述机器人本体的顶端设置有上盖板；摄像头，安装在所述上盖板上；控制端，与所述机器人本体及所述摄像头通信连接，用于控制所述摄像头的拍摄方向和所述机器人本体的前进方向相同，并根据所述摄像头的拍摄图像进行清扫中断控制和清扫监控。该方案通过在机器人本体上安装摄像头，且实时控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，从而能够根据摄像头的拍摄图像进行清扫机器人的清扫中断控制和清扫监控，适用于光伏电站的复杂地形以及具有清扫监控的清扫场景。

Description

一种光伏清扫机器人及清扫方法

技术领域

本发明涉及光伏电站清扫技术领域，尤指一种光伏清扫机器人及清扫方法。

背景技术

目前的光伏电站存在各种复杂的地形，造成光伏支架阵列之间的落差、扭转，特别是跟踪系统之间的角度有较大差异。已有的移动“毛刷”清扫机不能彻底解决支架之间落差、角度、大跨度等大变化方式带来的各种问题，另外，由于现在组件尺寸较大，固定支架基本都是2个组件，长度接近5m，且组件规格仍在发展，造成光伏电站的清扫更加困难。因此，需要一种能够适用光伏电站复杂地形以及具有清扫监控功能的清扫机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏清扫机器人及清扫方法，解决现有的清扫机器人无法适用光伏电站复杂地形以及不能进行清扫监控的问题。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种光伏清扫机器人，包括：

机器人本体，所述机器人本体的顶端设置有上盖板；

摄像头，安装在所述上盖板上；

控制端，与所述机器人本体及所述摄像头通信连接，用于控制所述摄像头的拍摄方向和所述机器人本体的前进方向相同，并根据所述摄像头的拍摄图像进行清扫中断控制和清扫监控。

具体的，机器人本体为适用光伏电站较大尺寸的固定支架，可以设置为长方体型，摄像头可以通过底座云台类的旋转组件活动安装在机器人本体的上盖板上，实现摄像头360°旋转及定位，转动角度可根据霍尔信号等电机位移传感器确定。

通过在机器人本体的上盖板上安装摄像头，且实时控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，从而能够根据摄像头的拍摄图像进行清扫机器人的清扫中断控制和清扫监控，适用于光伏电站的复杂地形以及具有清扫监控的清扫场景。

在一些实施方式中，所述控制端包括：

第一驱动模块，用于在清扫前，驱动所述摄像头旋转，使所述摄像头的拍摄方向与所述机器人本体的前进方向相同，并控制所述摄像头进行拍摄；

接收模块，用于接收所述摄像头的拍摄图像；

图像对比模块，用于将所述拍摄图像与预设图像进行对比，判断所述机器人本体的前进方向是否在清扫范围内或环境是否异常，若判断所述机器人本体的前进方向不在清扫范围内或环境异常，则所述控制端向所述机器人本体发送清扫中断指令。

具体的，清扫机器人在清扫前，控制端先下发命令摄像头工作，同时驱动电机将摄像头旋转到摄像头拍摄方向与机器人本体的前进方向相同，通过图片对比模块检测机器人本体的前进方向在不在清扫范围内，或者清扫范围内环境是否异常，比如下雨、下雪、下冰雹时，若判断机器人本体的前进方向不在清扫范围内或环境异常,可以判断清扫机器人不用出发清扫，同时将不清扫原因反馈给后台。

在一些实施方式中，所述摄像头的数量为一个，安装在所述上盖板的顶面中央。

摄像头的数量可以设置为一个，采用单个摄像头成本更低，且为了保证监测的可靠性，摄像头需安装在上盖板的顶面中央。

在一些实施方式中，所述摄像头的数量为两个，分别安装在所述上盖板的顶面两末端中间位置；

两个所述摄像头均由所述控制端独立控制，且两个所述摄像头的拍摄方向相同。

由于机器人本体的宽度较大，为了保证摄像头的拍摄范围更广，摄像头的数量可以设置为两个，两个摄像头分别安装在上盖板的顶面两末端中间位置，且两个摄像头的拍摄方向相同。另外，两个摄像头拍摄的图片不需要融合，可单独判断，清扫机器人可根据任一摄像头判断出的故障做出相应的措施。

在一些实施方式中，所述控制端还包括：

第二驱动模块，用于控制所述机器人本体按照预设路径进行往返清扫；

所述控制端在所述机器人本体清扫到预设路径的单向末端后，通过所述第一驱动模块控制所述摄像头旋转180°。

具体的，当清扫机器人上的摄像头均是朝向清扫方向设置，如摄像头的数量为一个，安装在上盖板的顶面中央，或摄像头的数量为两个，分别安装在上盖板的顶面两末端中间位置时，摄像头正对前方道路并拍摄图片，若需要往返运行清扫时，在机器人本体清扫到预设路径的单向末端后，控制摄像头云台电机转动180°，将摄像头换向到相反方向，即可拍摄相反方向的图像。

在一些实施方式中，所述摄像头的数量为四个，分别安装在所述上盖板的顶面四角；

四个所述摄像头两两背向相对设置，并均朝向所述机器人本体的外侧，四个所述摄像头均由所述控制端独立控制。

另外，摄像头的数量也可以设置有四个，四个摄像头分别安装在上盖板的顶面四角，四个摄像头两两背向相对设置，并均朝向机器人本体的外侧，使得清扫机器人在清扫时，不仅能够拍摄清扫路径前的图像，还能够拍摄清扫后的图像，以便监测清扫是否干净。

在一些实施方式中，所述控制端还包括：

第三驱动模块，用于驱动拍摄方向与所述机器人本体的前进方向相反的两个所述摄像头对清扫后的路径进行拍摄，获得清扫后图像；

判断模块，用于根据所述清扫后图像判断清扫是否干净，若判断为否，则向所述控制端发送反向清扫指令。

具体的，在清扫时，可以驱动拍摄方向与机器人本体的前进方向相反的两个摄像头对清扫后的路径进行拍摄，当判断清扫不干净时，可以控制清扫机器人及时再次清扫，以保证清扫合格。在此模式下，不需要控制摄像头转向，清扫控制更加方便。

在一些实施方式中，所述摄像头倾斜向下设置，且倾斜角度在30-60°之间。

为了便于摄像头的拍摄，摄像头需倾斜向下设置，且倾斜角度在30-60°之间，优选的，倾斜角度为60°。

另外，本发明还提供一种光伏清扫机器人的清扫方法，包括步骤：

控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，所述机器人本体的顶端设置有上盖板，摄像头安装在所述上盖板上；

根据所述摄像头的拍摄图像进行清扫中断控制和清扫监控。

通过在机器人本体上安装摄像头，且实时控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，从而能够根据摄像头的拍摄图像进行清扫机器人的清扫中断控制和清扫监控，适用于光伏电站的复杂地形以及较大尺寸固定支架的清扫场景。

在一些实施方式中，所述的控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，具体包括：

在清扫前，驱动所述摄像头旋转，使所述摄像头的拍摄方向与所述机器人本体的前进方向相同，并控制所述摄像头进行拍摄；

所述的根据所述摄像头的拍摄图像进行清扫中断控制，具体包括：

接收所述摄像头的拍摄图像；

将所述拍摄图像与预设图像进行对比，判断所述机器人本体的前进方向是否在清扫范围内或环境是否异常；

若判断所述机器人本体的前进方向不在清扫范围内或环境异常，则所述控制端向所述机器人本体发送清扫中断指令。

具体的，清扫机器人在清扫前，控制端先下发命令摄像头工作，同时驱动电机将摄像头旋转到摄像头拍摄方向与机器人本体的前进方向相同，通过图片对比模块检测机器人本体的前进方向在不在清扫范围内，或者清扫范围内环境是否异常，比如下雨、下雪、下冰雹时，若判断机器人本体的前进方向不在清扫范围内或环境异常,可以判断清扫机器人不用出发清扫，同时将不清扫原因反馈给后台。

根据本发明提供的一种光伏清扫机器人及清扫方法，通过在机器人本体上安装摄像头，且实时控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，从而能够根据摄像头的拍摄图像进行清扫机器人的清扫中断控制和清扫监控，适用于光伏电站的复杂地形以及具有清扫监控的清扫场景。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本方案的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明实施例的一种光伏清扫机器人结构示意图；

图2是本发明实施例的控制端模块示意图；

图3是本发明实施例的另一种光伏清扫机器人结构示意图；

图4是本发明实施例的又一种光伏清扫机器人结构示意图；

图5是本发明实施例的清扫方法流程示意图。

图中标号：1-机器人本体；2-上盖板；3-摄像头；41-第一驱动模块；42-接收模块；43-图像对比模块；44-第二驱动模块；45-第三驱动模块；46-判断模块。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在一个实施例中，参考说明书附图图1，本发明提供一种光伏清扫机器人，包括机器人本体1、摄像头3和控制端。

机器人本体1的顶端设置有上盖板2；摄像头3安装在上盖板2上。

具体的，机器人本体1为适用光伏电站较大尺寸的固定支架，可以设置为长方体型，摄像头3可以通过底座云台类的旋转组件活动安装在机器人本体1的上盖板2上，实现摄像头360°旋转及定位，转动角度可根据霍尔信号等电机位移传感器确定。

控制端与机器人本体1及摄像头3通信连接，用于控制摄像头3的拍摄方向和机器人本体1的前进方向相同，并根据摄像头3的拍摄图像进行清扫中断控制和清扫监控。

通过在机器人本体1的上盖板2上安装摄像头3，且实时控制摄像头3的拍摄方向和机器人本体1的前进方向相同，从而能够根据摄像头3的拍摄图像进行清扫机器人的清扫中断控制和清扫监控，适用于光伏电站的复杂地形以及具有清扫监控的清扫场景。

在一个实施例中，参考说明书附图图2，控制端包括第一驱动模块41、接收模块42和图像对比模块43。

第一驱动模块41用于在清扫前驱动摄像头3旋转，使摄像头3的拍摄方向与机器人本体1的前进方向相同，并控制摄像头3进行拍摄。

接收模块42用于接收摄像头3的拍摄图像；图像对比模块43用于将拍摄图像与预设图像进行对比，判断机器人本体1的前进方向是否在清扫范围内或环境是否异常，若判断机器人本体1的前进方向不在清扫范围内或环境异常，则控制端向机器人本体发送清扫中断指令。

具体的，清扫机器人在清扫前，控制端先下发命令摄像头3工作，同时驱动电机将摄像头3旋转到摄像头3拍摄方向与机器人本体1的前进方向相同，通过图片对比模块检测机器人本体1的前进方向在不在清扫范围内，或者清扫范围内环境是否异常，比如下雨、下雪、下冰雹时，若判断机器人本体1的前进方向不在清扫范围内或环境异常,可以判断清扫机器人不用出发清扫，同时可以将不清扫原因反馈给后台。

此外，当环境正常且系统角度也在清扫范围内，清扫机器人从停靠站出发开始清扫组件，摄像头实时拍照并存储片源，同时，不断对比照片库，诊断组件是否有异常或者异常隐患，后续可以实现组件的健康诊断及运维。

在一个实施例中，参考说明书附图图1，摄像头3的数量为一个，安装在上盖板2的顶面中央。

具体的，摄像头3的数量可以设置为一个，采用单个摄像头3成本更低，且为了保证监测的可靠性，摄像头3需安装在上盖板2的顶面中央。

在一个实施例中，参考说明书附图图3，摄像头3的数量为两个，分别安装在上盖板2的顶面两末端中间位置；两个摄像头3均由控制端独立控制，且两个摄像头3的拍摄方向相同。

由于机器人本体1的宽度较大，为了保证摄像头3的拍摄范围更广，摄像头3的数量可以设置为两个，两个摄像头3分别安装在上盖板2的顶面两末端中间位置，且两个摄像头3的拍摄方向相同。

另外，两个摄像头3拍摄的图片不需要融合，可单独判断，清扫机器人可根据任一摄像头3判断出的故障做出相应的措施。

在一个实施例中，在前述实施例的基础上，控制端还包括第二驱动模块44，第二驱动模块44用于控制机器人本体1按照预设路径进行往返清扫；控制端在机器人本体1清扫到预设路径的单向末端后，通过第一驱动模块41控制摄像头3旋转180°。

具体的，当清扫机器人上的摄像头3均是朝向清扫方向设置，如摄像头3的数量为一个，安装在上盖板2的顶面中央，或摄像头3的数量为两个，分别安装在上盖板2的顶面两末端中间位置时，摄像头3正对前方道路并拍摄图片，若需要往返运行清扫时，在机器人本体1清扫到预设路径的单向末端后，控制摄像头3云台电机转动180°，将摄像头3换向到相反方向，即可拍摄相反方向的图像。

在一个实施例中，参考说明书附图图4，摄像头3的数量为四个，分别安装在上盖板2的顶面四角；四个摄像头3两两背向相对设置，并均朝向机器人本体1的外侧，四个摄像头3均由控制端独立控制。

另外，摄像头3的数量也可以设置有四个，四个摄像头3分别安装在上盖板2的顶面四角，四个摄像头3两两背向相对设置，并均朝向机器人本体1的外侧，使得清扫机器人在清扫时，不仅能够拍摄清扫路径前的图像，还能够拍摄清扫后的图像，以便监测清扫是否干净。各个摄像头3的拍摄可以

优选的，控制端还包括第三驱动模块45和判断模块46。

第三驱动模块45用于驱动拍摄方向与机器人本体1的前进方向相反的两个摄像头3对清扫后的路径进行拍摄，获得清扫后图像。

判断模块46用于根据清扫后图像判断清扫是否干净，若判断为否，则向控制端发送反向清扫指令。

具体的，在清扫时，可以驱动拍摄方向与机器人本体1的前进方向相反的两个摄像头3对清扫后的路径进行拍摄，当判断清扫不干净时，可以控制清扫机器人及时再次清扫，以保证清扫合格。

在一个实施例中，摄像头3倾斜向下设置，且倾斜角度在30-60°之间。

为了便于摄像头3的拍摄，摄像头3需倾斜向下设置，且倾斜角度在30-60°之间。在本方案中，优选的，倾斜角度为60°，在其它实施例，根据使用环境的不同，摄像头3的倾斜角度可以适应性调整。

摄像头3为可缩放、可调焦的摄像头，即镜头可推长或拉近。当清扫时，遇到图像不清晰的路况，控制端可控制摄像头缩放，调整焦距，使不清晰的地方清晰呈现，待拍完照后再恢复焦距。由于摄像头焦距减小，拍摄距离变小、拍摄范围增大；焦距增大后，拍摄距离变远、拍摄范围减小。因此，当摄像头拍摄的照片不清晰，可能是图片分辨率不够，可根据需求调整焦距，将焦距增大，提高图片分辨率；也可能是指拍摄的范围不够，也可调整焦距，将焦距减小，从而增大拍摄角度，拍摄到原先拍不到的地方。

另外，清扫机器人前进途中，如需跨越不同系统进行组件清扫工作时，在即将到达系统边界前，摄像头3所拍摄图片也可用于判断光伏组件系统间的桥架是否脱落以及桥架的角度是否可以供清扫机器人通过，防止机器人卡住或者翻车，影响光伏组件系统发电。

具体的，拍摄方向与运行方向相同的摄像头进行拍照，控制端通过图片对比判断桥架情况，桥架异常情况分为桥架断开、桥架脱落、桥架变形等；控制端以神经网络算法、深度学习、大数据处理等方式，将拍摄的桥架照片与桥架放平的照片进行对比，计算桥架角度，以此判断清扫机器人是否可正常通过桥架。清扫机器人可正常通过桥架的角度根据实际情况进行调整，如清扫机器人可通过单组件桥架的倾斜角度为0-60°，可通过双组件桥架的倾斜角度为0-45°，在此不作限制。

清扫机器人在单程清扫到末端需要停机时或者往返清扫到单向末端需要换向时，控制端通过摄像头检测到停机位或者返回位后，清扫机器人可以提前减速、缓慢停止，减少碰撞和摩擦，延长机器寿命。

在一个实施例中，参考说明书附图图5，本发明还提供一种光伏清扫机器人的清扫方法，包括步骤：

S1、控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，机器人本体的顶端设置有上盖板，摄像头安装在上盖板上。

S2、根据摄像头的拍摄图像进行清扫中断控制和清扫监控。

通过在机器人本体上安装摄像头，且实时控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，从而能够根据摄像头的拍摄图像进行清扫机器人的清扫中断控制和清扫监控，适用于光伏电站的复杂地形以及具有清扫监控的清扫场景。

在一个实施例中，控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，具体包括：

在清扫前，驱动摄像头旋转，使摄像头的拍摄方向与机器人本体的前进方向相同，并控制摄像头进行拍摄。

根据摄像头的拍摄图像进行清扫中断控制，具体包括：

接收摄像头的拍摄图像；将拍摄图像与预设图像进行对比，判断机器人本体的前进方向是否在清扫范围内或环境是否异常；若判断机器人本体的前进方向不在清扫范围内或环境异常，则控制端向机器人本体发送清扫中断指令。

具体的，清扫机器人在清扫前，控制端先下发命令摄像头工作，同时驱动电机将摄像头旋转到摄像头拍摄方向与机器人本体的前进方向相同，通过图片对比模块检测机器人本体的前进方向在不在清扫范围内，或者清扫范围内环境是否异常，比如下雨、下雪、下冰雹时，若判断机器人本体的前进方向不在清扫范围内或环境异常,可以判断清扫机器人不用出发清扫，同时可以将不清扫原因反馈给后台。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光伏清扫机器人，其特征在于，包括：

机器人本体，所述机器人本体的顶端设置有上盖板；

摄像头，安装在所述上盖板上；

控制端，与所述机器人本体及所述摄像头通信连接，用于控制所述摄像头的拍摄方向和所述机器人本体的前进方向相同，并根据所述摄像头的拍摄图像进行清扫中断控制和清扫监控。

2.根据权利要求1所述的一种光伏清扫机器人，其特征在于，所述控制端包括：

第一驱动模块，用于在清扫前，驱动所述摄像头旋转，使所述摄像头的拍摄方向与所述机器人本体的前进方向相同，并控制所述摄像头进行拍摄；

接收模块，用于接收所述摄像头的拍摄图像；

图像对比模块，用于将所述拍摄图像与预设图像进行对比，判断所述机器人本体的前进方向是否在清扫范围内或环境是否异常，若判断所述机器人本体的前进方向不在清扫范围内或环境异常，则所述控制端向所述机器人本体发送清扫中断指令。

3.根据权利要求1所述的一种光伏清扫机器人，其特征在于，所述摄像头的数量为一个，安装在所述上盖板的顶面中央。

4.根据权利要求1所述的一种光伏清扫机器人，其特征在于，所述摄像头的数量为两个，分别安装在所述上盖板的顶面两末端中间位置；

两个所述摄像头均由所述控制端独立控制，且两个所述摄像头的拍摄方向相同。

5.根据权利要求3-4任一所述的一种光伏清扫机器人，其特征在于，所述控制端还包括：

第二驱动模块，用于控制所述机器人本体按照预设路径进行往返清扫；

所述控制端在所述机器人本体清扫到预设路径的单向末端后，通过所述第一驱动模块控制所述摄像头旋转180°。

6.根据权利要求1所述的一种光伏清扫机器人，其特征在于，所述摄像头的数量为四个，分别安装在所述上盖板的顶面四角；

四个所述摄像头两两背向相对设置，并均朝向所述机器人本体的外侧，四个所述摄像头均由所述控制端独立控制。

7.根据权利要求6所述的一种光伏清扫机器人，其特征在于，所述控制端还包括：

第三驱动模块，用于驱动拍摄方向与所述机器人本体的前进方向相反的两个所述摄像头对清扫后的路径进行拍摄，获得清扫后图像；

判断模块，用于根据所述清扫后图像判断清扫是否干净，若判断为否，则向所述控制端发送反向清扫指令。

8.根据权利要求1所述的一种光伏清扫机器人，其特征在于，所述摄像头倾斜向下设置，且倾斜角度在30-60°之间。

9.一种光伏清扫机器人的清扫方法，其特征在于，包括步骤：

控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，所述机器人本体的顶端设置有上盖板，摄像头安装在所述上盖板上；

根据所述摄像头的拍摄图像进行清扫中断控制和清扫监控。

10.根据权利要求9所述的一种光伏清扫机器人的清扫方法，其特征在于，所述的控制摄像头的拍摄方向和机器人本体的前进方向相同，具体包括：

在清扫前，驱动所述摄像头旋转，使所述摄像头的拍摄方向与所述机器人本体的前进方向相同，并控制所述摄像头进行拍摄；

所述的根据所述摄像头的拍摄图像进行清扫中断控制，具体包括：

接收所述摄像头的拍摄图像；

将所述拍摄图像与预设图像进行对比，判断所述机器人本体的前进方向是否在清扫范围内或环境是否异常；

若判断所述机器人本体的前进方向不在清扫范围内或环境异常，则所述控制端向所述机器人本体发送清扫中断指令。

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