CN115228869A - 一种光伏运维清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏运维清洗机器人,包括机壳、清洁机构、前进驱动机构和侧移驱动机构，清洁机构、前进驱动机构和侧移驱动机构分别设置于机壳，前进驱动机构的前进方向和侧移驱动机构的侧移方向垂直，清洁机构包括清洁转杆，清洁转杆上设置植毛，植毛呈螺旋分布在清洁转杆，植毛的螺旋方向与清洁机器人下滑方向相反，本发明的清洁机器人作为高度集成化的运维执行机构，通过清洁机构对光伏板进行定期清洁和特殊清洁，能够按制定计划和规划路径，对光伏板进行定期清洁，清洁机器人通过清洁摄像头，向运维平台实时反馈清洁状态，从而保持光伏板的高发电量以及设备运行的良好率。

Description

一种光伏运维清洗机器人

技术领域

本发明属于光伏领域，涉及一种光伏运维清洗机器人。

背景技术

市场上多数光伏板存在较大倾角，而目前机器人的行进方式以横向行进为主，在行进过程中机器人自身重力的分力将造成机器人向光伏板倾角方向滑行。通常通过增加摩擦力或改变传统轮式行进方式来克服这个问题，但导致机器人在行进过程中出现大量能量损耗、行进效率较低以及电池可续航能力变弱的问题。

现有机器人的清洁机构多采用刚性刷头来实现强效清洁，但在清洁力度控制不足的情况下容易导致对整体光伏板造成损伤，极有可能影响光伏板的整体寿命。

现有机器人的轮胎或履带和光伏板接触易产生热斑或光斑导致光伏板损坏，且机器人在光伏板上进行调头转向困难。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种光伏运维清洗机器人。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种光伏运维清洗机器人,包括机壳、清洁机构、前进驱动机构和侧移驱动机构，清洁机构、前进驱动机构和侧移驱动机构分别设置于机壳，前进驱动机构的前进方向和侧移驱动机构的侧移方向垂直，清洁机构包括清洁转杆，清洁转杆上设置植毛，植毛呈螺旋分布在清洁转杆，植毛的螺旋方向与清洁机器人下滑方向相反。

进一步的，所述机壳包括上盖和侧盖，侧盖设有一对，对称设置在上盖的两侧，上盖和一对侧盖形成安装腔，清洁机构、前进驱动机构和侧移驱动机构设置于安装腔内。

进一步的，所述清洁转杆和植毛构成滚刷，滚刷设置至少一对，前进驱动机构和侧移驱动机构位于安装腔的中间，一对滚刷位于安装腔的两侧，并沿清洁机器人的前进方向分布，设置在清洁机器人前端的滚刷位于待清洁区域，对覆盖物进行清洁，设置在清洁机器人后端的滚刷位于已清洁区域，对光伏板表面进行二次清洁，用于清除清洁机器人前进过程中前进驱动机构留下的痕迹。

进一步的，所述清洁机构还包括压力传感器，压力传感器内置于滚刷顶部，压力传感器与运维平台通信连接，压力传感器采集滚刷与光伏板的接触压力数据并将压力数据传输至运维平台，运维平台将压力数据与识别的覆盖物数据关联保存，并建立识别的覆盖物数据以及压力数据之间的关系，根据识别的覆盖物数据调节压力数据。

进一步的，所述清洁机器人还包括清洁摄像头，清洁摄像头设置于清洁机器人，清洁摄像头与运维平台通信连接，清洁摄像头采集清洁前的光伏板图像，运维平台根据接收的图像识别光伏板上覆盖物的种类选择清洁模式，清洁摄像头采集清洁后的光伏板图像，用于实时反馈光伏板的清洁状态，运维平台接收清洁摄像头传输的图像数据并判断光伏板的清洁效果。

进一步的，所述前进驱动机构至少包括第一驱动轮组件和第二驱动轮组件，第一驱动轮组件和第二驱动轮组件之间通过固定杆组件连接，固定杆组件包括第一驱动固定杆和第二驱动固定杆，第一驱动固定杆和第二驱动固定杆设置于第一驱动轮组件和第二驱动轮组件的两侧。

进一步的，所述第一驱动轮组件包括前板、后板、转杆、第一前进轮和链轮，前板设置于第一驱动固定杆和第二驱动固定杆，后板分别设置于第一驱动固定杆和第二驱动固定杆，第一驱动轮组件包括两根转杆，两根转杆分别贯穿前板和后板，并与前板和后板转动连接，转杆的两端分别设置第一前进轮，转杆转动带动第一前进轮转动，链轮设置于转杆，通过链轮控制转杆转动或第一驱动轮组件的两根转杆同步转动或和第二驱动轮组件的两根转杆同步转动。

进一步的，所述第二驱动轮组件包括第二前进轮，第二前进轮的硬度大于第一前进轮的硬度。

进一步的，所述前进驱动机构通过连接杆组件设置于机壳，连接杆组件包括第一连接杆和第二连接杆，第一连接杆和第二连接杆对称位于前进驱动机构的两侧并与侧盖连接，连接杆组件作为前进驱动机构的安装基座，同时作为加强杆，用于加强机壳的强度。

进一步的，所述前进驱动机构与连接杆组件之间设置驱动升降组件，驱动升降组件用于控制前进驱动机构的升降，驱动升降组件包括第一侧固板、第二侧固板、第一固块、第二固块、滑块以及丝杆，第一侧固板固设于第一连接杆和第二连接杆，第二侧固板固设于前进驱动机构的第一驱动固定杆和第二驱动固定杆，第一固块和第二固块固设于第一侧固板，且位于第一侧固板的上下方向，丝杆依次贯穿第一固块和第二固块，并与第一固块和第二固块转动连接，丝杆位于第一固块和第二固块之间的外表面螺纹连接有滑块，滑块与第二侧固板固设连接，丝杆转动通过滑块带动前进驱动机构升降。

综上所述，本发明的有益之处在于：

1)本发明的清洁机器人作为高度集成化的运维执行机构，通过清洁机构对光伏板进行定期清洁和特殊清洁，能够按制定计划和规划路径，对光伏板进行定期清洁，清洁机器人通过清洁摄像头，向运维平台实时反馈清洁状态，从而保持光伏板的高发电量以及设备运行的良好率。

2)本发明将植毛螺旋分布在清洁转杆，植毛螺旋分布的结构在高速旋转的过程中，形成纵向力，使植毛的螺旋方向与清洁机器人下滑方向相反，从而形成统一纵向升力，有效防止清洁机器人下滑。

3)本发明将植毛分为不同硬度的第一刷毛和第二刷毛，使植毛形成不同的硬度层级，通过使第一刷毛或第二刷毛与光伏板接触，实现对光伏板上不同覆盖物的清洁。

4)本发明将滚刷设置为一对，一件滚刷用于对覆盖物进行重点清洁，另一件滚刷对光伏板表面进行二次清洁，清除清洁机器人前进过程中前进驱动机构留下的痕迹，防止造成二次污染。

5)本发明的清洁机构还包括压力传感器，压力传感器内置于滚刷顶部，压力传感器用于检测滚刷与光伏板的接触压力，压力传感器与运维平台通信连接，压力传感器采集滚刷与光伏板的接触压力数据并将压力数据传输至运维平台，运维平台将压力数据与识别的覆盖物数据关联保存，并建立识别的覆盖物数据以及压力数据之间的关系，根据识别的覆盖物数据选择压力数据，从而实现不同种类覆盖物采取不同清洁模式，通过机械结构与感知模块的配合，完成滚刷与光伏板接触压力的实时感知，通过仿真实验确定滚刷与光伏板接触压力控制范围，实现清洁机器人对清洁力度的实时把控，不仅保证清洁效果，还能防止对光伏板产生损伤。

6)本发明设置多种清洁模式，根据不同种类的覆盖物选择不同的清洁模式，实现光伏板全面和局部定点清洁，通过清洁摄像头实现对光伏板的精细化清洗监测，运维平台根据覆盖物的种类选择清洁机构的清洁模式，针对不同覆盖物，结合滚刷的转速实现清洁模式的调节，满足清洁机器人多场景运用的需求，同时可实现清洁模式的快速切换，达到定点清洁的目的，有利于清洁力度的把控，提高清洁效果，本发明通过驱动升降组件对前进驱动机构升降距离的控制实现调节清洁机构中滚刷与光伏板的接触深度，从而实现清洁模式的切换。

7)本发明设置第二前进轮的硬度大于第一前进轮的硬度，不仅克服了重力的影响，而且减少了清洁机器人的倾斜角度使重心稳定，保证清洁机器人运行的稳定性，可提高清洁机器人的清洁效果和效率。

8)本发明将第一前进轮设为仿生微型吸盘式轮胎结构，加强了在雨天清洁机器人行进过程中的抓地力，使清洁机器人能在雨天环境下对光伏板的覆盖物进行清洁，不仅弥补了干洗过程中的不足，增强清洁机器人的清洁效果，同时扩大了清洁机器人的应用场景，提高了清洁效率，同时将第一前进轮设为仿生微型吸盘式轮胎结构，可兼顾重力打滑和行走效率问题，避免由于下滑作用导致清洁机器人路径规划偏差以及寿命缩短，提高了清洁机器人在雨水环境行进过程中的抓地力，同时减小了清洁机器人在行进过程中的摩擦力进而减小能量损耗，提高续航时间。

9)本发明通过侧移驱动件驱动侧移轮侧移，实现清洁机器人实现y方向位置的调整，进而实现通过平移而非掉头的方式实现y方向的动作，本实施例通过前进驱动机构以及侧移驱动机构的双向驱动机构的联合运动实现了清洁机器人在光伏板平面上多自由度的行走，相较于采用左右驱动轮的差速控制机器人掉头的技术方案，清洁机器人移动方向转化的效率更高，且通过平移方式有效降低甚至避免损坏光伏板表面。

10)本发明在清洁机器人设置拼接机构，通过拼接机构实现多组清洁机器人的模块化连接，通过拼接机构一方面实现快速拼接，提高清洁机器人的安装效率，另一方面可使清洁机器人适应不同规格的光伏板，提高清洁机器人的适用范围。

11)本发明通过仿生微型吸盘式轮胎结构的第一前进轮、双向驱动机构以及拼接机构实现清洁机器人在倾斜易打滑的光伏板上无障碍以及稳定行走并提高抗“自锁”能力；通过螺旋式植毛、不同硬度层级的第一刷毛和第二刷毛以及多场景清洁模式在不损伤光伏板的情况下实现高效率、高清洁力度的光伏板清洁工序。

附图说明

图1为本发明组成成分示意图。

图2为本发明的运维平台、监测无人机、云端传感器以及清洁机器人连接示意图。

图3为本发明的清洁机器人示意图一。

图4为本发明的清洁机器人示意图二。

图5为本发明的双向驱动结构示意图。

图6为图5中x方向示意图。

图7为图5中y方向示意图。

图8为本发明的前进驱动机构驱动示意图。

图9为本发明的侧移驱动机构驱动示意图。

图中标识：机壳1、上盖11、侧盖12、加强板13、第一连接杆21、第二连接杆22、前进驱动机构3、前板31、后板32、第一前进轮33、转杆35、链轮36、第二前进轮37、驱动升降组件4、第二侧固板40、第一固块41、转轮42、丝杆43、滑块44、第一侧固板45、第二固块46、侧移驱动机构5、侧移板51、侧移轮52、第一驱动固定杆61、第二驱动固定杆62、清洁机构7、清洁转杆70、植毛71、防护板72。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、横向、纵向……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

因安装误差等原因，本发明实施例中所指的平行关系可能实际为近似平行关系，垂直关系可能实际为近似垂直关系。

实施例一：

如图1-9所示，一种光伏运维空陆云立体化智慧运维平台，包括运维平台、监测无人机、云端传感器以及清洁机器人，监测无人机、云端传感器以及清洁机器人分别与运维平台通信连接，清洁机器人设置于光伏板并清洗光伏板，清洁机器人用于清洗光伏板，监测无人机用于监测光伏板的清洁状态，云端传感器监测环境状态。

运维平台设为服务终端或远程控制终端，用于存储、计算监测无人机、云端传感器以及编清洁机器人采集的信息数据，并根据信息数据控制监测无人机、云端传感器以及清洁机器人的运行状态，运维平台内置光伏板的坐标数据，任一光伏板关联一组坐标数据，当某一光伏板出现异常时，运维平台可识别并判断该光伏板的坐标，达到快速响应的技术效果，运维平台建立清洁数据库，数据库包括清洁坐标、清洁起始时间、清洁停止时间、清洁模式等清洁相关数据，每次清洁出具清洁报告。

云端传感器包括电流电压传感器、风量传感器、雨量传感器、风压传感器、光照传感器以及光伏板角度传感器，电流电压传感器采集光伏板接收光照转化的电流电压数据，风量传感器采集风量数据，用于检测环境中风速、风量和风向；雨量传感器采集雨量数据，用于检测落在光伏板上的雨水量；风压传感器采集风压数据，用于检测光伏板受到的风压，光照传感器采集光照数据，用于检测光照强度和光照角度，根据光照角度传感器的反馈自动调节光伏板倾斜角度随光照角度变化，实现光伏板发电效率的最优化，光伏板角度传感器采集光伏板的倾斜数据，用于检测光伏板的倾斜角度。

云端传感器与运维平台通过RF射频通信连接，运维平台接收电流电压传感器采集的电流电压数据，并读取同时接收的光照数据，将电流电压数据转化为电流电压功率数据，将电流电压功率数据与光照数据关联保存；运维平台接收风量数据，并读取同时接收的风压数据和倾斜数据，将风量数据与风压数据和倾斜数据关联保存；运维平台接收雨量数据，并读取同时接收的倾斜数据，将雨量数据和倾斜数据关联保存。

运维平台根据电流电压功率数据与光照数据，计算光伏板正常状态，即洁净以及运行良好状态下电流电压功率与光照强度之间的关系，建立发电模型，在相同的光照强度下，正常状态的光伏板根据发电模型输出设定电流电压功率，运维平台对比实际转化的电流电压功率和设定电流电压功率，若实际转化的电流电压功率小于或小于设定电流电压功率，此时判定光伏板处于异常状态，运维平台接收光伏板处于异常的信号后启动启动监测无人机，监测无人机采集光伏板的图像数据，运维平台对图像数据进行处理，判定光伏板是否存在覆盖物或光伏热斑，若是，触发清洁指令，启动清洁机器人对异常光伏板的覆盖物进行清理或者给工作人员发送出现光伏热斑的报警信号，若否，可能是其他原因，比如接触不良等，发出警告，提醒工作人员处理异常状态。

运维平台根据风量数据、风压数据以及关联的倾斜数据，通过仿真计算抗风角度以及抗风角度与光伏倾斜角度之间的关系，建立抗风模型，从而实现在不同风向以及风速下，通过调节光伏板倾斜角，使光伏板受风压最小，提高了光伏板抗风能力，确保光伏板安全、稳定、可靠和高效的运行。

运维平台根据雨量数据以及倾斜数据关联，通过仿真计算雨量与光伏倾斜角度之间的关系，建立抗雨模型，从而实现在不同雨量下，通过调节光伏板倾斜角，使光伏板受雨量最小，提高了光伏板抗雨能力，确保光伏板安全、稳定、可靠和高效的运行。

监测无人机与运维平台通过4G/5G无线网络连接，运维平台控制监测无人机的启闭，监测无人机包括摄像头和红外摄像头，摄像头和红外摄像头设置于无人机任意坐标，摄像头和红外摄像头用于获取光伏板的图像，运维平台分别接收监测无人机摄像头和红外摄像头拍摄的图像数据并处理，摄像头拍摄的图像数据用于判定不同坐标下光伏板是否出现覆盖物，红外摄像头拍摄的图像数据用于判定光伏板是否出现热斑，实现对光伏板的清洁度以及光伏热斑的自动检测，保证光伏板的发电效率和使用寿命。

本实施例通过两种方式并行来判定光伏板是否存在覆盖物，一是运维平台通过监测无人机周期性拍摄的图像进行识别和判断，具体来说，将监测无人机运行的间隔时间设定为T，每隔T的时间，运维平台启动监测无人机对光伏板拍摄图像，运维平台处理接收的图像数据，判定光伏板是否存在覆盖物或热斑，若是，触发清洁指令；二是通过实际转化的电流电压功率与设定电流电压功率进行比较的方式进行辅助判断，如上所述，在此不作赘述，两种判定方式并行，确保光伏板件安全、稳定、可靠和高效的运行，在其他实施中，也可采用其中之一的方式进行判定。

监测无人机还可用于监测光伏板的清洁效果，清洁机器人完成清洁工序后，监测无人机启动并采集已清洁光伏板的图像数据，运维平台对该数据进行处理，判定光伏板清洁后是否还存在覆盖物，若是重新启动清洁机器人进行清洁工序，若否，判定清洁工序完成，从而有效保证了光伏板的清洁效果。

本实施例中运维平台内置不同光照强度下正常状态的光伏板图像数据，运维平台将接收的当前采集图像数据与内置的光伏板图像数据对比，判断光伏板是否存在覆盖物或热斑。

监测无人机对光伏板进行监测，运维平台根据接收的图像数据得到非正常光伏板的坐标，进而规划清洁机器人的移动路径，具体来说，光伏板设置M排N列，光伏板的横向长度设置为a，竖向长度设置为b，相邻光伏板彼此接触，清洁机器人可在相邻光伏板移动，清洁机器人以及监测无人机在非工作状态时位于初始位，靠近初始位的第一排第一列的光伏板设为A11，A11的坐标设为(a,b)，第一排第二列的光伏板设为A12，A11的坐标设为(2a,b)，依次类推，第M排N列的光伏板设为Amn，Amn的坐标设为(na,mb)，根据清洁机器人的移动距离可判断清洁机器人所在光伏板的坐标，或根据目标光伏板的坐标规划清洁机器人的移动路径。

监测无人机通过采集光伏板图像数据用于判断光伏板是否存在覆盖物或热斑，因此监测无人机的拍摄区为当前光伏板或多个光伏板的图像，但各图像无法保证均具有标定物，特别是拍摄位于中部区域的光伏板，因此拍摄图像中光伏板的坐标无法确定，本实施例为精确定位图像中光伏板的坐标，运维平台分别控制监测无人机以及清洁机器人运行，监测无人机和清洁机器人的运行方向以及速度相同，在运行方向上，监测无人机和清洁机器人保持设定间距，设定间距根据监测无人机的拍摄区域大小进行设定，使清洁机器人始终处于监测无人机的拍摄区域，清洁机器人作为标定物，即监测无人机拍摄的每一张图像均有清洁机器人，监测无人机完成光伏板全域拍摄后，监测无人机和清洁机器人复位，运维平台接收图像并处理，监测无人机拍摄的图像数据包括时间戳，运维平台根据任一图像的时间戳与运维平台中清洁机器人前一次运行状态进行对比，得到清洁机器人的运行路径和运行距离，将清洁机器人的运行路径和运行距离与各光伏板的坐标进行对比，得到清洁机器人所在光伏板的坐标，进而可推断相邻光伏板的坐标，比如，运维平台某一图像的光伏板出现覆盖物或热斑，根据该图像的时间戳以及清洁机器人，得到异常光伏板的坐标，若是光伏板出现覆盖物，根据异常光伏板的坐标，运维平台规划清洁机器人至异常光伏板的运行路径，若是光伏板出现热斑，运维平台报警将异常光伏板的坐标以及报警信号发送至工作人员，提醒工作人员及时处理。

本实施例通过将清洁机器人作为监测无人机拍摄图像的标定物，在清洁机器人运行路径和运行距离已知的情况下得到所在光伏板的坐标，进而推断相邻光伏板的坐标，从而实现精确检测图像中光伏板的坐标，确保光伏板件安全、稳定、可靠和高效的运行，运维平台平台实现对光伏区域的多维度数据监测，而且可以通过与监测无人机和清洁机器人的协同配合和综合调度完成清洁任务的最优方案规划。

清洁机器人与运维平台通过4G/5G无线网络连接，清洁机器人包括机壳1、清洁机构7、前进驱动机构3和侧移驱动机构5，清洁机构7、前进驱动机构3和侧移驱动机构5分别设置于机壳1，前进驱动机构3和侧移驱动机构5通过联动组件连接，前进驱动机构3的前进方向和侧移驱动机构5的侧移方向垂直。

本实施例中，图3-5中x方向设为清洁机器人的前进方向，清洁机器人的前进方向为清洁机构7的清洁方向，图3-5中y方向设为清洁机器人的侧移方向。

机壳1包括上盖11和侧盖12，侧盖12设有一对，对称设置在上盖11的两侧，上盖11和一对侧盖12形成安装腔(图未标识)，清洁机构7、前进驱动机构3和侧移驱动机构5设置于安装腔内。

为保证机壳1的强度，避免机壳1在外力作用下发生变形的问题，机壳1的一对侧盖12间设置加强板13。

清洁机构7包括清洁转杆70，清洁转杆70设置于一对侧盖12之间，并与侧盖12转动连接，清洁转杆70的长度方向与y方向平行，清洁转杆70上设置植毛71，如图4所示，植毛71沿清洁转杆70的长度方向螺旋分布在清洁转杆70，常规情况下，为更好接收光照，光伏板一般倾斜设置，清洁机器人运行时具有沿光伏板下滑的趋势，本实施例中，植毛71螺旋分布的结构在高速旋转的过程中，形成纵向力，根据植毛71的螺旋角和清洁机器人前进方向确定清洁转杆70的转向，使植毛71的螺旋方向与清洁机器人下滑方向相反，从而形成统一纵向升力，有效防止清洁机器人下滑。

植毛71至少包括第一刷毛(图未标识)和第二刷毛(图未标识)，第一刷毛和第二刷毛采用交错分布但不限于此，第一刷毛和第二刷毛交错分布的方式保证不同位置第一刷毛和第二刷毛清洁力度和清洁范围的一致性，第一刷毛和第二刷毛的长度不同，一般来说，相同材质条件下，第一刷毛和第二刷毛的长度越短，第一刷毛和第二刷毛呈现的硬度越硬，第一刷毛和第二刷毛的长度越长，第一刷毛和第二刷毛呈现的硬度越软，本实施例中，第一刷毛的长度大于第二刷毛的长度，第一刷毛呈现的硬度小于第二刷毛呈现的硬度，从而使植毛71形成不同的硬度层级，通过使第一刷毛或第二刷毛与光伏板接触，实现对光伏板上不同覆盖物的清洁。

清洁转杆70和植毛71构成滚刷，滚刷设置至少一对，前进驱动机构3和侧移驱动机构5位于安装腔的中间，一对滚刷位于安装腔的两侧，并沿清洁机器人的前进方向分布，本实施例将位于清洁机器人前进方向的正方向设为清洁机器人的前端，将位于清洁机器人前进方向的负方向设为清洁机器人的后端，设置在清洁机器人前端的滚刷位于待清洁区域，对覆盖物进行重点清洁，设置在清洁机器人后端的滚刷位于已清洁区域，对光伏板表面进行二次清洁，清除清洁机器人前进过程中前进驱动机构3留下的痕迹，防止造成二次污染。

清洁转杆70上设置驱动件，清洁驱动件控制清洁转杆70转动，优选的，一对滚刷的两根清洁转杆70通过清洁驱动件同步控制转动，清洁机构7还包括防护板72，防护板72设置于侧盖12，清洁转杆70的两端设置于防护板72内，优选的清洁驱动件设置于防护板72内，通过防护板72对清洁转杆70以及清洁驱动件进行防护，有效避免覆盖物或其他设备对清洁转杆70以及清洁驱动件进行干涉。

清洁机构7还包括压力传感器，压力传感器内置于滚刷顶部，压力传感器用于检测滚刷与光伏板的接触压力，压力传感器与运维平台通信连接，压力传感器采集滚刷与光伏板的接触压力数据并将压力数据传输至运维平台，运维平台将压力数据与识别的覆盖物数据关联保存，并建立识别的覆盖物数据以及压力数据之间的关系，根据识别的覆盖物数据选择压力数据，从而实现不同种类覆盖物采取不同清洁模式，通过机械结构与感知模块的配合，完成滚刷与光伏板接触压力的实时感知，通过仿真实验确定滚刷与光伏板接触压力控制范围，实现清洁机器人对清洁力度的实时把控，不仅保证清洁效果，还能防止对光伏板产生损伤。

清洁机器人还包括清洁摄像头(图未显示)，清洁摄像头设置于清洁机器人，清洁摄像头与运维平台通过RF射频通信连接，清洁摄像头采集清洁前的光伏板图像，运维平台根据接收的图像识别光伏板上覆盖物的种类选择清洁模式，清洁摄像头采集清洁后的光伏板图像，用于实时反馈光伏板的清洁状态，运维平台接收清洁摄像头传输的图像数据并判断光伏板的清洁效果，达到检验光伏板清洁后实际情况的目的，若经清洁机器人清洁后光伏板仍有覆盖物，触发清洁指令，清洁机器人执行清洁工序，若经清洁机器人清洁后覆盖物完全清除光，清洁机器人停止清洁工序，并执行下一个清洁工序或回复至初始位置，从而完成由触发清洁指令、验收清洁效果、数据输入清洁数据库到出具清洁报告的全过程。

清洁机构7根据光伏板上覆盖物的种类不同设置多种清洁模式，根据植毛71的硬度可分为轻压力刷、中压力刷和重压力刷，轻压力刷指第一刷毛与光伏板接触时的清洁模式，滚刷与光伏板的接触深度小，用于对光伏板上的灰层等颗粒物进行清洁，此时压力传感器检测的压力数据小，中压力刷指第二刷毛与光伏板初步接触时的清洁模式，滚刷与光伏板的接触深度中等，用于对光伏板上的树叶等较大体积且不粘的覆盖物进行清洁，此时压力传感器检测的压力数据中等，重压力刷指第二刷毛与光伏板完全接触的清洁模式，滚刷与光伏板的接触深度大，用于对光伏板上的鸟粪等覆盖物进行强效清洁，通过中压力刷以及重压力刷的清洁模式可实现清洁机器人定点清洁的目的，优选的，清洁机构7还可根据滚刷的转速进一步将清洁模式分为高速清洁模式和低速清洁模式。

运维平台根据覆盖物的种类选择清洁机构7的清洁模式，本实施例针对不同覆盖物，结合滚刷的转速实现清洁模式的调节，满足清洁机器人多场景运用的需求，同时可实现清洁模式的快速切换，达到定点清洁的目的，有利于清洁力度的把控，提高清洁效果。

前进驱动机构3至少包括第一驱动轮组件和第二驱动轮组件，第一驱动轮组件和第二驱动轮组件沿y方向分布，第一驱动轮组件和第二驱动轮组件之间通过固定杆组件连接，优选的固定杆组件包括第一驱动固定杆61和第二驱动固定杆62，第一驱动固定杆61和第二驱动固定杆62设置于第一驱动轮组件和第二驱动轮组件的两侧，保证第一驱动轮组件和第二驱动轮组件固定的稳定性，第一驱动轮组件和第二驱动轮组件的结构相同，以第一驱动轮组件为例进行说明。

第一驱动轮组件包括前板31、后板32、转杆35、第一前进轮33和链轮36，前板31设置于第一驱动固定杆61和第二驱动固定杆62，后板32分别设置于第一驱动固定杆61和第二驱动固定杆62，前板31和后板32沿y方向分布，第一驱动轮组件和第二驱动轮组件的后板32相对设置，第一驱动轮组件和第二驱动轮组件的前板31位于后板32的外侧相背设置，前板31和后板32分别设置避空位，加强板13沿与侧盖12连接，第一驱动轮组件包括两根转杆35，两根转杆35相对于避空位对称，两根转杆35分别贯穿前板31和后板32，并与前板31和后板32转动连接，转杆35的两端分别设置第一前进轮33，转杆35转动带动第一前进轮33转动，链轮36设置于转杆35，通过链轮36控制转杆35转动或第一驱动轮组件的两根转杆35同步转动或和第二驱动轮组件的两根转杆同步转动，链轮36采用常规传动机构控制转杆35的转动，在此不再赘述。

第一驱动轮组件和第二驱动轮组件沿y方向分布，本实施例中第一驱动轮组件位于第二驱动轮组件的上方，第一驱动轮组件包括第一前进轮33，第二驱动轮组件包括第二前进轮37，第二前进轮37的硬度大于第一前进轮33的硬度，现有结构中，因光伏板倾斜，清洁机器人的大部分重力，集中在下方的轮胎，造成轮胎严重变形，进一步加剧清洁机器人倾斜度，严重影响了清洁机器人的清洁效果，本实施例通过调整第二前进轮37的硬度，使第二前进轮37的硬度大于第一前进轮33的硬度，不仅克服了重力的影响，而且减少了清洁机器人的倾斜角度使重心稳定，保证清洁机器人运行的稳定性，可提高清洁机器人的清洁效果和效率。

第一前进轮33设为仿生微型吸盘式轮胎结构，在清洁机器人移动过程中，微型吸盘与光伏板接触，从而加强了在雨天清洁机器人行进过程中的抓地力；雨天提供清洁机器人水洗模式的天然条件，特别是对一些粘合物能起到很好的清洁作用，第一前进轮33的微型吸盘结构通过加强清洁机器人的抓地力，使清洁机器人能在雨天环境下对光伏板的覆盖物进行清洁，不仅弥补了干洗过程中的不足，增强清洁机器人的清洁效果，同时扩大了清洁机器人的应用场景，提高了清洁效率。

本实施例第一前进轮33设为仿生微型吸盘式轮胎结构，可兼顾重力打滑和行走效率问题，避免由于下滑作用导致清洁机器人路径规划偏差以及寿命缩短，提高了清洁机器人在雨水环境行进过程中的抓地力，同时减小了清洁机器人在行进过程中的摩擦力进而减小能量损耗，提高续航时间。

前进驱动机构3通过连接杆组件设置于机壳1，连接杆组件包括第一连接杆21和第二连接杆22，第一连接杆21和第二连接杆22对称位于前进驱动机构3的两侧并与侧盖12连接，连接杆组件一方面作为前进驱动机构3的安装基座，另一方面作为加强杆，用于加强机壳1的强度，防止机壳1变形。

前进驱动机构3与连接杆组件之间设置驱动升降组件4，驱动升降组件4用于控制前进驱动机构3沿z方向的升降，驱动升降组件4设置四件，四件驱动升降组件4分布在前进驱动机构3四个对角位置，保证前进驱动机构3升降的稳定性，驱动升降组件4包括第一侧固板45、第二侧固板40、第一固块41、第二固块46、滑块44以及丝杆43，第一侧固板45固设于第一连接杆21和第二连接杆22，第二侧固板40固设于前进驱动机构3的第一驱动固定杆61和第二驱动固定杆62，第一固块41和第二固块46固设于第一侧固板45，且位于第一侧固板45的上下方向，丝杆43依次贯穿第一固块41和第二固块46，并与第一固块41和第二固块46转动连接，丝杆43位于第一固块41和第二固块46之间的外表面螺纹连接有滑块44，滑块44与第二侧固板40固设连接，丝杆43转动通过滑块44带动前进驱动机构3升降。

优选的，丝杆43上端固设转轮42，驱动升降组件4的转轮42通过同步带连接，实现驱动升降组件4对前进驱动机构3的同步控制。

本实施例中，通过驱动升降组件4对前进驱动机构3升降距离的控制实现调节清洁机构7中滚刷与光伏板的接触深度，进而实现清洁模式的切换，具体来说，驱动升降组件4控制前进驱动机构3升降，使第一刷毛与光伏板接触，此时为轻压力刷的清洁模式，驱动升降组件4控制前进驱动机构3沿z方向的正方向上移，使第二刷毛与光伏板初步接触，此时为中压力刷的清洁模式，驱动升降组件4控制前进驱动机构3沿z方向的正方向继续上移，使第二刷毛与光伏板完全接触，此时为重压力刷的清洁模式，轻压力刷、中压力刷以及重压力刷这三种清洁模式下滚刷与光伏板的接触深度和接触压力不同，运维平台根据各清洁模式的压力数据控制驱动升降组件4对前进驱动机构3升降距离，从而实现清洁模式的切换。

侧移驱动机构5包括至少第一侧移轮组件和第二侧移轮组件，第一侧移轮组件和第二侧移轮组件沿y方向分布，第一侧移轮组件和第二侧移轮组件分别设置于第一驱动轮组件和第二驱动轮组件，第一侧移轮组件和第二侧移轮组件与第一驱动轮组件和第二驱动轮组件为独立运行机构，第一侧移轮组件和第二侧移轮组件与第一驱动轮组件和第二驱动轮组件的运行方向相反，第一驱动轮组件和第二驱动轮组件通过驱动升降组件4做升降运动，第一侧移轮组件和第二侧移轮组件通过侧移升降组件(图未显示)做升降运动，驱动升降组件4和侧移升降组件可设为独立运行机构，也可设为同一驱动源驱动的运行机构。

第一侧移轮组件和第二侧移轮组件的结构相同，以第一侧移轮组件为例进行说明，第一侧移轮组件包括侧移板51，侧移板51设置避空位，加强板13沿避空位与侧盖12连接，侧移板51的两端对称设置侧移轮52，两件侧移轮52沿x方向分布，侧移轮52的移动方向与y方向平行，侧移轮52通过侧移驱动件(图未显示)驱动，侧移驱动件采用常规方式驱动侧移轮52，在此不作赘述。

本实施例中，清洁机器人可设置多组，相邻清洁机器人通过拼接机构实现模块化连接，通过拼接机构一方面实现快速拼接，提高清洁机器人的安装效率，另一方面可使清洁机器人适应不同规格的光伏板，提高清洁机器人的适用范围。

本实施例通过侧移驱动件驱动侧移轮52沿y方向运行，实现清洁机器人实现y方向位置的调整，进而实现通过平移而非掉头的方式实现y方向的动作，本实施例通过前进驱动机构3以及侧移驱动机构5的双向驱动机构的联合运动实现了清洁机器人在光伏板平面上多自由度的行走，相较于采用左右驱动轮的差速控制机器人掉头的技术方案，本实施例清洁机器人移动方向转化的效率更高，且通过平移方式有效降低甚至避免损坏光伏板表面。

本实施例清洁机器人的清洁过程中，运维平台处理监测无人机采集的图像数据，判断图像中光伏板是否存在覆盖物以及图像中覆盖物的种类，根据光伏板对应的线路标识，运维平台根据线路标识计算需要清洁的光伏板坐标，并控制清洁机器人通过前进驱动机构3以及侧移驱动机构5运行至该坐标，运维平台根据覆盖物的种类通过驱动升降组件4对前进驱动机构3的升降距离切换对应的清洁模式即可。

本实施例通过带有微型吸盘的第一前进轮33、双向驱动机构以及拼接机构实现清洁机器人在倾斜易打滑的光伏板上无障碍以及稳定行走；通过螺旋式植毛71、不同硬度层级的第一刷毛和第二刷毛以及多场景清洁模式在不损伤光伏板的情况下实现高效率、高清洁力度的光伏板清洁工序。

本实施例还包括光伏板支架，光伏板固设于光伏板支架，光伏板支架设置有倾斜调节机构，通过倾斜调节机构调节光伏板支架的倾斜角度，进而控制光伏板的倾斜角度，光伏板的倾斜角度根据所在区域的纬度进行设定，所在区域的纬度与光照角度关系为公知常识，在此不作赘述，光伏板设置光伏直流载波通信模块，通过光伏直流载波通信模块实现倾斜调节机构与运维平台通信连接，光伏直流载波通信模块利用光伏板自发的直流电进行载波通信，实现对光伏板倾斜角自适应调节和控制，不仅能够减少电源接入，降低建设成本，还能实现光照自动化跟随,运维平台通过倾斜调节机构控制光伏板的倾斜角度，从而实现对光伏板的自适应调节，从而提升光伏板发电效率以及使用寿命。

本实施例，以运维平台、监测无人机、清洁机器人以及云端传感器为主要组成部分构成光伏电站“空、陆、云”立体化智慧运维立体化运维，大大节省了电站后期运维及管控的成本，提高光伏立体化智能化运维水平，促进“双碳”目标的实现，同时清洁机器人、运维平台远程监控以及自适应调节的光伏板形成物联交互模式，通过清洁机器人完成光伏板清洁任务，通过运维平台和清洁机器人实现清洁多场景多模式的选择和执行；通过运维平台和云端传感器实现数据整合分析和智能算法规划，实现光伏电站的智慧运维。

清洁机器人作为高度集成化的运维执行机构，通过清洁机构7对光伏板进行定期清洁和特殊清洁，能够按制定计划和规划路径，对光伏板进行定期清洁，若有特殊遮挡物，如树叶、鸟屎等，清洁机器人可规划路径，执行特殊清洁任务，清洁机器人通过清洁摄像头，向运维平台实时反馈清洁状态，从而保持光伏板的高发电量以及设备运行的良好率，光伏板通过倾斜调节机构根据不同季节光照变化自动调节光伏板角度，实现光伏系统最大发电效率；倾斜调节机构作为运维执行机构，运维平台通过接入台风预警系统，在台风预警的时间段内，通过对台风风速、风向的设定调节光伏板角度，提高抗风强度，保障光伏板在自然灾害下的抗风能力，同时在大风以及大雨天气，调节光伏板角度，可提高抗风和抗雨强度，保障光伏板的抗风和抗雨能力，从而实现光伏板可靠性和效率的双提升。

本实施例中，通过监测无人机对光伏板进行周期性监控，不但可以观察光伏板的覆盖物情况，同时也可检验光伏板清洁后的实际情况，完成由触发清洁指令、验收清洁效果、数据输入清洁数据库到出具清洁报告的全过程，运维平台平台不仅可以完成光伏区域的多维度数据监测，而且可以通过与监测无人机和清洁机器人的协同配合和综合调度完成清洁任务的最优方案规划。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：实施例一中清洁机器人作为标定物，用于精确判定监测无人机拍摄的图像中光伏板的坐标，而本实施例包括全域监测无人机，通过全域监测无人机拍摄的图像和监测无人机拍摄的图像来判断监测无人机拍摄的图像中光伏板的坐标。

全域监测无人机包括全域摄像头，全域摄像头设置于全域监测无人机，全域监测无人机位于监测无人机的上方，全域摄像头的拍摄区大于光伏板全域，监测无人机位于全域摄像头的拍摄区内，并拍摄监测无人机正对的光伏板图像数据，全域摄像头拍摄的全域图像数据包括全域时间戳，监测无人机拍摄的光伏图像数据包括光伏时间戳，全域时间戳与光伏时间戳相同，使全域图像数据与光伏图像数据一一对应，全域摄像头拍摄的全域图像数据包括所有光伏板，各光伏板的坐标已知，因而得到监测无人机拍摄的光伏板坐标，本实施例中监测无人机完成光伏板全域拍摄后，全域监测无人机和监测无人机复位，运维平台分别接收全域摄像头和监测无人机拍摄的图像数据并处理，运维平台判定监测无人机拍摄的光伏板异常，根据光伏时间戳得到对应的全域时间戳，进而得到监测无人机拍摄的异常光伏板坐标，运维平台根据异常光伏板坐标做后续处理。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种光伏运维清洗机器人,其特征在于：包括机壳、清洁机构、前进驱动机构和侧移驱动机构，清洁机构、前进驱动机构和侧移驱动机构分别设置于机壳，前进驱动机构的前进方向和侧移驱动机构的侧移方向垂直，清洁机构包括清洁转杆，清洁转杆上设置植毛，植毛呈螺旋分布在清洁转杆，植毛的螺旋方向与清洁机器人下滑方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种光伏运维清洗机器人，其特征在于：所述机壳包括上盖和侧盖，侧盖设有一对，对称设置在上盖的两侧，上盖和一对侧盖形成安装腔，清洁机构、前进驱动机构和侧移驱动机构设置于安装腔内。

3.根据权利要求1所述的一种光伏运维清洗机器人，其特征在于：所述清洁转杆和植毛构成滚刷，滚刷设置至少一对，前进驱动机构和侧移驱动机构位于安装腔的中间，一对滚刷位于安装腔的两侧，并沿清洁机器人的前进方向分布，设置在清洁机器人前端的滚刷位于待清洁区域，对覆盖物进行清洁，设置在清洁机器人后端的滚刷位于已清洁区域，对光伏板表面进行二次清洁，用于清除清洁机器人前进过程中前进驱动机构留下的痕迹。

4.根据权利要求3所述的一种光伏运维清洗机器人，其特征在于：所述清洁机构还包括压力传感器，压力传感器内置于滚刷顶部，压力传感器与运维平台通信连接，压力传感器采集滚刷与光伏板的接触压力数据并将压力数据传输至运维平台，运维平台将压力数据与识别的覆盖物数据关联保存，并建立识别的覆盖物数据以及压力数据之间的关系，根据识别的覆盖物数据调节压力数据。

5.根据权利要求1所述的一种光伏运维清洗机器人，其特征在于：所述清洁机器人还包括清洁摄像头，清洁摄像头设置于清洁机器人，清洁摄像头与运维平台通信连接，清洁摄像头采集清洁前的光伏板图像，运维平台根据接收的图像识别光伏板上覆盖物的种类选择清洁模式，清洁摄像头采集清洁后的光伏板图像，用于实时反馈光伏板的清洁状态，运维平台接收清洁摄像头传输的图像数据并判断光伏板的清洁效果。

6.根据权利要求2所述的一种光伏运维清洗机器人，其特征在于：所述前进驱动机构至少包括第一驱动轮组件和第二驱动轮组件，第一驱动轮组件和第二驱动轮组件之间通过固定杆组件连接，固定杆组件包括第一驱动固定杆和第二驱动固定杆，第一驱动固定杆和第二驱动固定杆设置于第一驱动轮组件和第二驱动轮组件的两侧。

7.根据权利要求6所述的一种光伏运维清洗机器人，其特征在于：所述第一驱动轮组件包括前板、后板、转杆、第一前进轮和链轮，前板设置于第一驱动固定杆和第二驱动固定杆，后板分别设置于第一驱动固定杆和第二驱动固定杆，第一驱动轮组件包括两根转杆，两根转杆分别贯穿前板和后板，并与前板和后板转动连接，转杆的两端分别设置第一前进轮，转杆转动带动第一前进轮转动，链轮设置于转杆，通过链轮控制转杆转动或第一驱动轮组件的两根转杆同步转动或和第二驱动轮组件的两根转杆同步转动。

8.根据权利要求7所述的一种光伏运维清洗机器人，其特征在于：所述第二驱动轮组件包括第二前进轮，第二前进轮的硬度大于第一前进轮的硬度。

9.根据权利要求8所述的一种光伏运维清洗机器人，其特征在于：所述前进驱动机构通过连接杆组件设置于机壳，连接杆组件包括第一连接杆和第二连接杆，第一连接杆和第二连接杆对称位于前进驱动机构的两侧并与侧盖连接，连接杆组件作为前进驱动机构的安装基座，同时作为加强杆，用于加强机壳的强度。

10.根据权利要求9所述的一种光伏运维清洗机器人，其特征在于：所述前进驱动机构与连接杆组件之间设置驱动升降组件，驱动升降组件用于控制前进驱动机构的升降，驱动升降组件包括第一侧固板、第二侧固板、第一固块、第二固块、滑块以及丝杆，第一侧固板固设于第一连接杆和第二连接杆，第二侧固板固设于前进驱动机构的第一驱动固定杆和第二驱动固定杆，第一固块和第二固块固设于第一侧固板，且位于第一侧固板的上下方向，丝杆依次贯穿第一固块和第二固块，并与第一固块和第二固块转动连接，丝杆位于第一固块和第二固块之间的外表面螺纹连接有滑块，滑块与第二侧固板固设连接，丝杆转动通过滑块带动前进驱动机构升降。

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