CN115254856A - 一种光伏板的清洁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏板的清洁装置,属于智能化自动清洁技术领域,解决了现有技术中光伏板的清洁装置在执行清洁操作时稳定性差和安全性低,无法适应多种场景的清洁,设备成本高、智能化低的问题。本发明的光伏板的清洁装置包括接驳机器人、升降调节装置和清洁机器人,所述接驳机器人为AGV小车,包括驱动机构、底盘、控制系统和供水系统;所述升降调节装置包括剪式升降台、伸缩杆、下安装板和接驳平台;所述清洁机器人包括安装架、履带式移动装置和毛刷机构。本发明稳定性和安全性高、能够适应多种场景的光伏板清洁,设备成本低、智能化好。
Description
技术领域
本发明涉及智能化自动清洁技术领域,尤其涉及一种光伏板的清洁装置。
背景技术
随着太阳能光伏板使用的普及,太阳能光伏板的形状、排布因使用场景、使用环境等因素变化多样,因此,对清洁太阳能光伏板的清洁设备的清洁效率、自动化、场景适应性提出了更高的要求。
目前市面上的光伏太阳能板清洁设备都存在智能化不足、无法兼容多种清洁场景等问题,需要人为的控制清洁设备,其次目前大部分光伏太阳能板的清洁设备都是比较大型的设备,无法应用于如屋顶等特殊场景、运行时稳定性差和安全性低,另外,光伏板还多用于面积大、人迹罕至的空旷区域,如:西部地区,大型清洁设备的使用、维修等费用高昂。
综上,现有技术中的光伏太阳能板清洁设备普遍存在无法多场景化适应、智能化低、设备昂贵且庞大、对操作人员的依赖性强等缺点,不具备全自动、规划式、智能化的清洁能力,无法满足屋顶、等这些特殊的应用场景。
发明内容
鉴于上述的分析,本发明实施例旨在提供一种光伏板的清洁装置,用以解决现有光伏板的清洁装置在执行清洁操作时稳定性差和安全性低,无法适应多种场景的清洁,设备成本高、智能化低的问题。
本发明提供了一种光伏板的清洁装置,包括接驳机器人、升降调节装置和清洁机器人,所述接驳机器人为AGV小车,包括驱动机构、底盘、控制系统和供水系统;所述升降调节装置包括剪式升降台、伸缩杆、下安装板和接驳平台;所述清洁机器人包括安装架、履带式移动装置和毛刷机构。
进一步的,所述控制系统包括激光雷达、第一工控机和组合惯性导航。
进一步的,所述供水系统包括水泵和水箱。
进一步的,所述控制系统安装在底盘上。
进一步的,所述供水系统安装于所述底盘的两侧和/或底面。
进一步的,所述剪式升降台包括第一支架、第二支架和横拉杆;所述第一支架和第二支架通过横拉杆连接;所述第一支架和第二支架能够升降,从而带动接驳平台的升降。
进一步的,所述履带式移动装置包括设备箱和行走履带。
进一步的,所述安装架为“工”字型,包括第一横杆、竖杆和第二横杆,所述第一横杆和第二横杆对称设置于竖杆的两端。
进一步的,所述毛刷机构包括圆形毛刷头和电机。
进一步的,所述接驳机器人与所述清洁机器人之间通过CAN通讯系统控制。
与现有技术相比,本发明至少可实现如下有益效果之一:
(1)本发明的清洁装置包括接驳机器人和清洁机器人,清洁机器人能够与接驳机器人分开作业,同时,清洁机器人还能够在接驳机器人的承载下在不同的待清洁光伏板区域,设备小巧、使用灵活,设备成本低廉,能够使用不同场景的光伏板的清洁工作。
(2)本发明设置有控制工装,能够根据具体的使用环境对接驳机器人和清洁机器人的行驶路径进行智能化规划,自动化程度以及工作效率高。
(3)本发明接驳平台和行走履带之间设置有配合卡扣装置,使得清洁机器人在驶入或驶出接驳平台时平稳顺滑,在接驳机器人接驳了清洁机器人后,行走过程中,清洁机器人不易掉落。
(4)接驳机器人与清洁机器人协同控制,二者之间通过CAN通讯获知彼此位置及相对速度,在获知清洁机器人的速度和航向角即可获得接驳机器人应该行进的速度,此时接驳机器人需要与清洁机器人保持相同的运动状态,以便接驳机器人能给清洁机器人提供水源以及对清洁机器人进行接驳。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本发明的限制。
图1为具体实施例的光伏板的清洁装置的整体示意图;
图2为具体实施例的光伏板的清洁装置的俯视图;
图3为具体实施例的接驳机器人和升降调节装置示意图;
图4为具体实施例的接驳机器人和清洁机器人协同工作示意图;
图5为具体实施例的升降调节装置升至于光伏板面水平状态示意图;
图6是具体实施例的清洁机器人在光伏板上的清洁路径示意图;
图7是具体实施例的清洁机器人与接驳机器人协同控制的运动路径示意图。
附图标记:
1-接驳机器人;11-驱动机构;12-底盘;13-控制系统;111-行走轮;112-动力源;131-激光雷达;132-组合惯性导航;2-升降调节装置;21-升缩杆;22-接驳平台;3-清洁机器人;31-第一横杆;32-第二横杆;33-竖杆;34-设备箱;35-行走履带;4-水箱;5-第一支架;6-第二支架;7-横拉杆;8-圆形毛刷头;9-水管导向架;10-集管器。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例,其中,附图构成本发明一部分,并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理,并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例,如图1-5,公开了一种光伏板的清洁装置,包括接驳机器人1、升降调节装置2和清洁机器人3。
所述接驳机器人为具备自主导航能力的AGV小车,包括驱动机构11、底盘12、控制系统13和供水系统;所述驱动机构包括动力源112和多个行走轮111;所述控制系统包括激光雷达131、第一工控机和组合惯性导航132;所述供水系统包括水泵和水箱4,所述水箱上设置有水箱加水口,所述水箱加水口位于水箱的上方,水泵位于动力源一侧,所述水泵与水箱连接,所述水泵用于为水箱提供动力;所述动力源、激光雷达、信号接收天线、第一工控机、组合惯性导航和供水系统设置于所述底盘上。所述激光雷达用于对所述接驳机器人的运行环境进行感知,为规避运行过程中遇到的障碍物提供位置信息参考;组合惯性导航用于所述接驳机器人初次在部署清洁路线时通过组合惯性导航记录待清洁的计划路线信息以及以后所有的实际清洁路线,再次清洁时,接驳机器人通过循迹之前记录的路线信息即可按照部署时规划好的路线进行清洁作业。
优选地,所述行走轮设置有4个,所述底盘为矩形,所述行走轮分别设置于底盘的四角。
进一步地,所述组合惯性导航包括卫星定位系统和惯性定向定位系统;所述卫星定位系统设置有信号接收天线,信号接收天线是所述卫星定位系统的信号来源。
进一步地,以AGV小车前进方向为前侧,所述动力源通过固定安装板安装在底盘上面平台的后侧的中间位置;激光雷达通过激光雷达支架安装在所述底盘的前向和后向;组合惯性导航通过固定件固定在底盘动力源的左、右两边;供水系统使用固定件安装于所述底盘的两侧和/或底面,位于两个行走轮之间,避免了与其他部件的干涉,节省了空间,同时为充分利用车上空间,水箱设置为异形水箱;第一工控机通过固定件安装在底盘动力源后侧的右边。优选地,所述动力源为电池;所述固定件为螺栓。
所述升降调节装置包括剪式升降台、伸缩杆21、下安装板和接驳平台22;所述剪式升降台包括第一支架5、第二支架6、横拉杆7和销轴;接驳平台的下表面设置有上导轨组,下安装板的上表面设置有下导轨组;所述下安装板安装于底盘前侧;第一支架包括第一斜拉杆和第二斜拉杆,第二支架包括第三斜拉杆和第四斜拉杆,第一斜拉杆和第二斜拉杆的中部以及第三斜拉杆和第四斜拉杆的中部分别通过销轴交叉设置;所述上导轨组包括两个上导轨,所述两个上导轨平行设置于接驳平台下表面,第一斜拉杆和第三斜拉杆的上端分别滑动设置于对应的上导轨中,第二斜拉杆和第四斜拉杆的上端分别铰接于接驳平台下表面;所述下导轨组包括两个下导轨,所述两个下导轨平行设置于下安装板上表面,第二斜拉杆和第四斜拉杆的下端分别滑动设置于对应的下导轨中,所述第一斜拉杆和第三斜拉杆的下端分别铰接于下安装板上表面;所述横拉杆水平设置于第一支架和第二支架之间;伸缩杆的一端与所述横拉杆铰接,另一端与下安装板上表面铰接,通过调节伸缩杆的长度即可调整剪式平台的高低。优选地,所述伸缩杆为电动伸缩杆。
进一步地,升降调节装置还设置有毫米波雷达,利用设置在升降调节装置表面的毫米波雷达回传信息进行边界判断与对准,便于清洁机器人能够跟准确地驶入或驶出升降调节装置。
清洁机器人为具备自主规划式的清洁机器人车辆,包括安装架、履带式移动装置和毛刷机构。
进一步地,所述履带式移动装置包括设备箱34和行走履带35;所述安装架为“工”字型,包括第一横杆31、竖杆33和第二横杆32,所述第一横杆和第二横杆对称设置于竖杆的两端;设备箱设置于竖杆的中部,所述设备箱内设置有第二工控机、行走履带驱动装置、陀螺仪和里程计,行走履带设置于设备箱的两侧,并与竖杆水平设置;第二工控机用于接收清洁信息并控制行走履带的行走路径和毛刷机构的清洁动作。首先,通过里程计测量待清洁光伏太阳能板的长和宽,从而获知直线清扫距离,再进一步的确定清洁的起点,并在清洁的起始点规划出清洁路线,然后开始启动清洁机器人,此时,清洁机器人沿着直线向前行进,到达清洗边缘便倒车转向,通过陀螺仪即可知道清洁机器人的转向航向角的变化,直到清洁机器人旋转90度以后,往前行一段距离,再转向90度,到达与转向前的清洁直线平行的状态,再沿着直线向前行进,重复上述操作,直到把所有光伏板清洁完毕。
进一步地,所述毛刷机构包括圆形毛刷头8、电机和高压水喷头;所述圆形毛刷头设置有多个,优选为4个,两个圆形毛刷头为一组,分别设置在所述第一横杆和第二横杆上;圆形毛刷头与电机连接;高压水喷头内嵌于圆形旋转刷头内给圆形毛刷头供水;毛刷机构对称安装在清洁机器人两侧,方便在规划式清洁时前后都能有效扫到光伏太阳能板;同一组中的两个圆形毛刷头的轴心分别设置在对应所述横杆的两端,同一组中的两个圆形毛刷头的外边缘在内侧相贴并形成5毫米的直径方向相对挤压量,使得在清洁光伏板时同一组中的两个圆形毛刷头之间没有清洁盲区,提高了清洁效果。
所述剪式升降台用于接驳清洁机器人,清洁机器人被接驳机器人接驳时,清洁机器人的行走履带承载于所述剪式升降台上。
进一步地,所述接驳平台为矩形,其中有两边与接驳机器人前进方向垂直设置,所述两边相平行且两边之间的距离略大于两个行走履带的最外沿之间的距离;为了清洁机器人能够准确而稳定的进入接驳平台而被承载或移出,所述接驳平台与接驳机器人前进方向垂直的两边上设置有凹槽,行走履带的最外延设置有延伸部,当清洁机器人在向接驳平台驶入或驶出时,延伸部能够正好与凹槽卡和或从凹槽中滑出。
本发明还公开了一种前述光伏板的清洁装置的清洁方法,具体包括:
清洁机器人被接驳机器人托运到待清洁光伏板区域,此时,剪式升降台为折叠状态,清洗机器人平稳放置在接驳平台上方,此时激光雷达负责感知周围环境,组合惯性导航负责循迹,第一工控机将规划好的路径指令发送至底盘,接驳机器人在此状态下可通过规划好的路径将清洁机器人与送至待清洁光伏板区域工作起点。
进一步地,在初次部署接驳机器人的清洁路线时,使用遥控或者键盘控制接驳机器人按照人为规划的路线走一圈,此时组合惯性导航会记录该路径,此后每次清洁时会按照这个路径进行循迹行驶。
升降调节装置启动,此时接驳平台通过伸缩杆升至与光伏太阳能板齐平的高度,方便清洁机器人开上太阳能光伏板表面进行清洁作业。
此时清洁机器人按照规划好的清洁路径在光伏太阳能表面进行往复式的清洁作业;清洁作业包括两种模式,第一种模式为干洗模式,第二种模式为湿洗模式。如清洁机器人处于第一种模式时,清洁机器人清洁完光伏板后,此时接驳机器人可按照规划路线前往接驳点等待清洁机器人,待清洁机器人清洁完毕后再将其托运至下一个光伏太阳能清洁工作区域;如清洁机器人处于第二种模式时,接驳机器人携带水箱为清洁机器人提供水源。
进一步地,接驳机器人和清洁机器人之间设置有水管,清洁机器人和接驳机器人上均设置有水管导向架9,水管导向架包括竖直支架和水平支架,所述竖直支架的顶端与水平支架的一端连接,所述竖直支架和水平支架在连接处设置有360度转轴,使得水平支架能够相对于竖直支架做360度旋转,从而防止水管在清洁机器人运行过程中发生缠绕,水管穿入水管导向架的水平支架分别与水箱和高压水喷头相连。
进一步地,接驳机器人上的竖直支架上还设置有水管集管器10,水管集管器内部设置有滚筒轴,滚筒轴上设置有扭簧,当清洁机器人前进拉出水管时,此时扭簧具有一定的扭力,产生的扭力可以让水管能够自动回收,同时还能进一步的配合水管导向支架放置水管在清洁机器人运行过程中发生缠绕。
参见图6-7,接驳机器人与清洁机器人协同控制,二者之间通过CAN通讯获知彼此位置及相对速度;在清洁机器人工作过程时,接驳机器人也根据清洁机器人运动情况进行行驶,保证在清洁过程中清洁机器人出现故障时,接驳机器人方便随时将其接下,同时也能保证清洁机器人在一块待清洁光伏板上工作结束时候,接驳机器人能行驶至其对应的下方,方便中间装置工作。
在清洁机器人工作过程中,以其前进方向为纵向,垂直于纵向为横向,每次来回均会计算其横向累积距离。当清洁机器人开始工作后,接驳机器人会有一个初始的恒定速度,该速度通过清洁机器人每次来回时间与待清洁光伏板横向长度得到。为防止累计误差,清洁机器人与接驳机器人间利用CAN总线进行通讯,一定时间机器人会将自身的位置与工作状态发送给接驳机器人,从而使其根据清洁机器人位置动态调整速度,保证清洁机器人工作结束时接驳机器人也行驶至对应地点。
协同控制过程中,接驳机器人的控制量计算公式为:
式中,ω1、v1为接驳机器人行驶的角速度与线速度,单位分别为rad/s、m/s;Kω1、Kv为预先确定的接驳机器人的角速度与线速度的误差系数值;(x0,y0,α0)为当前接驳机器人位置点信息,(x1,y1,α1)为接驳机器人的目标位置点信息,其中x0、x1为位置点接驳机器人的横向坐标,y0、y1为位置点接驳机器人的纵向坐标,单位m,α0和α1为位置点接驳机器人的航向角度,单位rad;v0为根据清洁机器人每次来回时间与待清洁光伏板横向长度计算得到的接驳机器人的初始线速度,单位为m/s;yd为接驳机器人垂直于清洁机器人前进方向的清洁机器人的位移,单位m。
在清洁机器人结束任务,在该已完成清洁的光伏板的停车后,接驳机器人在其对应任务终点位置停下,然后升降调节装置工作,利用设置在升降调节装置表面的毫米波雷达回传信息进行边界判断与对准,清洁机器人驶入升降调节装置上,升降调节装置收回,接驳机器人行驶至下一个任务点。
在获知清洁机器人的速度和航向角即可获得接驳机器人应该行进的速度,此时接驳机器人需要与清洁机器人保持相同的运动状态,以便接驳机器人能给清洁机器人提供水源以及对清洁机器人进行接驳。
以上所述,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,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏板的清洁装置,包括接驳机器人、升降调节装置和清洁机器人,其特征在于,
所述接驳机器人为AGV小车,包括驱动机构、底盘、控制系统和供水系统;
所述升降调节装置包括剪式升降台、伸缩杆、下安装板和接驳平台;所述清洁机器人包括安装架、履带式移动装置和毛刷机构。
2.根据权利要求1所述的光伏板的清洁装置,其特征在于,所述控制系统包括激光雷达、信号接收天线、第一工控机和组合惯性导航。
3.根据权利要求1所述的光伏板的清洁装置,其特征在于,所述供水系统包括水泵和水箱。
4.根据权利要求1所述的光伏板的清洁装置,其特征在于,所述控制系统安装在底盘上。
5.根据权利要求1所述的光伏板的清洁装置,其特征在于,所述供水系统安装于所述底盘的两侧和/或底面。
6.根据权利要求1所述的光伏板的清洁装置,其特征在于,所述剪式升降台包括第一支架、第二支架和横拉杆;所述第一支架和第二支架通过横拉杆连接;所述第一支架和第二支架能够升降,从而带动接驳平台的升降。
7.根据权利要求1所述的光伏板的清洁装置,其特征在于,所述履带式移动装置包括设备箱和行走履带。
8.根据权利要求1所述的光伏板的清洁装置,其特征在于,所述安装架为“工”字型,包括第一横杆、竖杆和第二横杆,所述第一横杆和第二横杆对称设置于竖杆的两端。
9.根据权利要求1所述的光伏板的清洁装置,其特征在于,所述毛刷机构包括圆形毛刷头和电机。
10.根据权利要求1所述的光伏板的清洁装置,其特征在于,所述接驳机器人与所述清洁机器人之间通过CAN通讯系统控制。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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