CN115463865B - 拉伸式自适应越障光伏板清扫机器人及其运载装置 - Google Patents

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Abstract

公开了拉伸式自适应越障光伏板清扫机器人及其运载装置。机器人包括：动力组件，包括固定电机箱体(2)、滑动电机箱体(8)、以及安装在箱体(2，8)上与光伏板侧边垂直接触的轨道轮(3)；清扫组件，包括位于箱体(2，8)之间至少两个不同长度的毛刷；调节组件，能够调节固定电机箱体(2)、滑动电机箱体(8)间距，并使轨道轮(3)与光伏板侧边紧密贴合，避免出现滑动。运载装置将机器人运载至待清扫光伏板旁，然后调节支撑机器人的支撑架的高度和倾角使其与待清扫光伏板大致在同一平面内，机器人从运载装置转移至光伏板上，实现连续作业。

Description

拉伸式自适应越障光伏板清扫机器人及其运载装置
技术领域
本发明涉及光伏板清扫机器人技术领域。
背景技术
光伏发电是一种新型清洁能源，具有广阔的应用前景。为避免光伏太阳能板的发电效率受到表面积灰影响，需对组件板定期清扫。因此光伏组件清扫装置是光伏发电系统稳定运行的重要保障。目前在使用中的光伏组件清扫装置大致可分为两类，一类为行走机构液压臂及臂端清扫装置的机构，另一类为在光伏板面上平移运动的旋转清扫装置。这些清扫装置存在的问题有：(1)结构复杂，移动不便，在进行多排换行作业时需为移动机器人铺设轨道，成本高昂；(2)适用度低，无法对不同尺寸、不同高度、不同摆放倾角的光伏板进行有效清扫；(3)轨道轮结构单一，在遇到光伏板间存在上下、左右、前后参差不平时无法自适应越障；或越障过程中出现一轮上坡、一轮悬空的状态，通行可靠性难以保证。
发明内容
本发明提供一种拉伸式自适应越障光伏板清扫机器人及其运载装置，解决光伏板清扫机器人越障能力差、依赖铺设轨道实现换行清扫且无法适应不同光伏板尺寸的缺陷。
本发明清扫机器人和运载装置协同作用，实现对多排光伏板换行清扫及不同安装条件的光伏板的连续性清扫。
本发明通过清扫组件和调节组件，实现了清扫机器人两级拉伸连续性长度调节，可适应不同光伏板的尺寸。
本发明通过悬挂轮机构，使轨道轮在光伏板侧边行走时具有一定的调节越障能力。
本发明中的运载装置通过履带轮实现在多变地形上运输清扫机器人，使运输过程更加平稳高效，并减少轨道铺设成本。
本发明的运载装置通过二级剪叉式结构和丝杠滑块机构调节适应不同待清洗光伏板的离地高度，通过倾角调节滑块和导轨调节适应不同待清洗光伏板的倾斜角度，通过蜗轮蜗杆机构的自锁作用实现高度和倾角的锁定，使本发明对于不同安装条件的光伏板具有自适应性。
本发明运载装置可以适应不同尺寸的清扫机器人。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明一实施例提供的光伏板清扫机器人主视图。
图2为本发明一实施例提供的光伏板清扫机器人左视图。
图3为本发明一实施例提供的光伏板清扫机器人轴侧图。
图4(a)、图4(b)为图3所示的光伏板清扫机器人的局部放大图。
图5为本发明一实施例提供的一级抽拉件示意图。
图6为本发明一实施例提供的抽拉固定件示意图。
图7为本发明一实施例提供的一级抽拉件、抽拉固定件示意图。
图8、图9、图10、图11为本发明一实施例提供的光伏板清扫机器人部分结构示意图。
图12为本发明一实施例提供的光伏板清扫机器人拉伸调节长度的主视图。
图13为本发明一实施例提供的光伏板清扫机器人拉伸调节长度的轴侧图。
图14为本发明一实施例提供的不同工作状态的运载车组件的主视图，其中(a)为准备阶段工人安装清扫机器人至运载车组件上的状态，(b)为调节支撑架倾角为45°时的状态。
图15为本发明一实施例提供的运载车组件调节支撑架倾角为20°的轴侧图。
图16(a)、图16(b)为图15所示的运载车组件的局部放大图。
图17为本发明一实施例提供的清扫机器人遇到角度差时越障的局部放大图。
图18为本发明一实施例提供的光伏板清扫机器人及其运载装置示意图。
具体实施方式
如图1～图13所示，一种拉伸式自适应越障光伏板清扫机器人清扫系统包括动力组件、清扫组件、调节组件。
动力组件包括固定电机箱体2、轨道轮3、滑动电机箱体8、悬架机构(悬挂弹簧支承20、悬架21、上轴22、悬挂支座23)。
清扫组件包括第一毛刷轴4(长度L1)、第一毛刷5(长度L2)、第一轴承支架7、第二毛刷14(长度L3)、第二毛刷轴15(长度L4)、第二轴承支架19。
调节组件包括抽拉固定件1、齿轮9、棘轮10、棘爪50、齿条11、第一抽屉滑轨13、第二抽拉滑轨49、二级抽拉件16、轻载弹簧17、一级抽拉件18。
如图14(a)、图16(a)、图16(b)，运载系统包括支撑架24、倾角调节滑块25、倾角调节机构导轨26、长度调节机构电机27、活动底座28、长度调节机构丝杠29、倾角调节底部滑动连杆30、倾角调节机构丝杠31、倾角调节机构底座32、伸缩机构连杆33、履带轮机构34、升降机构底盘35、前旋转连杆36、滑块限位37、升降机构连接杆38、电机连接轴39、联轴器40、倾角调节机构蜗轮蜗杆41、倾角调节机构固定铰接42、同步带43、倾角调节机构电机44、伸缩移动滑块45、伸缩机构丝杠46、底盘连接杆47、伸缩丝杠电机48。
如图2、图4(b)所示，轨道轮3安装在两电机箱体2、8下方，其中固定端驱动电机2通过悬架机构与轨道轮3连接。悬架21安装在悬挂支座23及悬挂弹簧支承20上。轨道轮3安装于上轴22处。轨道轮3与光伏板侧边垂直接触，设置悬架机构是为了使轨道轮3在光伏板侧边出现不平或角度差障碍时具备一定的调节越障及缓冲能力。
如图3、图4(a)、图5～图11所示，一级抽拉件18两端分别与第二轴承支架19和滑动电机箱体8连接，一级抽拉件18外侧通过第一抽屉滑轨13与二级抽拉件16连接，二级抽拉件16外侧通过第二抽屉滑轨49与抽拉固定件1连接，轻载弹簧17安装在一级抽拉件18和二级抽拉件16之间。齿条11安装在二级抽拉件16与抽拉固定件1之间的第二抽屉滑轨49上方。棘轮10、棘爪50及齿轮9安装在抽拉固定件1上。齿轮9与齿条11啮合。
如图12、图13所示，对长度进行连续性拉伸调整时，拉伸二级抽拉件16时通过齿条11、齿轮9实现单向拉伸，通过棘轮10、棘爪50实现长度自锁；拉伸一级抽拉件18时通过轻载弹簧17产生的弹簧弹力，使轨道轮3与光伏板侧边紧密贴合，避免出现滑动。
如图15、图16(b)所示，升降机构底盘35安装在履带轮机构34上。升降机构底盘35上装有伸缩丝杠电机48，伸缩丝杠电机48控制伸缩机构丝杠46。升降机构底盘35上装有伸缩移动滑块45及底盘连接杆47。伸缩机构连杆33呈二级剪叉式结构，用于连接升降机构底盘35和倾角调节机构底座32。伸缩丝杠电机48通过驱动伸缩机构丝杠46旋转，来带动伸缩移动滑块45及底盘连接杆47在滑槽中移动，从而带动二级剪叉式伸缩机构连杆33升降。
如图15、图16(a)所示，倾角调节机构底座32从前到后通过铰接连接了前旋转连杆36及倾角调节底部滑动连杆30。倾角调节底部固定连杆30上方通过铰接连接到支撑架24，前旋转连杆36上端铰接到滑块，滑块可沿倾角调节机构导轨26滑动，导轨26两端设置有滑块限位37，从而实现倾角调节。前旋转连杆36下端铰接处通过倾角调节机构蜗轮蜗杆41与倾角调节机构电机44连接，通过蜗轮蜗杆的自锁作用，实现支撑架24的倾角锁定。倾角调节底部滑动连杆30下端的滑块通过所述倾角调节机构底座32表面的倾角调节机构丝杠31运动而滑动；倾角调节机构蜗轮蜗杆41经联轴器40连接至电机连接轴39；同步带43将平行分布的两电机连接轴联动，实现倾角调节机构丝杠31和倾角调节机构蜗轮蜗杆41的协同运动，从而实现支撑架24的高度调节。
使用时，首先在准备阶段，根据待清洗光伏板尺寸调节一级抽拉件、二级抽拉件，从而固定清扫机器人长度。调节运载车组件的角度和高度如图14(a)所示，放平倾角调节机构，以方便操作者将清扫机器人安装至运载车组件的支撑架上。安装后，根据待清洗光伏板的摆放高度及角度，调节二级剪叉式伸缩连杆升降及前旋转连杆36，使运载车具有不同的工作状态，倾角调节范围为20°至45°，如图14(b)、图15所示，之后将清扫机器人运输到目标地点。工作时，由驱动电机工作带动轨道轮及清扫毛刷从左向右移动工作。如图17(a)、图17(b)所示，当遇到光伏板间出现上下、左右、前后参差不平的情况，轨道轮可通过悬架机构进行缓冲并调节越障。
当清扫机器人完成清扫需要转移至下一排光伏板继续作业时，由运载车组件根据设置行走到光伏板平行位置。所述倾角调节底部滑动连杆30及所述前旋转连杆36按照光伏板角度调整至合适位置，清扫机器人上的所述轨道轮3在悬挂机构的调节适应下由光伏板侧边行走至所述活动底座28侧边并分别卡在所述活动底座28及所述支撑架24侧边。当运载车组件运动至下一作业地点时，悬挂轮机构带动清扫机器人从运载车组件转移至目标光伏板侧边继续作业，参见图18。
本发明实现完全自动化清扫光伏板，并可根据不同工况下的各尺寸光伏板进行自适应调整，清扫效果好，工作效率高，普适性好。

Claims (7)

1.一种拉伸式自适应越障光伏板清扫机器人，其特征在于，包括：
动力组件，包括固定电机箱体(2)、滑动电机箱体(8)以及安装在固定电机箱体(2)和滑动电机箱体(8)上与光伏板侧边垂直接触的轨道轮(3)；
清扫组件，包括第一毛刷(5)、第二毛刷(14)、第一轴承支架(7)和第二轴承支架(19)，第一毛刷(5)和第二毛刷(14)平行分布，第一毛刷(5)轴(4)两端安装在固定端驱动电机(2)和第一轴承支架(7)上，第二毛刷(14)轴(15)的两端安装在第二轴承支架(19)和滑动电机箱体(8)上；
调节组件，包括抽拉固定件(1)、齿轮(9)、棘轮(10)、棘爪(50)、齿条(11)、第一抽屉滑轨(13)、第二抽屉滑轨(49)、一级抽拉件(18)、轻载弹簧(17)和二级抽拉件(16)，抽拉固定件(1)一端固定连接于固定电机箱体(2)，一级抽拉件(18)两端分别与第二轴承支架(19)和滑动电机箱体(8)连接，一级抽拉件(18)外侧通过第一抽屉滑轨(13)与二级抽拉件(16)连接，二级抽拉件(16)外侧通过第二抽屉滑轨(49)与抽拉固定件(1)连接，轻载弹簧(17)安装在一级抽拉件(18)和二级抽拉件(16)之间，齿条(11)安装在第二抽屉滑轨(49)上方，棘轮(10)、棘爪(50)及齿轮(9)安装在抽拉固定件(1)上，齿轮(9)与齿条(11)啮合，对长度进行连续性拉伸调整时，拉伸二级抽拉件(16)时通过齿条(11)和齿轮(9)实现单向拉伸，通过棘轮(10)和棘爪(50)实现长度自锁，拉伸一级抽拉件(18)时通过轻载弹簧(17)产生的弹簧弹力，使轨道轮(3)与光伏板侧边紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，固定电机箱体(2)通过悬架机构与轨道轮(3)连接，轨道轮(3)与光伏板侧边垂直接触，悬架机构使轨道轮(3)在光伏板阵列之间出现参差不平时具备调节越障及缓冲能力。
3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，悬架机构包括悬挂弹簧支承(20)、悬架(21)、上轴(22)、悬挂支座(23)，悬架(20)安装在悬挂支座(23)及悬挂弹簧支承(20)上，轨道轮(3)安装于上轴(22)处。
4.一种拉伸式自适应越障光伏板清扫机器人运载装置，其特征在于，该运载装置将权利要求1～3任一项所述的机器人运载至待清扫光伏板旁，然后调节支撑机器人的支撑架(24)的高度和倾角使其与待清扫光伏板大致在同一平面内，动力组件带动机器人从运载装置转移至光伏板上继续作业。
5.根据权利要求4所述的运载装置，其特征在于，还包括倾角调节滑块(25)、倾角调节机构导轨(26)、长度调节机构电机(27)、活动底座(28)、长度调节机构丝杠(29)、倾角调节底部滑动连杆(30)、倾角调节机构丝杠(31)、倾角调节机构底座(32)、伸缩机构连杆(33)、履带轮机构(34)、升降机构底盘(35)、前旋转连杆(36)、滑块限位(37)、升降机构连接杆(38)、电机连接轴(39)、联轴器(40)、倾角调节机构蜗轮蜗杆(41)、倾角调节机构固定铰接(42)、同步带(43)、倾角调节机构电机(44)、伸缩移动滑块(45)、伸缩机构丝杠(46)、底盘连接杆(47)和伸缩丝杠电机(48)，升降机构底盘(35)安装在履带式小车(34)上，升降机构底盘(35)上装有伸缩丝杠电机(48)，伸缩丝杠电机(48)与伸缩机构丝杠(46)连接，伸缩机构丝杠(46)上装有伸缩移动滑块(45)及底盘连接杆(47)，伸缩机构连杆(33)呈二级剪叉式连接升降机构底盘(35)和倾角调节机构底座(32)，伸缩丝杠电机(48)带动伸缩机构丝杠(46)旋转时，带动伸缩移动滑块(45)及底盘连接杆(47)在滑槽中移动，从而带动二级剪叉式伸缩连杆升降。
6.根据权利要求5所述的运载装置，其特征在于，倾角调节机构底座(32)从前到后通过铰接连接了前旋转连杆(36)、倾角调节底部滑动连杆(30)，前旋转连杆(36)和倾角调节底部滑动连杆(30)平行并排分布，倾角调节底部固定连杆上方通过铰接连接到支撑架(24)，前旋转连杆(36)上端铰接到滑块，并可沿所述倾角调节机构导轨(26)滑动，导轨两端设置有滑块限位(37)从而实现倾角调节，前旋转连杆(36)下端铰接处通过倾角调节机构蜗轮蜗杆(41)与倾角调节机构电机(44)连接，通过蜗轮蜗杆的自锁作用，实现支撑架(24)的倾角锁定，倾角调节底部滑动连杆(30)下端的滑块通过倾角调节机构底座(32)表面的倾角调节机构丝杠(31)运动而滑动，倾角调节机构蜗轮蜗杆(41)经联轴器(40)连接至电机连接轴(39)，同步带(43)将平行分布的两电机连接轴联动，实现倾角调节机构丝杠(31)和倾角调节机构蜗轮蜗杆(41)的协同运动，从而实现所述支撑架(24)的高度调节。
7.根据权利要求5所述的运载装置，其特征在于，支撑架(24)上半部分还安装有长度调节机构电机(27)，长度调节机构电机(27)连接到长度调节机构丝杠(29)，活动底座(28)下方以滑块安装在长度调节机构丝杠(29)上，通过长度调节机构电机(27)带动长度调节机构丝杠(29)旋转，实现活动底座(28)的位置移动，以适应不同光伏板尺寸。
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