CN115566992A - 一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人 - Google Patents

一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人 Download PDF

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薛嘉驹
崔珍珍
郭兴晨
程晓亮
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/10Cleaning arrangements

Abstract

本发明公开了一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,包括行驶机构和机身,所述行驶机构的上方安装有机身,且所述机身的内部安装有控制器和水泵,并且所述机身的顶部安装有轴杆;所述行驶机构包括底板、侧板和控制电机,且所述侧板的外侧分别安装有正轮和反轮;吹风机构,固定安装于轴杆的左端外侧;清扫机构,安装于轴杆的右端外侧,用来实现对光伏电板表面的清理;喷水机构,安装于机身的外侧,用来喷淋清洁水以提高清洁效果。该基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人可以完成所有的清洁工序,从气流冲刷,水流冲洗,拖把抹布清扫,一切控制在合理的状态,降低人为因素和清扫过程对光伏电板寿命的影响,最大限度的洗净光伏板。

Description

一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人
技术领域
本发明涉及清扫机器人技术领域,具体为一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人。
背景技术
光伏电站规模庞大,且有些光伏电站建立在偏僻的西北地区,处于露天环境,容易覆盖灰尘,污垢,这些物质会遮挡光线、提高电池板表面温度,从而腐蚀电池板,会大大降低光伏电板的发电效率,破坏光伏板,影响经济效益,所以光伏电板的清洁十分重要,光伏电站特殊的环境,及其庞大的规模,对于自动化清扫机器人的需求非常大。
目前国内外大多数的光伏电站清洁有人工清洁,清洗车清洁,或者是自动清扫机器人。
人工清洁时比较耗时耗力的清洁方式,很多电站一年才可以清扫四次,即使是运维比较好的电站,也只能达到每个月清扫一次,人工费和水费也是每年光伏电站不小的开支。
清洗车清洗也是一些电站常用清洗方法,清洗车自带吊机,水泵,喷嘴,水箱为一体完成工作,吊机可360°旋转伸缩折叠,所有操作都在驾驶室内完成,由电控液压,气动组成。虽然清洗车清洗方便,但需要清洗车驶入光伏板周围,所以需要光伏电站留出较大空间供清洗车移动。
某些清扫机器人清洁程度高、成本低,但这些机器人大多价格昂贵,且由于部分厂家的产品稳定性、智能化程度不够,加之国内清扫机器人企业普遍规模小,缺少持续运营的能力,导致目前清扫机器人尚未被大规模应用在电站运维中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,以解决上述背景技术提出的目前市场上光伏电板清扫机器人产品稳定性和智能化程度不够的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,包括行驶机构和机身,所述行驶机构的上方安装有机身,且所述机身的内部安装有控制器和水泵,并且所述机身的顶部安装有轴杆;
所述行驶机构包括底板、侧板和控制电机,且所述侧板的外侧分别安装有正轮和反轮;
吹风机构,固定安装于轴杆的左端外侧,用来实现对灰尘等杂质的吹扫;
清扫机构,安装于轴杆的右端外侧,用来实现对光伏电板表面的清理;
喷水机构,安装于机身的外侧,用来喷淋清洁水以提高清洁效果。
优选的,所述行驶机构内侧均匀设置有四个控制电机,且所述正轮和反轮两者均关于行驶机构对称设置有两组,并且所述控制电机的输出端和正轮和反轮两者的轴端之间均连接有传动齿轮,同时两个传动齿轮的外侧连接有传动齿带。
通过采用上述技术方案,使得控制电机可以驱动其输出端的传动齿轮,从而通过传动齿轮和传动齿带的传动作用带动正轮和反轮进行旋转,从而实现对机器人的灵活移动。
优选的,所述行驶机构为矩形结构设置,且所述行驶机构与机身采用螺栓固定连接,并且所述机身整体呈上窄下宽状结构设置。
通过采用上述技术方案,可以有效降低设备的整体重心,从而提高设备在倾斜光伏电板上移动的稳定性。
优选的,所述正轮包括正轮中心架、正轮轮毂、正轮辊,且所述正轮中心架的外侧固定安装有正轮轮毂,并且所述正轮轮毂的外侧转动安装有正轮辊,所述反轮包括反轮中心架、反轮轮毂和反轮辊,且所述正轮和反轮对称设置。
通过采用上述技术方案,使得机器人控制控制电机独立驱动各正轮和反轮,使得机器人的前进,转弯,原地转弯都可以通过麦克纳姆的运动实现。
优选的,所述正轮辊和反轮辊的分布结构相同,且所述正轮辊和反轮辊分别关于正轮轮毂和反轮轮毂轴向等角度设置有九个,并且各正轮辊和反轮辊均呈斜向45°排列,同时所述正轮辊和反轮辊的包络线均为圆柱面。
通过采用上述技术方案,通过控制正轮和反轮的转动,可以实现对机器人的稳定驱动,使得机器人可以在光伏电板表面进行全方位的移动。
优选的,所述吹风机构包括支撑板、风机壳体、喷头、横杆、吹风电机和扇叶,且所述支撑板固定安装于轴杆的左端,并且所述支撑板的两端对称贯穿固定设置有两个风机壳体,同时所述风机壳体的上端内部固定设置有横杆,而且所述横杆的下方固定安装有吹风电机,所述吹风电机的输出端固定安装有扇叶,且所述风机壳体的下端固定安装有喷头。
通过采用上述技术方案,使得吹风电机驱动扇叶旋转,可以使得风机壳体通过喷头向光伏电板表面吹气,实现对干松积灰和一些可见垃圾的吹扫。
优选的,所述清扫机构包括安装板、第一伸缩杆、第二伸缩杆、清扫电机、旋转毛刷,所述安装板的下表面固定安装有第一伸缩杆、第二伸缩杆,且所述第一伸缩杆对称设置有两个,并且所述第一伸缩杆的下端固定安装有清扫电机,同时所述清扫电机的输出端固定安装有旋转毛刷。
通过采用上述技术方案,使得控制第一伸缩杆进行伸缩,可以对旋转毛刷的位置高度进行调节,使得旋转毛刷可以贴合于光伏电板表面,当清扫电机启动时,可以带动旋转毛刷对光伏电板表面进行有效清理。
优选的,所述第二伸缩杆的下端固定安装有夹板,且所述夹板的下表面可拆卸式夹持有擦布。
通过采用上述技术方案,使得第二伸缩杆可以对夹板的位置高度进行调节,使得夹板下表面的擦布可以贴合于光伏电板的表面,实现对清扫位置的擦拭。
优选的,所述喷水机构与水泵管道连接,且所述喷水机构位于机身和清扫机构之间,并且所述吹风机构、清扫机构和喷水机构均在同一直线上分布。
通过采用上述技术方案,使得机器人可以对光伏电板的表面进行多方式清洁,采用分类分步式清洁操作,有效提高了对光伏电板表面的清扫效果。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:该基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人可以完成所有的清洁工序,从气流冲刷,水流冲洗,拖把抹布清扫,一切控制在合理的状态,降低人为因素和清扫过程对光伏电板寿命的影响,最大限度的洗净光伏板,具体内容如下:
1、设置有正轮和反轮,通过控制正轮和反轮的旋转,采用麦克纳姆轮的行驶系统,一系列的复杂运动都可以解决,从而精确控制机器人的运动,使得工作效率更高,并且保证了机器人在倾斜光滑的光伏电板表面不会打滑;
2、设置有吹风机构和清扫机构,使用时吹风机构可以对光伏电板表面进行吹气清扫,同时清扫机构可以配合洒出的清洁水对板面进行有效的刷洗,气流冲刷和水洗清洁结合的清洁方式可以使机器人适用于多种情况下的光伏电板,在西部地区,平原上风沙灰尘影响较大,动物影响较小,且相对缺水,这时可以以气流冲刷为主,少用水洗清洁模式。东部地区,鸟类昆虫较多,影响相对较大,可以多用水洗清洁模式。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图;
图2为本发明机身俯剖视结构示意图;
图3为本发明正轮辊安装结构示意图;
图4为本发明反轮辊安装结构示意图;
图5为本发明风机壳体安装结构示意图;
图6为本发明风机壳体立体剖视结构示意图;
图7为本发明旋转毛刷和夹板安装结构示意图;
图8为本发明传动齿带安装结构示意图。
图中:1、行驶机构;101、底板;102、侧板;103、控制电机;104、传动齿轮;105、传动齿带;2、机身;201、控制器;202、水泵;203、轴杆; 3、正轮;301、正轮中心架;302、正轮轮毂;303、正轮辊;4、反轮;401、反轮中心架;402、反轮轮毂;403、反轮辊;5、吹风机构;501、支撑板; 502、风机壳体;503、喷头;504、横杆;505、吹风电机;506、扇叶;6、清扫机构;601、安装板;602、第一伸缩杆;603、第二伸缩杆;604、清扫电机;605、旋转毛刷;606、夹板;7、喷水机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8,本发明提供一种技术方案:一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,包括行驶机构1和机身2,行驶机构1的上方安装有机身2,且机身2的内部安装有控制器201和水泵202,并且机身2的顶部安装有轴杆203;行驶机构1包括底板101、侧板102和控制电机103,且侧板102的外侧分别安装有正轮3和反轮4;行驶机构1内侧均匀设置有四个控制电机103,且正轮3和反轮4两者均关于行驶机构1对称设置有两组,并且控制电机103的输出端和正轮3和反轮4两者的轴端之间均连接有传动齿轮104,同时两个传动齿轮104的外侧连接有传动齿带105。行驶机构1为矩形结构设置,且行驶机构1与机身2采用螺栓固定连接,并且机身2整体呈上窄下宽状结构设置。正轮3包括正轮中心架301、正轮轮毂302、正轮辊303,且正轮中心架 301的外侧固定安装有正轮轮毂302,并且正轮轮毂302的外侧转动安装有正轮辊303,反轮4包括反轮中心架401、反轮轮毂402和反轮辊403,且正轮 3和反轮4对称设置。正轮辊303和反轮辊403的分布结构相同,且正轮辊 303和反轮辊403分别关于正轮轮毂302和反轮轮毂402轴向等角度设置有九个,并且各正轮辊303和反轮辊403均呈斜向45°排列,同时正轮辊303和反轮辊403的包络线均为圆柱面,如图1-4和图8所示,当需要使用该机器人对光伏电板表面进行清理时,将机器人的水管连接好,然后将其放置于光伏板的表面,选择好模式,启动机器人,此时控制器201会控制不同的控制电机103进行工作,使得控制电机103通过传动齿轮104、传动齿带105带动正轮3和反轮4进行旋转,通过轮体的转速差实现对机器人的全方位移动麦克纳姆运动,使得机器人可以在光伏板的表面进行灵活移动,进而便于后续的全面清洁。
吹风机构5,固定安装于轴杆203的左端外侧,用来实现对灰尘等杂质的吹扫;吹风机构5包括支撑板501、风机壳体502、喷头503、横杆504、吹风电机505和扇叶506,且支撑板501固定安装于轴杆203的左端,并且支撑板501的两端对称贯穿固定设置有两个风机壳体502,同时风机壳体502的上端内部固定设置有横杆504,而且横杆504的下方固定安装有吹风电机505,吹风电机505的输出端固定安装有扇叶506,且风机壳体502的下端固定安装有喷头503,如图1和图5-6所示,当机器人进行移动时,启动吹风电机505,使得吹风电机505带动扇叶506进行旋转,使得扇叶506产生的风力通过风机壳体502和喷头503吹向光伏板的表面,从而实现对光伏板表面的干松积灰和一些可见垃圾杂质进行吹扫掉落,实现对光伏板的初步清理。
清扫机构6,安装于轴杆203的右端外侧,用来实现对光伏电板表面的清理;喷水机构7,安装于机身2的外侧,用来喷淋清洁水以提高清洁效果。清扫机构6包括安装板601、第一伸缩杆602、第二伸缩杆603、清扫电机604、旋转毛刷605,安装板601的下表面固定安装有第一伸缩杆602、第二伸缩杆 603,且第一伸缩杆602对称设置有两个,并且第一伸缩杆602的下端固定安装有清扫电机604,同时清扫电机604的输出端固定安装有旋转毛刷605。喷水机构7与水泵202管道连接,且喷水机构7位于机身2和清扫机构6之间,并且吹风机构5、清扫机构6和喷水机构7均在同一直线上分布,如图1-2和图7所示,当机器人移动时,控制第一伸缩杆602、第二伸缩杆603进行伸长,使得旋转毛刷605和夹板606下表面的抹布可以贴合于光伏板表面,同时控制水泵202向喷水机构7输水,使得喷水机构7可以向光伏板表面均匀喷淋清洁水,然后启动清扫电机604,使得清扫电机604带动旋转毛刷605进行转动,此时旋转毛刷605可以随着机器人的移动对光伏板表面进行有效的清扫,同时夹板606下方的抹布可以对清扫后的光伏板进行擦拭,从而有效提高了该机器人对光伏板的清理效果。
工作原理:在使用该基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人时,首先,如图1-8所示,将机器人放置于光伏板的表面,启动设备,使得控制电机103 驱动正轮3和反轮4进行独立旋转,实现对机器人的全方位移动,同时,启动吹风机构5可以对光伏板表面的干松积灰等进行吹扫,同时喷水机构7可以向光伏板表面喷淋清洁液,并通过清扫机构6进行有效清扫,且夹板606 下表面安装的抹布可以对水渍进行抹除清理,从而完成一系列工作。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,包括行驶机构(1)和机身(2),所述行驶机构(1)的上方安装有机身(2),且所述机身(2)的内部安装有控制器(201)和水泵(202),并且所述机身(2)的顶部安装有轴杆(203);
其特征在于,所述行驶机构(1)包括底板(101)、侧板(102)和控制电机(103),且所述侧板(102)的外侧分别安装有正轮(3)和反轮(4);
吹风机构(5),固定安装于轴杆(203)的左端外侧,用来实现对灰尘等杂质的吹扫;
清扫机构(6),安装于轴杆(203)的右端外侧,用来实现对光伏电板表面的清理;
喷水机构(7),安装于机身(2)的外侧,用来喷淋清洁水以提高清洁效果。
2.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,其特征在于:所述行驶机构(1)内侧均匀设置有四个控制电机(103),且所述正轮(3)和反轮(4)两者均关于行驶机构(1)对称设置有两组,并且所述控制电机(103)的输出端和正轮(3)和反轮(4)两者的轴端之间均连接有传动齿轮(104),同时两个传动齿轮(104)的外侧连接有传动齿带(105)。
3.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,其特征在于:所述行驶机构(1)为矩形结构设置,且所述行驶机构(1)与机身(2)采用螺栓固定连接,并且所述机身(2)整体呈上窄下宽状结构设置。
4.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,其特征在于:所述正轮(3)包括正轮中心架(301)、正轮轮毂(302)、正轮辊(303),且所述正轮中心架(301)的外侧固定安装有正轮轮毂(302),并且所述正轮轮毂(302)的外侧转动安装有正轮辊(303),所述反轮(4)包括反轮中心架(401)、反轮轮毂(402)和反轮辊(403),且所述正轮(3)和反轮(4)对称设置。
5.根据权利要求4所述的一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,其特征在于:所述正轮辊(303)和反轮辊(403)的分布结构相同,且所述正轮辊(303)和反轮辊(403)分别关于正轮轮毂(302)和反轮轮毂(402)轴向等角度设置有九个,并且各正轮辊(303)和反轮辊(403)均呈斜向45°排列,同时所述正轮辊(303)和反轮辊(403)的包络线均为圆柱面。
6.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,其特征在于:所述吹风机构(5)包括支撑板(501)、风机壳体(502)、喷头(503)、横杆(504)、吹风电机(505)和扇叶(506),且所述支撑板(501)固定安装于轴杆(203)的左端,并且所述支撑板(501)的两端对称贯穿固定设置有两个风机壳体(502),同时所述风机壳体(502)的上端内部固定设置有横杆(504),而且所述横杆(504)的下方固定安装有吹风电机(505),所述吹风电机(505)的输出端固定安装有扇叶(506),且所述风机壳体(502)的下端固定安装有喷头(503)。
7.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,其特征在于:所述清扫机构(6)包括安装板(601)、第一伸缩杆(602)、第二伸缩杆(603)、清扫电机(604)、旋转毛刷(605),所述安装板(601)的下表面固定安装有第一伸缩杆(602)、第二伸缩杆(603),且所述第一伸缩杆(602)对称设置有两个,并且所述第一伸缩杆(602)的下端固定安装有清扫电机(604),同时所述清扫电机(604)的输出端固定安装有旋转毛刷(605)。
8.根据权利要求7所述的一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,其特征在于:所述第二伸缩杆(603)的下端固定安装有夹板(606),且所述夹板(606)的下表面可拆卸式夹持有擦布。
9.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的多功能自动清扫机器人,其特征在于:所述喷水机构(7)与水泵(202)管道连接,且所述喷水机构(7)位于机身(2)和清扫机构(6)之间,并且所述吹风机构(5)、清扫机构(6)和喷水机构(7)均在同一直线上分布。
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