CN116633260B - 一种光伏板清扫机器人及其智能动态控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于清洁设备技术领域，具体公开了一种光伏板清扫机器人及其智能动态控制方法，包括清扫机支架和支架面板组成的安装架；在安装架顶部设置有上端齿轮箱，安装架底部设置有下端齿轮箱，上端齿轮箱和下端齿轮箱分别通过第一电机和第二电机驱动，安装架的一侧设置有控制箱，毛刷辊设置在安装架的另一侧中心位置，毛刷辊的顶部两侧均设置有上端驱动轮，上端驱动轮与上端齿轮箱轴性连接；毛刷辊的底部两侧均设置有下端驱动轮，下端驱动轮与下端齿轮箱轴性连接。本发明通过对光伏清扫机器人的结构进行改进，使得通过一个电机完成对毛刷辊和驱动轮的同时控制，还通过对控制箱的改进，使得控制器完成不同工况的控制。

Description

一种光伏板清扫机器人及其智能动态控制方法

技术领域

本发明属于清洁设备技术领域，特别涉及一种光伏板清扫机器人及其智能动态控制方法。

背景技术

太阳能作为一种清洁能源，已经普遍应用于光伏建筑、光伏车棚等其他领域，由于光伏板均为露天设置，因此需要定期对光伏板进行清理，传统的清理方式是人工通过水枪、毛刷等工具进行清理，对于较高的光伏板一方面清理难度大，存在安全隐患，另一方面清理效果不佳。

基于此，公开号为CN113037205B的中国专利公开了一种光伏清扫装置的状态检测方法、控制器及光伏清扫装置，通过安装在光伏清扫装置上的至少两个测距传感器来检测光伏清扫装置是否发生倾斜或遇到障碍物以及活动行驶轮来增加通过性。但是对于光伏清扫机器人而言，在对光伏板进行清扫时会遇到各种各样的问题，比如如何适时返回停机架，如何判断已经清扫完毕等等，并且在现有的光伏清扫机器人在清扫时，至少包括毛刷辊和驱动轮，如何使用较少的驱动部同时驱动毛刷辊和驱动轮也是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供了一种光伏板清扫机器人及智能动态控制方法。

本发明的第一方面，提供了一种光伏板清扫机器人，包括：清扫机支架和支架面板组成的安装架；

所述安装架顶部设置有上端齿轮箱，安装架底部设置有下端齿轮箱，所述上端齿轮箱和下端齿轮箱分别通过第一电机和第一电机驱动，上端齿轮箱和下端齿轮箱分别用于带动上端驱动轮和下端驱动轮沿预设路线在光伏板上行走，且所述上端齿轮箱和下端齿轮箱还分别用于驱动毛刷辊转动，以实现对光伏板的清扫；

所述安装架的一侧设置有控制箱，所述毛刷辊设置在所述安装架的另一侧中心位置，所述毛刷辊的顶部两侧均设置有上端驱动轮，所述上端驱动轮与所述上端齿轮箱轴性连接；

所述毛刷辊的底部两侧均设置有下端驱动轮，所述下端驱动轮与所述下端齿轮箱轴性连接；

所述毛刷辊内部设置有驱动轴，所述驱动轴的一端与上端齿轮箱连接，驱动轴的另一端与下端齿轮箱连接；

所述控制箱分别与所述第一电机和第一电机信号连接，所述控制箱内部设置有定时器，用于定时启动所述第一电机和第一电机，光伏板清扫机器人在清扫时，所述控制箱实时获取光伏板清扫机器人姿态信息，当所述姿态信息满足第一预设条件时，所述控制箱加载第一控制机制，基于所述第一控制机制，判断模块判断第一预设条件在第一控制机制内对应的第一控制指令，控制箱发送第一控制指令分别驱动第一电机和第一电机以调整光伏板清扫机器人姿态；以及，

控制箱实时监测电源模块电量信息，当检测到剩余电量满足第二预设条件时，所述控制箱加载第二控制机制，基于所述第二控制机制，判断模块判断第二预设条件在第二控制机制内对应的第二控制指令，控制箱发送第二控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，

控制箱实时监测位于所述光伏板两端的RFID标签，所述控制箱检测到RFID标签时，控制箱加载第三控制机制，基于所述第三控制机制，判断模块判断第三预设条件在第三控制机制内对应的第三控制指令，控制箱发送第三控制指令分别驱动第一电机和第一电机反向转动以驱动光伏板清扫机器人反向清扫；以及，

控制箱实时通过摄像机组件以获取光伏板的图像，由所述控制箱对所述图像进行处理，以获取光伏板的清洁程度，当清洁程度满足第四预设条件时，所述控制箱加载第四控制机制，基于所述第四控制机制，判断模块判断第四预设条件在第四控制机制内对应的第四控制指令，控制箱发送第四控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，

控制箱实时监测计数器的数值，每检测到一次RFID标签，所述计数器的数值减1，当计数器的数值为0时，控制箱发送第五控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

进一步的方案为，所述控制箱内部设置有控制器，所述控制器与所述定时器连接，用于定时开启所述第一电机和第一电机。

进一步的方案为，所述清扫机支架上设置有姿态传感器，所述控制器与姿态传感器连接，用于实时获取所述光伏板清扫机器人的姿态信息，当所述姿态信息满足第一预设条件时，所述控制器加载第一控制机制，基于所述第一控制机制，判断模块判断第一预设条件在第一控制机制内对应的第一控制指令，控制器发送第一控制指令分别驱动第一电机和第一电机以调整光伏板清扫机器人姿态。

进一步的方案为，所述控制箱内部设置有图像处理模块，所述图像处理模块的输入端与所述摄像机组件连接，用于获取所述摄像机组件的图像信息，所述图像处理模块的输出端与所述控制器连接，用于将图像处理结果发送至控制器，以获取光伏板的清洁程度，当清洁程度满足第四预设条件时，所述控制器加载第四控制机制，基于所述第四控制机制，判断模块判断第四预设条件在第四控制机制内对应的第四控制指令，控制器发送第四控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

进一步的方案为，所述控制箱内部设置有电池电量检测模块，所述电池电量检测模块一端与所述电源模块连接，用于实时检测电源模块的剩余电量，所述电池电量检测模块另一端与所述控制器连接，用于将所述剩余电量发送至所述控制器；当检测到剩余电量满足第二预设条件时，所述控制器加载第二控制机制，基于所述第二控制机制，判断模块判断第二预设条件在第二控制机制内对应的第二控制指令，控制器发送第二控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

进一步的方案为，所述控制箱内部设置有RFID读卡器，所述控制器与所述RFID读卡器连接；

所述RFID读卡器用于检测所述RFID标签，并将检测结果发送至所述控制器；所述控制器检测到RFID标签时，控制器加载第三控制机制，基于所述第三控制机制，判断模块判断第三预设条件在第三控制机制内对应的第三控制指令，控制器发送第三控制指令分别驱动第一电机和第一电机反向转动以驱动光伏板清扫机器人反向清扫。

进一步的方案为，所述计数器与所述控制器连接，所述RFID读卡器每检测到一次RFID标签，所述计数器的数值减1，当计数器的数值为0时，控制器发送第五控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

进一步的方案为，所述上端齿轮箱和下端齿轮箱的结构相同；

所述上端齿轮箱和下端齿轮箱内部均设置有传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮和第七齿轮；

所述第一电机和第一电机与所述传动轴轴性连接，用于驱动所述传动轴转动，所述第一齿轮和第二齿轮与所述传动轴过盈配合连接；

所述第三齿轮和第五齿轮位于所述第一齿轮的两侧，且与所述第一齿轮啮合连接；

所述第六齿轮设置在所述第五齿轮底部，且与所述第五齿轮啮合连接，用于驱动一组所述下端驱动轮；

所述第七齿轮设置在所述第三齿轮底部，且与所述第三齿轮啮合连接，用于驱动另一组所述下端驱动轮；

所述第四齿轮位于所述第一齿轮底部，且与所述第一齿轮啮合连接，用于驱动所述毛刷辊；

所述第四齿轮、第六齿轮和第七齿轮内部均设置有转轴，所述转轴与所述第四齿轮、第六齿轮和第七齿轮分别通过轴承连接。

进一步的方案为，所述上端齿轮箱底部设置有挂轮，所述挂轮通过第三电机驱动；在清扫时，所述挂轮的侧面与所述光伏板的侧面抵接；

所述下端齿轮箱底部设置有下端从动轮，在清扫时，所述下端从动轮的侧面与所述光伏板的侧面抵接；

所述上端齿轮箱底部设置有第三电机，所述第三电机与所述挂轮轴性连接；

所述第三电机还与所述控制箱连接，所述控制箱用于控制所述第三电机的启停；

所述上端齿轮箱和下端齿轮箱底部均设置有弯折件，在清扫时，所述弯折件的底部位于所述光伏板的底部且不与所述光伏板的下表面接触。

本发明的第二方面，提供了一种光伏板清扫机器人的智能动态控制方法，应用上述的光伏板清扫机器人，包括：将所述控制箱分别与所述第一电机和第一电机信号连接，所述控制箱内部设置有定时器，用于定时启动所述第一电机和第一电机，光伏板清扫机器人在清扫时，所述控制箱实时获取光伏板清扫机器人姿态信息，当所述姿态信息满足第一预设条件时，所述控制箱加载第一控制机制，基于所述第一控制机制，判断模块判断第一预设条件在第一控制机制内对应的第一控制指令，控制箱发送第一控制指令分别驱动第一电机和第一电机以调整光伏板清扫机器人姿态；以及，

控制箱实时监测电源模块电量信息，当检测到剩余电量满足第二预设条件时，所述控制箱加载第二控制机制，基于所述第二控制机制，判断模块判断第二预设条件在第二控制机制内对应的第二控制指令，控制箱发送第二控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，

控制箱实时监测位于所述光伏板两端的RFID标签，所述控制箱检测到RFID标签时，控制箱加载第三控制机制，基于所述第三控制机制，判断模块判断第三预设条件在第三控制机制内对应的第三控制指令，控制箱发送第三控制指令分别驱动第一电机和第一电机反向转动以驱动光伏板清扫机器人反向清扫；以及，

控制箱实时通过摄像机组件以获取光伏板的图像，由所述控制箱对所述图像进行处理，以获取光伏板的清洁程度，当清洁程度满足第四预设条件时，所述控制箱加载第四控制机制，基于所述第四控制机制，判断模块判断第四预设条件在第四控制机制内对应的第四控制指令，控制箱发送第四控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，

控制箱实时监测计数器的数值，每检测到一次RFID标签，所述计数器的数值减1，当计数器的数值为0时，控制箱发送第五控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过上端齿轮箱控制上端的驱动轮和上部的毛刷辊，通过下端齿轮箱控制下端的驱动轮和下部的毛刷辊，而上端齿轮箱只需一个电机进行驱动，下端齿轮箱也只需要一个电机进行驱动，减少了电机的数量，减低能耗的同时也降低了故障率。

本发明通过单独驱动的挂轮作为驱动轮，避免了现有技术中光伏清扫机器人容易打滑的缺陷，并且采用挂轮驱动，可以实现光伏清扫机器人的顶部和底部异步驱动，可以更好过障。

本发明通过控制箱可对光伏清扫机器人进行多方面的智能动态控制，具体的，所述控制箱分别与所述第一电机和第一电机信号连接，所述控制箱内部设置有定时器，用于定时启动所述第一电机和第一电机，光伏板清扫机器人在清扫时，所述控制箱实时获取光伏板清扫机器人姿态信息，当所述姿态信息满足第一预设条件时，所述控制箱加载第一控制机制，基于所述第一控制机制，判断模块判断第一预设条件在第一控制机制内对应的第一控制指令，控制箱发送第一控制指令分别驱动第一电机和第一电机以调整光伏板清扫机器人姿态；以及，控制箱实时监测电源模块电量信息，当检测到剩余电量满足第二预设条件时，所述控制箱加载第二控制机制，基于所述第二控制机制，判断模块判断第二预设条件在第二控制机制内对应的第二控制指令，控制箱发送第二控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，控制箱实时监测位于所述光伏板两端的RFID标签，所述控制箱检测到RFID标签时，控制箱加载第三控制机制，基于所述第三控制机制，判断模块判断第三预设条件在第三控制机制内对应的第三控制指令，控制箱发送第三控制指令分别驱动第一电机和第一电机反向转动以驱动光伏板清扫机器人反向清扫；以及，控制箱实时通过摄像机组件以获取光伏板的图像，由所述控制箱对所述图像进行处理，以获取光伏板的清洁程度，当清洁程度满足第四预设条件时，所述控制箱加载第四控制机制，基于所述第四控制机制，判断模块判断第四预设条件在第四控制机制内对应的第四控制指令，控制箱发送第四控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，控制箱实时监测计数器的数值，每检测到一次RFID标签，所述计数器的数值减1，当计数器的数值为0时，控制箱发送第五控制指令分别驱动第一电机和第一电机以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1：本发明结构示意图；

图2：齿轮箱与驱动轮和毛刷辊连接示意图；

图3：齿轮箱内部结构示意图；

图4：本发明使用状态示意图；

图5：本发明控制箱电气连接框图；

图6：重心偏摆装置安装位置示意图；

图7：三坐标移动系统结构示意图；

图中：1、清扫机支架；2、下端齿轮箱；3、下端从动轮；4、下端驱动轮；5、毛刷辊；6、中间从动轮；7、上端齿轮箱；8、支架面板；9、连动杆；10、控制箱；11、挂轮；12、上端驱动轮；13、弯折件；14、传动轴；15、第一齿轮；16、第二齿轮；17、第三齿轮；18、第四齿轮；19、第五齿轮；20、第六齿轮；21、第七齿轮；22、驱动轴；23、光伏板；24、转轴；25、轴承；26、重心偏摆装置；27、三坐标移动系统；28、矩形框架；29、第一凹槽；30、第一底座；31、第一滑块；32、第一电动伸缩杆；33、U形框架；34、第二底座；35、第二滑块；36、第三电动伸缩杆；37、第二凹槽；38、第二电动伸缩杆；39、第三滑块；40、第三底座；41、重心块；42、第三凹槽；43、三维陀螺仪；101、控制器；102、计数器；103、定时器；104、姿态传感器；105、摄像机组件；106、图像处理模块；107、RFID标签；108、RFID读卡器；109、电源模块；110、电池电量检测模块；111、第一电机；112、第二电机；113、第三电机；114、通讯模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

为了便于对光伏板的清理，本发明提供了一种光伏板清扫机器人及智能动态控制方法，通过对光伏清扫机器人的结构进行改进，使得通过一个电机完成对毛刷辊和驱动轮的同时控制。还通过对控制箱的改进，使得控制器完成不同工况的控制。

如图1所示，本发明提供了一种光伏板清扫机器人，包括：清扫机支架1和支架面板8组成的安装架；所述安装架顶部设置有上端齿轮箱7，安装架底部设置有下端齿轮箱2，所述上端齿轮箱7和下端齿轮箱2分别通过第一电机111和第二电机112（图中未示出）驱动，上端齿轮箱7和下端齿轮箱2分别用于带动上端驱动轮12和下端驱动轮4沿预设路线在光伏板23上行走，且所述上端齿轮箱7和下端齿轮箱2还分别用于驱动毛刷辊5转动，以实现对光伏板23的清扫；所述安装架的一侧设置有控制箱10，所述毛刷辊5设置在所述安装架的另一侧中心位置，所述毛刷辊5的顶部两侧均设置有上端驱动轮12，所述上端驱动轮12与所述上端齿轮箱7轴性连接；所述毛刷辊5的底部两侧均设置有下端驱动轮4，所述下端驱动轮4与所述下端齿轮箱2轴性连接；毛刷辊5的中部两侧还设置有中间从动轮6，所述下端驱动轮4与中间从动轮6以及上端驱动轮12与中间从动轮6均通过连动杆9传动连接。所述毛刷辊5内部设置有驱动轴22，所述驱动轴22的一端与上端齿轮箱7连接，驱动轴22的另一端与下端齿轮箱2连接；所述控制箱10分别与所述第一电机111和第二电机112信号连接。

为了满足单个电机对驱动轮和毛刷辊5的控制，如图2和图3所示，本实施例中的上端齿轮箱7和下端齿轮箱2的结构相同，并采用以下结构：

所述上端齿轮箱7和下端齿轮箱2内部均设置有传动轴14、第一齿轮15、第二齿轮16、第三齿轮17、第四齿轮18、第五齿轮19、第六齿轮20和第七齿轮21；所述第一电机111和第二电机112与所述传动轴14轴性连接，用于驱动所述传动轴14转动，所述第一齿轮15和第二齿轮16与所述传动轴14过盈配合连接；所述第三齿轮17和第五齿轮19位于所述第一齿轮15的两侧，且与所述第一齿轮15啮合连接；所述第六齿轮20设置在所述第五齿轮19底部，且与所述第五齿轮19啮合连接，用于驱动一组所述下端驱动轮4；所述第七齿轮21设置在所述第三齿轮17底部，且与所述第三齿轮17啮合连接，用于驱动另一组所述下端驱动轮4；所述第四齿轮18位于所述第一齿轮15底部，且与所述第一齿轮15啮合连接，用于驱动所述毛刷辊5；所述第四齿轮18、第六齿轮20和第七齿轮21内部均设置有转轴24，所述转轴24与所述第四齿轮18、第六齿轮20和第七齿轮21分别通过轴承25连接。

由于光伏板23一般为倾斜设置，可以保证更大的受光面，因此为了防止光伏清扫机器人从光伏板23上滑落，本实施例还设置有挂轮11，所述挂轮11设置在上端齿轮箱7底部，通过第三电机113（图中未示出）驱动，在清扫时，所述挂轮11的侧面与所述光伏板23的侧面抵接；由于光伏清扫机器人倾斜设置，其重力分解到垂直于光伏支架的分力较小，可能会导致光伏清扫机器人在行走时打滑，相较于现有的光伏清扫设备，如图6和图7所示，本申请还增加了重心偏摆装置26，所述重心偏摆装置26包括三坐标移动系统27和重心块41，所述重心块41与三坐标移动系统27的移动端连接，重心块41可以通过三坐标移动系统27进行X、Y、Z轴的移动，所述光伏清扫机器人上还设置有三维陀螺仪43，用于获取光伏清扫机器人的倾角，并将倾角发送至控制器101，所述控制器101基于倾角信息对所述三坐标移动系统27发送指令以驱动重心块41移动，用于补偿由于光伏清扫机器人的倾斜导致的重心偏移，以使得光伏清扫机器人对垂直于光伏板23的分力保持不变，进而避免光伏清扫机器人在行走时出现的打滑现象。具体的，所述三坐标移动系统27包括矩形框架28，所述矩形框架28至少包括一组平行设置的方管结构a，所述方管结构a的两侧开设有第一凹槽29，方管结构a的顶部设置有第一底座30，所述第一底座30底部设置有四组滚轮，所述四组滚轮与所述第一凹槽29滑动连接，所述第一底座30底部还设置有第一滑块31，所述第一滑块31为半包围结构，第一滑块31的顶部与所述第一底座30连接且将所述方管结构a抱合在所述半包围结构内部，以使得第一滑块31与所述第一底座30联动且沿所述第一凹槽29滑动；所述方管结构a外侧设置有第一电动伸缩杆32，所述第一电动伸缩杆32的输出端与所述第一滑块31连接，以使得所述第一电动伸缩杆32带动所述第一滑块31和第一底座30沿所述第一凹槽29作X方向的直线运动；

在所述第一底座30顶部设置有U形框架33，所述U形框架33包括一组平行设置的方管结构b，所述方管结构b的两侧开设有第三凹槽42，方管结构b的内侧设置有第三底座40，所述第三底座40外侧设置有四组滚轮，所述四组滚轮与所述第三凹槽42滑动连接，所述第三底座40外侧还设置有第三滑块39，所述第三滑块39为半包围结构，第三滑块39的内侧与所述第三底座40连接且将所述方管结构b抱合在所述半包围结构内部，以使得第三滑块39与所述第三底座40联动且沿所述第三凹槽42滑动；所述方管结构b外侧设置有第三电动伸缩杆36，所述第三电动伸缩杆36的输出端与所述第三滑块39连接，以使得所述第三电动伸缩杆36带动所述第三滑块39和第三底座40沿所述第三凹槽42作Z方向的直线运动；

在所述第二底座34内侧设置有横梁，所述横梁的两端分别与两个第二底座34的内侧面连接，所述横梁的两侧开设有第二凹槽37，横梁的底部设置有第二底座34，所述第二底座34顶部设置有四组滚轮，所述四组滚轮与所述第二凹槽37滑动连接，所述第二底座34顶部还设置有第二滑块35，所述第二滑块35为半包围结构，第二滑块35的底部与所述第二底座34连接且将所述横梁抱合在所述半包围结构内部，以使得第二滑块35与所述第二底座34联动且沿所述第二凹槽37滑动；所述横梁顶部设置有第二电动伸缩杆38，所述第二电动伸缩杆38的输出端与所述第二滑块35连接，以使得所述第二电动伸缩杆38带动所述第二滑块35和第二底座34沿所述第二凹槽37作Y方向的直线运动；

在上述中，重心块41位于所述第二底座34底部，第一电动伸缩杆32、第二电动伸缩杆38、第三电动伸缩杆36分别与控制器101连接，控制器101控制第一电动伸缩杆32、第二电动伸缩杆38、第三电动伸缩杆36的伸长或缩短，以实现重心块41沿X、Y、Z轴的移动。

在三维陀螺仪43获取倾角时，通过构建学习模型将实测倾角输入至学习模型即可得到重心位置，基于重心位置来驱动三坐标移动系统27将重心块41移动到重心位置上。对于学习模型的建立，可以通过悬挂法获取测试数据，将光伏清扫机器人重心放置在初始位置（最中心的位置，测试过程中重心块41不移动）然后将光伏清扫机器人放置在一四方形平板上，且以平板的对角线、水平以及横向中心线作为固定点，用相同的弹力绳将光伏清扫机器人固定（初始位置在四方形的中心位置，且光伏清扫机器人的中心与四边形中心重合，以四方形中心为基准点构建三维空间坐标系）然后按照设定的角度依次将四方形平板一侧倾斜，对应的记录光伏清扫机器人重心块41的三维坐标数据，基于这些数据进行利用神经网络模型进行迭代训练即可得到学习模型，当然为了使得学习模型更准确，四方形平板多个方位的倾斜数据都可以通过测试获取。

基于学习后的模型，当三维陀螺仪43的倾角发生变化时，模型会输出在该倾角下重心块41的位置，此位置通过三维坐标（x,y,z）表示，控制器101基于该坐标下发控制指令以控制第一电动伸缩杆32带动所述第一滑块31和第一底座30沿所述第一凹槽29作X方向的直线运动，直至目标位置的X坐标，以及控制器101基于该坐标下发控制指令以控制第二电动伸缩杆38带动所述第二滑块35和第二底座34沿所述第二凹槽37作Z方向的直线运动，直至目标位置的Z坐标，以及控制器101基于该坐标下发控制指令以控制第三电动伸缩杆36带动所述第二滑块35和第二底座34沿所述第二凹槽37作Y方向的直线运动，直至目标位置的Y坐标，由于重心块41设置在第二底座34底部，因此，可通过控制器101基于三维陀螺仪43的倾角实时控制重心块41的位置。

除此之外，如图4所示，本申请还通过第三电机113驱动挂轮11，增大了驱动轮与光伏支架的摩擦力，避免光伏清扫机器人在行走时打滑，并且通过挂轮11的设置，还可以更好的通过相邻两个光伏板23之间的障碍。所述下端齿轮箱2底部设置有下端从动轮3，在清扫时，所述下端从动轮3的侧面与所述光伏板23的侧面抵接；所述上端齿轮箱7底部设置有第三电机113（图中未示出），所述第三电机113与所述挂轮11轴性连接；所述第三电机113还与所述控制箱10连接，所述控制箱10用于控制所述第三电机113的启停；所述上端齿轮箱7和下端齿轮箱2底部均设置有弯折件13，在清扫时，所述弯折件13的底部位于所述光伏板23的底部且不与所述光伏板23的下表面接触。为了进一步增强光伏清扫机器人的抗风能力，在齿轮箱底部还设置有弯折件13，在清扫时，弯折件13的底部位于光伏板23下部，避免大风天气使得光伏清扫机器人从光伏板23滑落。

在此结构的基础上，本实施例的控制箱10完成对光伏板清扫机器人不同工况下的控制，以增强光伏板清扫机器人的适用性，具体的，如图5所示，控制箱10内部设置有控制器101以及与控制器101连接的计数器102、定时器103、图像处理模块106、RFID读卡器108、电源模块109、电池电量检测模块110和通讯模块114，其中通讯模块114用于控制箱10与远端指挥部的通信。

具体的控制过程如下：所述控制箱10分别与所述第一电机111、第二电机112和第三电机113信号连接，所述控制箱10内部设置有定时器103，用于定时启动所述第一电机111、第二电机112和第三电机113，比如可以根据当地天气情况适时启动光伏清扫机器人，还可以在夜间无光照时清扫，保证了清扫时不影响发电量。所述清扫机支架1上设置有姿态传感器104，所述控制器101与姿态传感器104连接，用于实时获取所述光伏板清扫机器人的姿态信息，当所述姿态信息满足第一预设条件时，所述控制器101加载第一控制机制，基于所述第一控制机制，判断模块判断第一预设条件在第一控制机制内对应的第一控制指令，控制器101发送第一控制指令分别驱动第一电机111和第二电机112以调整光伏板清扫机器人姿态。

控制器101获取到姿态传感器104的姿态信息之后，若姿态正常，则按照正常驱动形式，如果姿态信息显示光伏清扫机器人倾斜，即满足第一预设条件，则认为机器人遇到障碍。需要注意的是，此处的障碍指的是相邻两块光伏板之间的间隙。此时，控制器101向第一电机111和第二电机112发送指令，通过改变齿轮箱的转速来调整姿态，具体的，在遇到障碍时，上端齿轮箱7和下端齿轮箱2转速不同步，让一端先越过障碍，另一端在惯性作用下越过障碍。

控制箱10内部设置有图像处理模块106，所述图像处理模块106的输入端与摄像机组件105连接，用于获取所述摄像机组件105的图像信息，在本实施例中，摄像机组件105设置在清扫机支架1上。所述图像处理模块106的输出端与所述控制器101连接，用于将图像处理结果发送至控制器101，以获取光伏板23的清洁程度，当清洁程度满足第四预设条件时，所述控制器101加载第四控制机制，基于所述第四控制机制，判断模块判断第四预设条件在第四控制机制内对应的第四控制指令，控制器101发送第四控制指令分别驱动第一电机111和第二电机112以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

具体的，在控制器101内部预先存储清洁的光伏板图片，摄像机组件105实时获取清扫过程中的光伏板图像信息，图像处理模块106将清洁的光伏板图片和摄像机组件105获取的图片进行像素点对比，色差大于设定色差阈值时，表示还需要继续清扫，反之则可以停止清扫，此时，控制器101发送第四控制指令分别驱动第一电机111和第二电机112以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

为了避免光伏清扫机器人由于电量不足停在光伏板上，控制箱10内部设置有电池电量检测模块110，所述电池电量检测模块110一端与所述电源模块109连接，用于实时检测电源模块109的剩余电量，所述电池电量检测模块110另一端与所述控制器101连接，用于将所述剩余电量发送至所述控制器101；当检测到剩余电量满足第二预设条件时，所述控制器101加载第二控制机制，基于所述第二控制机制，判断模块判断第二预设条件在第二控制机制内对应的第二控制指令，控制器101发送第二控制指令分别驱动第一电机111和第二电机112以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

为了限制光伏清扫机器人的清扫行程或清扫面积，在光伏板的两端设置RFID标签107，也可以根据需求在任一位置设置RFID标签107，在所述控制箱10内部设置有RFID读卡器108，所述控制器101与所述RFID读卡器108连接；所述RFID读卡器108用于检测所述RFID标签107，并将检测结果发送至所述控制器101；所述控制器101检测到RFID标签107时，控制器101加载第三控制机制，基于所述第三控制机制，判断模块判断第三预设条件在第三控制机制内对应的第三控制指令，控制器101发送第三控制指令分别驱动第一电机111和第二电机112反向转动以驱动光伏板清扫机器人反向清扫。

在本实施例中，还可以根据经验或者光伏板的污染程度设置清扫次数，将计数器102与所述控制器101连接，所述RFID读卡器108每检测到一次RFID标签107，所述计数器102的数值减1，当计数器102的数值为0时，控制器101发送第五控制指令分别驱动第一电机111和第二电机112以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

为了避免由于光伏清扫机器人的倾斜设置导致的行走轮打滑现象，将第一电动伸缩杆32、第二电动伸缩杆38、第三电动伸缩杆36分别与控制器101连接，控制器101控制第一电动伸缩杆32、第二电动伸缩杆38、第三电动伸缩杆36的伸长或缩短，以实现重心块41沿X、Y、Z轴的移动。具体的，当三维陀螺仪43的倾角发生变化时，模型获取倾角参数后输出在该倾角下重心块41的位置，此位置通过三维坐标表示，控制器101基于该坐标下发控制指令以控制第一电动伸缩杆32带动所述第一滑块31和第一底座30沿所述第一凹槽29作X方向的直线运动，直至目标位置的X坐标，以及控制器101基于该坐标下发控制指令以控制第二电动伸缩杆38带动所述第二滑块35和第二底座34沿所述第二凹槽37作Z方向的直线运动，直至目标位置的Z坐标，以及控制器101基于该坐标下发控制指令以控制第三电动伸缩杆36带动所述第二滑块35和第二底座34沿所述第二凹槽37作Y方向的直线运动，直至目标位置的Y坐标，由于重心块41设置在第二底座34底部，因此，可通过控制器101基于三维陀螺仪43的倾角实时控制重心块41的位置。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种光伏板清扫机器人，其特征在于，包括：清扫机支架（1）和支架面板（8）组成的安装架；

所述安装架顶部设置有上端齿轮箱（7），安装架底部设置有下端齿轮箱（2），所述上端齿轮箱（7）和下端齿轮箱（2）分别通过第一电机（111）和第二电机（112）驱动，上端齿轮箱（7）和下端齿轮箱（2）分别用于带动上端驱动轮（12）和下端驱动轮（4）沿预设路线在光伏板（23）上行走，且所述上端齿轮箱（7）和下端齿轮箱（2）还分别用于驱动毛刷辊（5）转动，以实现对光伏板（23）的清扫；

所述安装架的一侧设置有控制箱（10），所述毛刷辊（5）设置在所述安装架的另一侧中心位置，所述毛刷辊（5）的顶部两侧均设置有上端驱动轮（12），所述上端驱动轮（12）与所述上端齿轮箱（7）轴性连接；

所述毛刷辊（5）的底部两侧均设置有下端驱动轮（4），所述下端驱动轮（4）与所述下端齿轮箱（2）轴性连接；

所述毛刷辊（5）内部设置有驱动轴（22），所述驱动轴（22）的一端与上端齿轮箱（7）连接，驱动轴（22）的另一端与下端齿轮箱（2）连接；

所述控制箱（10）分别与所述第一电机（111）和第二电机（112）信号连接，所述控制箱（10）内部设置有定时器（103），用于定时启动所述第一电机（111）和第二电机（112），光伏板清扫机器人在清扫时，所述控制箱（10）实时获取光伏板清扫机器人姿态信息，当所述姿态信息满足第一预设条件时，所述控制箱（10）加载第一控制机制，基于所述第一控制机制，判断模块判断第一预设条件在第一控制机制内对应的第一控制指令，控制箱（10）发送第一控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以调整光伏板清扫机器人姿态；以及，

控制箱（10）实时监测电源模块（109）电量信息，当检测到剩余电量满足第二预设条件时，所述控制箱（10）加载第二控制机制，基于所述第二控制机制，判断模块判断第二预设条件在第二控制机制内对应的第二控制指令，控制箱（10）发送第二控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，

控制箱（10）实时监测位于所述光伏板（23）两端的RFID标签（107），所述控制箱（10）检测到RFID标签（107）时，控制箱（10）加载第三控制机制，基于所述第三控制机制，判断模块判断第三预设条件在第三控制机制内对应的第三控制指令，控制箱（10）发送第三控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）反向转动以驱动光伏板清扫机器人反向清扫；以及，

控制箱（10）实时通过摄像机组件（105）以获取光伏板（23）的图像，由所述控制箱（10）对所述图像进行处理，以获取光伏板（23）的清洁程度，当清洁程度满足第四预设条件时，所述控制箱（10）加载第四控制机制，基于所述第四控制机制，判断模块判断第四预设条件在第四控制机制内对应的第四控制指令，控制箱（10）发送第四控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，

控制箱（10）实时监测计数器（102）的数值，每检测到一次RFID标签（107），所述计数器（102）的数值减1，当计数器（102）的数值为0时，控制箱（10）发送第五控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；

所述上端齿轮箱（7）底部设置有挂轮（11），所述挂轮（11）通过第三电机（113）驱动；在清扫时，所述挂轮（11）的侧面与所述光伏板（23）的侧面抵接；所述下端齿轮箱（2）底部设置有下端从动轮（3），在清扫时，所述下端从动轮（3）的侧面与所述光伏板（23）的侧面抵接；所述上端齿轮箱（7）底部设置有第三电机（113），所述第三电机（113）与所述挂轮（11）轴性连接；所述第三电机（113）还与所述控制箱（10）连接，所述控制箱（10）用于控制所述第三电机（113）的启停；所述上端齿轮箱（7）和下端齿轮箱（2）底部均设置有弯折件（13），在清扫时，所述弯折件（13）的底部位于所述光伏板（23）的底部且不与所述光伏板（23）的下表面接触，避免大风天气使得光伏清扫机器人从光伏板（23）滑落；

所述支架面板（8）的一侧设置有重心偏摆装置（26），所述重心偏摆装置（26）包括三坐标移动系统（27）和重心块（41），所述重心块（41）与三坐标移动系统（27）的移动端连接，重心块（41）通过三坐标移动系统（27）进行X、Y、Z轴的移动，所述光伏清扫机器人上还设置有三维陀螺仪（43），用于获取光伏清扫机器人的倾角，并将倾角发送至控制箱（10），所述控制箱（10）基于倾角信息对所述三坐标移动系统（27）发送指令以驱动重心块（41）移动，用于补偿由于光伏清扫机器人的倾斜导致的重心偏移，以使得光伏清扫机器人对垂直于光伏板（23）的分力保持不变，进而避免光伏清扫机器人在行走时出现的打滑现象；

所述三维陀螺仪（43）通过构建学习模型获取倾角信息，所述学习模型的构建过程为：将光伏清扫机器人重心放置在初始位置，然后将光伏清扫机器人放置在一四方形平板上，且以平板的对角线、水平以及横向中心线作为固定点，用相同的弹力绳将光伏清扫机器人固定，按照设定的角度依次将四方形平板一侧倾斜，对应的记录光伏清扫机器人重心块（41）的三维坐标数据，基于三维坐标数据利用神经网络模型进行迭代训练即可得到学习模型。

2.根据权利要求1所述的一种光伏板清扫机器人，其特征在于，所述控制箱（10）内部设置有控制器（101），所述控制器（101）与所述定时器（103）连接，用于定时开启所述第一电机（111）和第二电机（112）。

3.根据权利要求2所述的一种光伏板清扫机器人，其特征在于，所述清扫机支架（1）上设置有姿态传感器（104），所述控制器（101）与姿态传感器（104）连接，用于实时获取所述光伏板清扫机器人的姿态信息，当所述姿态信息满足第一预设条件时，所述控制器（101）加载第一控制机制，基于所述第一控制机制，判断模块判断第一预设条件在第一控制机制内对应的第一控制指令，控制器（101）发送第一控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以调整光伏板清扫机器人姿态。

4.根据权利要求3所述的一种光伏板清扫机器人，其特征在于，所述控制箱（10）内部设置有图像处理模块（106），所述图像处理模块（106）的输入端与所述摄像机组件（105）连接，用于获取所述摄像机组件（105）的图像信息，所述图像处理模块（106）的输出端与所述控制器（101）连接，用于将图像处理结果发送至控制器（101），以获取光伏板（23）的清洁程度，当清洁程度满足第四预设条件时，所述控制器（101）加载第四控制机制，基于所述第四控制机制，判断模块判断第四预设条件在第四控制机制内对应的第四控制指令，控制器（101）发送第四控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

5.根据权利要求4所述的一种光伏板清扫机器人，其特征在于，所述控制箱（10）内部设置有电池电量检测模块（110），所述电池电量检测模块（110）一端与所述电源模块（109）连接，用于实时检测电源模块（109）的剩余电量，所述电池电量检测模块（110）另一端与所述控制器（101）连接，用于将所述剩余电量发送至所述控制器（101）；当检测到剩余电量满足第二预设条件时，所述控制器（101）加载第二控制机制，基于所述第二控制机制，判断模块判断第二预设条件在第二控制机制内对应的第二控制指令，控制器（101）发送第二控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

6.根据权利要求5所述的一种光伏板清扫机器人，其特征在于，所述控制箱（10）内部设置有RFID读卡器（108），所述控制器（101）与所述RFID读卡器（108）连接；

所述RFID读卡器（108）用于检测所述RFID标签（107），并将检测结果发送至所述控制器（101）；所述控制器（101）检测到RFID标签（107）时，控制器（101）加载第三控制机制，基于所述第三控制机制，判断模块判断第三预设条件在第三控制机制内对应的第三控制指令，控制器（101）发送第三控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）反向转动以驱动光伏板清扫机器人反向清扫。

7.根据权利要求6所述的一种光伏板清扫机器人，其特征在于，所述计数器（102）与所述控制器（101）连接，所述RFID读卡器（108）每检测到一次RFID标签（107），所述计数器（102）的数值减1，当计数器（102）的数值为0时，控制器（101）发送第五控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以驱动光伏板清扫机器人返回停机架。

8.根据权利要求1所述的一种光伏板清扫机器人，其特征在于，所述上端齿轮箱（7）和下端齿轮箱（2）的结构相同；

所述上端齿轮箱（7）和下端齿轮箱（2）内部均设置有传动轴（14）、第一齿轮（15）、第二齿轮（16）、第三齿轮（17）、第四齿轮（18）、第五齿轮（19）、第六齿轮（20）和第七齿轮（21）；

所述第一电机（111）/第二电机（112）与所述传动轴（14）轴性连接，用于驱动所述传动轴（14）转动，所述第一齿轮（15）和第二齿轮（16）与所述传动轴（14）过盈配合连接；

所述第三齿轮（17）和第五齿轮（19）位于所述第一齿轮（15）的两侧，且与所述第一齿轮（15）啮合连接；

所述第六齿轮（20）设置在所述第五齿轮（19）底部，且与所述第五齿轮（19）啮合连接，用于驱动一组所述下端驱动轮（4）；

所述第七齿轮（21）设置在所述第三齿轮（17）底部，且与所述第三齿轮（17）啮合连接，用于驱动另一组所述下端驱动轮（4）；

所述第四齿轮（18）位于所述第一齿轮（15）底部，且与所述第一齿轮（15）啮合连接，用于驱动所述毛刷辊（5）；

所述第四齿轮（18）、第六齿轮（20）和第七齿轮（21）内部均设置有转轴（24），所述转轴（24）与所述第四齿轮（18）、第六齿轮（20）和第七齿轮（21）分别通过轴承（25）连接。

9.一种光伏板清扫机器人的智能动态控制方法，其特征在于，应用权利要求1-8任一所述的光伏板清扫机器人，包括：将所述控制箱（10）分别与所述第一电机（111）和第二电机（112）信号连接，所述控制箱（10）内部设置有定时器（103），用于定时启动所述第一电机（111）和第二电机（112），光伏板清扫机器人在清扫时，所述控制箱（10）实时获取光伏板清扫机器人姿态信息，当所述姿态信息满足第一预设条件时，所述控制箱（10）加载第一控制机制，基于所述第一控制机制，判断模块判断第一预设条件在第一控制机制内对应的第一控制指令，控制箱（10）发送第一控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以调整光伏板清扫机器人姿态；以及，

控制箱（10）实时监测电源模块（109）电量信息，当检测到剩余电量满足第二预设条件时，所述控制箱（10）加载第二控制机制，基于所述第二控制机制，判断模块判断第二预设条件在第二控制机制内对应的第二控制指令，控制箱（10）发送第二控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，

控制箱（10）实时监测位于所述光伏板（23）两端的RFID标签（107），所述控制箱（10）检测到RFID标签（107）时，控制箱（10）加载第三控制机制，基于所述第三控制机制，判断模块判断第三预设条件在第三控制机制内对应的第三控制指令，控制箱（10）发送第三控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）反向转动以驱动光伏板清扫机器人反向清扫；以及，

控制箱（10）实时通过摄像机组件（105）以获取光伏板（23）的图像，由所述控制箱（10）对所述图像进行处理，以获取光伏板（23）的清洁程度，当清洁程度满足第四预设条件时，所述控制箱（10）加载第四控制机制，基于所述第四控制机制，判断模块判断第四预设条件在第四控制机制内对应的第四控制指令，控制箱（10）发送第四控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，

控制箱（10）实时监测计数器（102）的数值，每检测到一次RFID标签（107），所述计数器（102）的数值减1，当计数器（102）的数值为0时，控制箱（10）发送第五控制指令分别驱动第一电机（111）和第二电机（112）以驱动光伏板清扫机器人返回停机架；以及，

所述控制箱（10）基于倾角信息对所述三坐标移动系统（27）发送指令以驱动重心块（41）移动，用于补偿由于光伏清扫机器人的倾斜导致的重心偏移，以使得光伏清扫机器人对垂直于光伏板（23）的分力保持不变，进而避免光伏清扫机器人在行走时出现的打滑现象；

所述三维陀螺仪（43）通过构建学习模型获取倾角信息，所述学习模型的构建过程为：将光伏清扫机器人重心放置在初始位置，然后将光伏清扫机器人放置在一四方形平板上，且以平板的对角线、水平以及横向中心线作为固定点，用相同的弹力绳将光伏清扫机器人固定，按照设定的角度依次将四方形平板一侧倾斜，对应的记录光伏清扫机器人重心块（41）的三维坐标数据，基于三维坐标数据利用神经网络模型进行迭代训练即可得到学习模型。