CN117013950A - 一种用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，包括履带式行走机构、清扫机构、机械臂传动机构、吸尘机构和双目摄像采集件；清扫机构通过机械臂传动机构安装在履带式行走机构上，清扫机构具有接触部用于对光伏板表面进行接触式清扫，机械臂传动机构用于调整所述清扫机构相对光伏板的位置使清扫机构的接触部与光伏板表面接触；吸尘机构的入料口位于所述清扫机构上并用于吸附被所述清扫机构扬起的灰尘。本发明中，通过清扫机构对光伏板的表面进行灰尘清扫同时通过吸尘机构吸附清扫过程中被扬起的灰尘进一步增大除尘效果；通过双目摄像采集件采集光伏板照片来光伏组件缺陷检测的巡检功能。

Description

一种用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人

技术领域

本发明涉及光伏板清洁技术领域，尤其涉及一种用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人。

背景技术

太阳能光伏作为一种可再生清洁能源，已经成为当今能源变革中的重要力量。随着光伏板使用时间的积累，太阳能光伏板表面容易积累风沙、灰尘等污垢。不仅降低了光伏板的光电转换效率，最高可导致光伏板组件转化效率降低40％-60％，造成巨大的损失；而且容易形成“热岛效应”，导致光伏板局部发热而损坏。所以科学而专业的监测和清洁等维护作业成为了光伏产业发展的必然要求。

我国西北五省的光伏装机量达到85％，但这些地区恰好是风沙量大，干旱少水。同时地区地表土质松软，崎岖不平，光伏组件排排之间连接不起来，多为孤岛方式。

目前光伏电站清洗市场主要采用人工或者第三方团队进行清洗的模式，其清洗效率低，价格昂贵，耗水量高，极大的增加了光伏电站的运维成本。

市面上仅有的光伏板清洁机器人品种单一，功能单一。要么就是需要配备喷水装置才能完成清扫任务；要么无法兼容不同高度的光伏板组件；要么就是采用轨道式机器人或者爬行机器人，无法满足大面积光伏组件需求；要么就是无法保障在清洗过程中光伏板组件的安全；要么就是只具备巡检功能而没有清扫功能。且现有的清扫机器人清扫范围小，不满足主要场站的清洁效率和频次。

所以市面上没有一款高效、专业的清洗机器人满足大西北复杂工况的光伏板场站的光伏板清扫需求。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人。

本发明提出的一种用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，包括履带式行走机构、清扫机构、机械臂传动机构、吸尘机构和双目(可见光和红外)摄像采集件，其中：

需要说明的是，该履带式行走机构和现有的履带式行走机构一样包括底盘、履带和驱动机构，通过驱动机构驱动与履带连接的轮转动进而带动履带在地面上移动，进而可以在路况复杂的路面行走，比如沙漠、戈壁等土质松软的路面；

所述清扫机构通过机械臂传动机构安装在履带式行走机构上，所述清扫机构具有接触部用于对光伏板表面进行接触式清扫，所述机械臂传动机构用于调整所述清扫机构相对光伏板的位置使清扫机构的接触部与光伏板表面接触；

所述吸尘机构的入料口位于所述清扫机构上并用于吸附被所述清扫机构扬起的灰尘；

双目摄像采集件安装在机械臂传动机构上并用于对光伏板进行图像采集。

优选地，所述清扫机构包括清扫架，所述清扫架上转动安装有转轴，所述转轴的外部设有清扫刷，所述清扫刷远离所述转轴的一端为清扫机构的接触部，所述清扫刷呈螺旋状分布在所述转轴上。

优选地，所述转轴具有沿其轴线方向的连通孔，所述转轴的外壁上开有与连通孔连通的吸附孔，所述吸附孔为所述吸尘机构的入料口。

优选地，所述清扫架上设有用于检测所述清扫机构相对光伏板位置的传感器。

优选地，所述传感器包括距离传感器和倾角传感器，所述距离传感器用于检测所述清扫机构到所述光伏板的距离，所述倾角传感器用于检测所述清扫机构与光伏板之间的角度。

优选地，所述机械臂传动机构包括安装在所述履带式行走机构上的安装座、大臂和小臂，所述大臂横向转动安装在所述安装座上，且所述大臂与所述安装座之间设有用于调整所述大臂相对所述安装座角度的第一伸缩件，所述小臂横向转动安装在所述大臂远离所述安装座的一端，所述小臂与所述大臂之间安装有用于调整所述小臂相对所述大臂角度的第二伸缩件，所述清扫机构安装在所述小臂远离所述大臂的一端。

优选地，所述小臂包括固定臂和伸缩臂，所述固定臂与所述大臂转动安装，且所述第二伸缩件与所述固定臂连接，所述伸缩臂沿所述固定臂的长度方向滑动安装在所述固定臂上，所述固定臂和所述伸缩臂之间还设有用于调节所述伸缩臂在所述固定臂上位置的第三伸缩件，所述清扫机构安装在所述伸缩臂远离所述固定臂的一端。

优选地，所述伸缩臂上还设有安装延伸板，所述第三伸缩件的伸缩端与安装延伸板连接；

还包括安装板，所述安装板的下端横向转动安装在所述伸缩臂上，所述安装板的上端横向转动安装有上连杆，所述上连杆的另一端横向转动安装有侧连杆，所述侧连杆的下端与所述伸缩臂横向转动连接，还包括第四伸缩件，所述第四伸缩件横向转动安装在所述安装延伸板上，所述第四伸缩件的伸缩端与连接所述上连杆和侧连杆的轴横向转动连接，所述清扫机构安装在所述安装板上；当检测到光伏板到清扫机构距离较小时，可以通过第四伸缩件伸缩进而带动清扫机构快速动作避免清扫机构与光伏板碰撞。

优选地，所述双目摄像采集件安装在所述小臂靠近所述大臂的上端，双目摄像采集件可以为双目摄像头，双目摄像采集件设置在小臂的上方对清扫结束的光伏板进行图像采集进而便于观察、判断光伏板是否清洁干净和光伏组件缺陷检测。

优选地，所述安装座竖向转动安装在所述履带式行走机构上，当其中一排光伏板清扫干净后，可以通过转动安装座使清扫机构转动180°进而对机器人另一侧的光伏板进行清扫。

本发明中，所提出的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，通过履带式行走机构的设置进而不便于该机器人行走在沙地或情况比较复杂的地面上；

通过清扫机构对光伏板的表面进行灰尘清扫同时通过吸尘机构吸附清扫过程中被扬起的灰尘进一步增大除尘效果；

通过机械臂传动机构的设置便于调整清扫机构相对光伏板的角度避免清扫机构破坏光伏板的基础上保证清扫机构对光伏板的清扫，以适应大西北复杂工况的光伏板场站；

另外清扫机构沿着光伏板一排一排的清扫，在清扫过程中该清扫机器人沿光伏板的长度方移动，增大清扫效率；且通过机械臂传动机构的设置可以在清扫过程中高低起伏的光伏组件进行清扫；

通过双目摄像采集件采集光伏板照片来光伏组件缺陷检测的巡检功能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明清扫机构结构示意图；

图3为本发明清扫机构去除部分外罩后结构示意图；

图4为本发明一些实施例中清扫刷与转轴连接结构示意图；

图5为本发明机械臂传动机构结构示意图；

图6为本发明小臂的伸缩臂处于收缩状态时结构示意图；

图7为本发明小臂的伸缩臂处于伸长状态时结构示意图；

图8为本发明清扫光伏板时结构示意图；

图9为本发明调节板和清扫架连接结构示意图；

图中：1、履带式行走机构；2、机械臂传动机构；20、安装座；21、大臂；22、小臂；220、固定臂；221、伸缩臂；222、第三伸缩件；223、安装延伸板；23、第一伸缩件；24、第二伸缩件；3、清扫机构；30、清扫架；31、转轴；310、连通孔；311、吸附孔；32、清扫刷；320、安装轴；321、刷毛；33、罩板；4、距离传感器；5、倾角传感器；6、安装板；7、上连杆；8、侧连杆；9、第四伸缩件；10、调节板；11、调节杆；12、调节块；13、双目摄像采集件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解对本发明的限制。

如图1-图7所示的一种用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，包括履带式行走机构1、清扫机构3、机械臂传动机构2、双目摄像采集件13和吸尘机构，其中：

需要说明的是，该履带式行走机构1和现有的履带式行走机构1一样包括底盘、履带和驱动机构，通过驱动机构驱动与履带连接的轮转动进而带动履带在地面上移动，进而可以在路况复杂的路面行走，比如沙漠、戈壁等土质松软的路面，进而更适应大西北复杂的工况；

清扫机构3通过机械臂传动机构2安装在履带式行走机构1上，清扫机构3具有接触部用于对光伏板表面进行接触式清扫，机械臂传动机构2用于调整清扫机构3相对光伏板的位置使清扫机构3的接触部与光伏板表面接触，需要说明的是该清扫机构3可以为现有技术中的清洁滚动刷；

吸尘机构的入料口位于清扫机构3上并用于吸附被清扫机构3扬起的灰尘，和现有的吸尘机构相似，吸尘机构包括负压机以及与负压机连接的管路；

双目摄像采集件13安装在机械臂传动机构2上并用于对光伏板进行图像采集。

如图8所示，在工作过程中，履带式行走机构1带动清扫机构3在光伏板的一侧行走，该清扫机构3的长度等于光伏板的宽度，进而在行走过程中，清扫机构3的接触部与光伏板的表面接触进而实现对光伏板接触式清扫，优选地，该清扫机构3的接触部可以相对光伏板转动进而增大清扫效率，实现对光伏板表面的尘土进行清扫，通过吸尘机构将清扫过程中的扬尘吸附增大清扫效果和清扫效率；且通过双目摄像采集件13对光伏板的上表面进行图像采集。

如图2、图3所示，优选地，清扫机构3包括清扫架30，清扫架30上转动安装有转轴31，转轴31的外部设有清扫刷32，清扫刷32远离转轴31的一端为清扫机构3的接触部，清扫刷32呈螺旋状分布在转轴31上，转轴31的轴线与清扫机构3相对小臂转动的轴线垂直。

在一些实施例中优选地，如图4所示，清扫刷32包括安装轴320和刷毛321，安装轴320沿转轴31的径向转动安装在转轴31安装轴320上，刷毛321安装在安装轴320远离转轴31的一端，且刷毛321设有很多根，清扫刷32设有多组，多组清扫刷32呈螺旋状分布在转轴31的外侧。

优选地，转轴31具有沿其轴线方向的连通孔310，转轴31的外壁上开有与连通孔310连通的吸附孔311，吸附孔311为吸尘机构的入料口，吸附孔311设有多个，多个吸附孔311也沿螺旋状分布在转轴31上，且吸附孔311位于清扫刷32的一侧，和现有技术相同的是，该吸附机构包括负压管和抽风机，抽风机与负压管连接，负压管与连通孔310连通，在工作过程中吸附机构通过吸附孔311将清扫刷32清扫下的扬尘吸附。

优选地，如图2所示，该清扫架30的外侧设有罩板33，罩板33和光伏板之间形成清扫空间，清扫机构3的转轴31和清扫刷32位于该清扫空间。

优选地，清扫架30上设有用于检测清扫机构3相对光伏板位置的传感器，优选地，传感器包括距离传感器4和倾角传感器5，距离传感器4用于检测清扫机构3到光伏板的距离，倾角传感器5用于检测清扫机构3与光伏板之间的角度，具体地检测转轴31与光伏板之间的角度，通过控制机械臂传动机构2调节使转轴31与光伏板平行，通过设置倾角传感器5和距离传感器4进而保证在清扫过程中该清扫机构3能够更好地对光伏板表面进行清扫。

如图5所示，优选地，机械臂传动机构2包括安装在履带式行走机构1上的安装座20、大臂21和小臂22，大臂21横向转动安装在安装座20上，大臂21相对安装座20转动的轴线与清扫机构3相对机械臂传动机构2转动的轴线平行，且大臂21与安装座20之间设有用于调整大臂21相对安装座20角度的第一伸缩件23，小臂22横向转动安装在大臂21远离安装座20的一端，小臂22与大臂21之间安装有用于调整小臂22相对大臂21角度的第二伸缩件24，清扫机构3安装在小臂22远离大臂21的一端；

具体地，如图所示，大臂21外设有固定环，第一伸缩件23远离安装座20的一端与固定环转动连接，第二伸缩件24远离小臂22的一端与固定环转动连接，且第一伸缩件23和第二伸缩件24相对安装座20、大臂21和小臂22转动的轴线均与清扫机构3相对小臂22转动的轴线平行；

需要说明的是，该第一伸缩件23和第二伸缩件24可以为现有技术中的电缸或油缸。

如图6、图7所示，优选地，小臂22包括固定臂220和伸缩臂221，固定臂220与大臂21转动安装，且第二伸缩件24与固定臂220连接，伸缩臂221沿固定臂的长度方向滑动安装在固定臂220上，固定臂220和伸缩臂221之间还设有用于调节伸缩臂221在固定臂220上位置的第三伸缩件222，清扫机构3安装在伸缩臂221远离固定臂220的一端。

具体地，所述伸缩臂上还设有安装延伸板223，第三伸缩件222的伸缩端与安装延伸板223横向转动连接；

还包括安装板6，安装板6的下端横向转动安装在伸缩臂221上，安装板6的上端横向转动安装有上连杆7，上连杆7的另一端横向转动安装有侧连杆8，侧连杆8的下端与伸缩臂221横向转动连接，且安装延伸板223远离固定臂220的部分横向转动连接有第四伸缩件9，第四伸缩件9的伸缩端与连接上连杆7和侧连杆8的轴横向转动连接，清扫机构3安装在安装板6上；当检测到光伏板到清扫机构3距离较小时，可以通过第四伸缩件9伸缩进而带动清扫机构3快速动作避免清扫机构3与光伏板碰撞，且可以通过第四伸缩件9伸缩调节清扫机构3中转轴31的轴线与光伏板平行；

如图所示，该上连杆7和侧连杆8均分布设有两根，一根上连杆7和一根侧连杆8连接，另一根上连杆7和另一根上连杆8连接，且连接上连杆7和侧连杆8的轴也连接另一根上连杆7和侧连杆8，第四伸缩件9的伸缩端与该轴转动连接；

具体地，如图2、图3、图9所示，还包括调节板10，清扫机构3的清扫架30的中部横向转动安装在调节板10上，且调节板10的与清扫架30之间还设有调节杆11，调节杆11为螺杆，螺杆的一端转动安装在调节块12上，况且调节块12横向转动安装在清扫架30上，螺杆的另一端通过螺纹方式安装在调节板10上，调节板10固定在安装板6上，进而便于手动调节转轴31相对安装板6的角度进而便于调节清扫机构3相对光伏板的角度。

优选地，双目摄像采集件13安装在小臂22靠近大臂21的上端，双目摄像采集件13设置在小臂22的上方对清扫结束的光伏板进行图像采集进而便于观察、判断光伏板是否清洁干净，双目摄像采集件13可以为现有技术中的双目摄像头，且便于巡检。

优选地，安装座20竖向转动安装在履带式行走机构1上，当其中一排光伏板清扫干净后，可以通过转动安装座20使清扫机构3转动180°进而对机器人另一侧的光伏板进行清扫，具体地还包括驱动该安装座20相对履带式行走机构1转动的驱动件，该驱动件可以为现有技术中的电机。

本发明中，所提出的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，通过履带式行走机构1的设置进而不便于该机器人行走在沙地或情况比较复杂的地面上；

通过清扫机构3对光伏板的表面进行灰尘清扫同时通过吸尘机构吸附清扫过程中被扬起的灰尘进一步增大除尘效果，功能全面，适应性强；

通过机械臂传动机构2的设置便于调整清扫机构3相对光伏板的角度避免清扫机构3破坏光伏板的基础上保证清扫机构3对光伏板的清扫，以适应大西北复杂工况的光伏板场站；

通过清扫架30上用于检测清扫机构3相对光伏板位置的传感器便于调整该清扫机构3相对光伏板的角度，增大避障安全功能，在完成了光伏板清扫任务的同时，能够有效保证光伏板的安全；

另外清扫机构3沿着光伏板一排一排的清扫，在清扫过程中该清扫机器人沿光伏板的长度方移动，增大清扫效率；且通过机械臂传动机构2的设置可以在清扫过程中高低起伏的光伏组件进行清扫；

另外通过双目摄像采集件13可以检测清扫完后的光伏板是否清扫干净。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，其特征在于，包括履带式行走机构(1)、清扫机构(3)、机械臂传动机构(2)、吸尘机构和双目摄像采集件(13)，其中：

所述清扫机构(3)通过所述机械臂传动机构(2)安装在所述履带式行走机构(1)上，所述清扫机构(3)具有接触部用于对光伏板表面进行接触式清扫，所述机械臂传动机构(2)用于调整所述清扫机构(3)相对光伏板的位置使清扫机构(3)的接触部与光伏板表面接触；

所述吸尘机构的入料口位于所述清扫机构(3)上并用于吸附被所述清扫机构(3)扬起的灰尘；

双目摄像采集件(13)安装在机械臂传动机构(2)上并用于对光伏板进行图像采集。

2.根据权利要求1所述的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，其特征在于，所述清扫机构(3)包括清扫架(30)，所述清扫架(30)上转动安装有转轴(31)，所述转轴(31)的外部设有清扫刷(32)，所述清扫刷(32)远离所述转轴(31)的一端为清扫机构(3)的接触部，所述清扫刷(32)呈螺旋状分布在所述转轴(31)上。

3.根据权利要求2所述的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，其特征在于，所述转轴(31)具有沿其轴线方向的连通孔(310)，所述转轴(31)的外壁上开有与连通孔(310)连通的吸附孔(311)，所述吸附孔(311)为所述吸尘机构的入料口。

4.根据权利要求2所述的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，其特征在于，所述清扫架(30)上设有用于检测所述清扫机构(3)相对光伏板位置的传感器。

5.根据权利要求4所述的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，其特征在于，所述传感器包括距离传感器(4)和倾角传感器(5)，所述距离传感器(4)用于检测所述清扫机构(3)到所述光伏板的距离，所述倾角传感器(5)用于检测所述清扫机构(3)与光伏板之间的角度。

6.根据权利要求1所述的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，其特征在于，所述机械臂传动机构(2)包括安装在所述履带式行走机构(1)上的安装座(20)，所述安装座(20)上横向转动安装有大臂(21)，且所述大臂(21)与所述安装座(20)之间设有用于调整所述大臂(21)相对所述安装座(20)角度的第一伸缩件(23)，所述大臂(21)远离所述安装座(20)的一端横向转动安装有小臂(22)，所述小臂(22)与所述大臂(21)之间安装有用于调整所述小臂(22)相对所述大臂(21)角度的第二伸缩件(24)，所述清扫机构(3)安装在所述小臂(22)远离所述大臂(21)的一端。

7.根据权利要求6所述的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，其特征在于，所述小臂(22)包括固定臂(220)和伸缩臂(221)，所述固定臂(220)与所述大臂(21)转动安装，且所述第二伸缩件(24)与所述固定臂(220)连接，所述伸缩臂(221)沿所述固定臂的长度方向滑动安装在所述固定臂(220)上，所述固定臂(220)和所述伸缩臂(221)之间还设有用于调节所述伸缩臂(221)在所述固定臂(220)上位置的第三伸缩件(222)，所述清扫机构(3)安装在所述伸缩臂(221)远离所述固定臂(220)的一端。

8.根据权利要求7所述的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，其特征在于，所述伸缩臂上还设有安装延伸板(223)，所述第三伸缩件(222)的伸缩端与安装延伸板(223)连接；

还包括安装板(6)，所述安装板(6)的下端横向转动安装在所述伸缩臂(221)上，所述安装板(6)的上端横向转动安装有上连杆(7)，所述上连杆(7)的另一端横向转动安装有侧连杆(8)，所述侧连杆(8)的下端与所述伸缩臂(221)横向转动连接，还包括第四伸缩件(9)，所述第四伸缩件(9)横向转动安装在所述安装延伸板(223)上，所述第四伸缩件(9)的伸缩端与连接所述上连杆(7)和侧连杆(8)的轴横向转动连接，所述清扫机构(3)安装在所述安装板(6)上。

9.根据权利要求6所述的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，其特征在于，所述双目摄像采集件(13)安装在所述小臂(22)靠近所述大臂(21)的上端。

10.根据权利要求6所述的用于光伏板巡检与清扫的清洁机器人，其特征在于，所述安装座(20)竖向转动安装在所述履带式行走机构(1)上。