CN207691747U - 太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人 - Google Patents

Abstract

太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人，包括机械运动装置、摄像头观察装置、太阳能光伏电池供电装置和远程控制模块的路灯光伏电池清洁机器人，主要用于路灯光伏电池、太阳广告灯箱以及在城市内利用太阳能光伏发电且电池位置较高的光伏电池的清洁。其特征是以四轴飞行器作为搭载平台，飞行器搭载清洁装置，运用ZigBee转Wi‑Fi技术远程智能控制机器人完成太阳能光伏电池的清洁任务。清洁装置是由电机带动丝杠螺母传动实现清洁头的左右移动，电机带动旋转软刷在光伏电池表面进行高频旋转，完成电池表面的清洁。

Description

太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人

技术领域

本实用新型涉及太阳能路灯光伏电池清洁技术，尤其可用于城市和郊区道路两侧的太阳能路灯光伏电池和太阳能广告灯箱的光伏电池清洁上，属于城市公共卫生保洁类设备。

背景技术

随着国家对环保问题的大力支持，清洁能源的使用已经成为一个热点，太阳能作为一种清洁能源，已经很快融入人们的生活了，太阳能光伏电池是人类利用太阳能的最早的水平。它就是一种将太阳能转化为电能并储存下来的设备。在城市中，太阳能光伏电池被作大部分为路灯的电源，由于城市道路复杂的交通环境以及自然环境，使得太阳能光伏电池表面落尘后大大降级发电效率，怎么清洁光伏电池是我们面临的主要问题。

当前太阳能光伏电池清洁的主要方式分为人工水洗和工业清洁设备冲洗，但带来的新问题更让人困惑。

（1）人工水洗工作效率太低，要保证所有光伏电池时刻保持清洁，需要清洁工人不间断工作，而且在城市复杂的交通环境中，清洁工作会带来诸如妨碍通行，安全隐患等一系列问题。

（2）工业清洁设备不适合在城市太阳能路灯光伏电池上使用。工业清洁光伏电池的方法一般是采用高压水枪进行冲洗，但是，对于小块的路灯光伏电池并不适用，并且，高压水枪会导致的电池短路，造成发电效率降低。更为头痛的是冬季使用高压水枪产生的冰层会严重弱化光学效应。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人。

本实用新型是太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人，以四旋翼飞行器为载体，包括太阳能光伏电池清洁机构、机械运动机构、摄像头观察装置、太阳能光伏电池供电装置和远程控制模块，两对正反螺旋桨1装在四个第一电机5上，加装光伏电池2、惯性导航模块3、GPS定位系统4共同安装在铝合金机架上，构成四旋翼飞行器载体；加强筋6安装在两个清洗架立梁14之间，联轴器15安装在第一舵机7的清洗架横梁13的小轴上，构成机械传动机构；清洁头9安装在工作台22上，联轴器19将第二电机21输出轴与丝杠20连接在一起；第二舵机16安装在第二舵机固定架17，第二舵机固定架17装在清洗架立梁14上，构成太阳能光伏电池清洁机构；在四旋翼飞行器载体与其他部分连接处装有摄像头，构成摄像头观察装置；在四旋翼飞行器载体的顶部，装有太阳能光伏电池2，太阳能光伏电池2与12V蓄电池相连接，构成太阳能光伏电池供电装置；远程控制模块由手机APP连接机身Wi-Fi，通过ZigBee转Wi-Fi模块控制继电器，控制第二电机21、第一舵机7和第二舵机16。

本实用新型的有益之处是：本实用新型主要针对路灯光伏电池、太阳广告灯箱以及在城市内利用太阳能光伏发电且电池位置较高的光伏电池的清洁，清洁过程仅需两人即可轻松完成操作，本产品带有随机视觉器，清洁过程完全在地面操作监控下操作，整机采用电力驱动节能环保，飞行清洁成本低廉。

附图说明

图1 太阳能路灯光伏电池清洁机器人整体结构图，图2 太阳能路灯光伏电池清洁机器人清洁装置装配图，图3 太阳能路灯光伏电池清洁机器人清洁架收放结构局部放大图，图4 太阳能路灯光伏电池清洁机器人清洁头三自由度运动装置示意图，图5太阳能路灯光伏电池清洁机器人电气控制总体设计示意图，图6 太阳能路灯光伏电池清洁机器人下位机控制流程示意图，附图标记及对应名称为：螺旋桨1，光伏电池2，惯性导航模块3，GPS定位系统4，第一电机5，加强筋6，第一舵机7，转轴8，清洁头9，螺母10，连接架11，第二电机12，清洗架横梁13，清洗架立梁14，联轴器15，第二舵机16，第二舵机固定架17，第一舵机固定架18，联轴器19，丝杠20，第二电机21，工作台22。

具体实施方式

如图1~图5所示，太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人，以四旋翼飞行器为载体，包括太阳能光伏电池清洁机构、机械运动机构、摄像头观察装置、太阳能光伏电池供电装置和远程控制模块，两对正反螺旋桨1装在四个第一电机5上，加装光伏电池2、惯性导航模块3、GPS定位系统4共同安装在铝合金机架上，构成四旋翼飞行器载体；加强筋6安装在两个清洗架立梁14之间，联轴器15安装在第一舵机7的清洗架横梁13的小轴上，构成机械传动机构；清洁头9安装在工作台22上，联轴器19将第二电机（21）输出轴与丝杠20连接在一起；第二舵机16安装在第二舵机固定架17，第二舵机固定架17装在清洗架立梁14上，构成太阳能光伏电池清洁机构；在四旋翼飞行器载体与其他部分连接处装有摄像头，构成摄像头观察装置；在四旋翼飞行器载体的顶部，装有太阳能光伏电池2，太阳能光伏电池2与12V蓄电池相连接，构成太阳能光伏电池供电装置；远程控制模块由手机APP连接机身Wi-Fi，通过ZigBee转Wi-Fi模块控制继电器，控制第二电机21、第一舵机7和第二舵机16。

如图1所示，所述四旋翼飞行器载体是微型飞行器的一种，其机身采用铝合金方管制成，加装GPS定位系统4，对角电机轴距500mm，螺旋桨桨矩为10英寸，其供电方式为太阳能光伏电池2为蓄电池充电，蓄电池为四旋翼飞行器载体供电。

如图2所示，所述机械传动机构采用第二舵机16与联轴器15相连，联轴器15另一端与固定连接在清洗架横梁13上的小轴相连，小轴与清洗架横梁13为同轴装配。

如图1~图4所示，所述太阳能光伏电池清洁机构中，第二电机12与丝杠20螺母机构用联轴器连接，工作台22与丝杠20螺母机构中的螺母固定在一起；装有旋转软刷的第二电机21与工作台22连接在一起；清洁头9由第二电机21输出轴上加装旋转软刷组成；清洁头的俯仰是由装在清洁架立梁14上的第一舵机7完成，第一舵机7的输出轴与太阳能光伏电池清洁机构用联轴器连接。

如图1、图2所示，所述摄像头观察装置在四旋翼飞行器与清洁架之间的连接架11处的支撑架上配备高清摄像头。

如图1所示，本实用新型所述四旋翼飞行器，四旋翼飞行器是微型飞行器的一种，也是一种智能机器人。它利用有四个旋翼作为飞行引擎来进行空中飞行，其机身采用10*10mm铝合金方管制成，加装GPS定位系统4，尺寸较小、重量较轻，能够携带一定的任务载荷，具备自主导航飞行能力。在复杂、危险的环境下完成特定的飞行任务。可通过电子遥控器控制其自由飞行。

如图1、图2所示，采用舵机传动机构完成清洁装置的收放以及适应不同角度的清洁，第二舵机16带动装在清洁架上的固定小轴，轴不动，第二舵机16机身转动带动清洁架子收放，调整角度。

如图1、图2所示，所述太阳能光伏电池清洁机构，由12V的第二电机12带动丝杠20螺母机构的工作台22左右移动，实现清洁头9的左右移动，适应一些难以清洁的边边角角。清洁头9是由第二电机21带动旋转软刷清洁光伏电池。清洁头9的俯仰是由一个舵机带动清洁头9支架做180度来回旋转，适应不同角度的清洁。

所述摄像头观察装置，其特征是：前端配备高清摄像监控装置，拍摄的数据通过无线通讯模块实时返回前端画面到地面显示器上，以实现远程监视功能。此装置是为了更好的控制飞行器，远程操控时可以观察周围环境。该装置同时配备大容量存储器，可以对画面进行实时存取，能够满足1小时以上的视屏容量，以便后续的调用和研究。

如图5、图6所示，所述远程数据传输，采用ZigBee转Wi-Fi远程数据传输模块将控制信号从手机软件发出的操作指令传输给装在飞行器上的控制系统，控制系统做出相应的响应控制清洁装置的运行。实现清洁装置的精准操作。

如图1所示为太阳能路灯光伏电池清洁机器人整体结构图，采用两个相互平行的横梁将清洁架与四旋翼飞行器载体连在一起，如图2所示，既起到连接与固定作用，还可调节四旋翼飞行器载体整体载重的分布。运用一根转轴将相互垂直的三根梁清洗架横梁13连在一起，起到固定作用与收放清洁架的作用，转轴的一端与方梁装在一起，用紧定螺钉固定在一起，另一端与联轴器15装在一起，联轴器将转轴与第二舵机16连在一起，如图3，当舵机的轴转动时，由于联轴器的另一端的转轴不与横梁之间发生转动，导致第二舵机16机身发生转动，带动清洁架作旋转运动，如图2所示，完成清洁架的收放动作。

所述太阳能路灯光伏电池清洁机器人清洁头9采用两页式毛刷头，由一个12V交流第二电机21直接带动，通过电机的高速旋转带动清洁头清洁光伏电池，第二电机21的交变转速使一些顽固污渍得以彻底的清洁。

本实用新型的工作过程为：所述太阳能路灯光伏电池清洁机器人四旋翼飞行器载体是在一般飞行器的基础上，搭载了摄像头，可将清洁的画面实时的传输回来。以便于操作者更方便的操作。飞行器的电源由一块直流蓄电电池提供，飞行器的顶部装有一块太阳能光伏电池2，可以在飞行的时候实时为飞行器电源电池充电。搭载平台四旋翼飞行器是在它的四个角上各装有一个螺旋桨1，由第一电机5分别带动来提供动力，叶片可以正转，也可以反转。为了保持飞行器的稳定飞行，在四旋翼飞行器上装有3个方向的陀螺仪和三轴加速度传感器组成惯性导航模块3，它还通过电子调控器来保证其快速飞行。

所述太阳能路灯光伏电池清洁机器人的电气控制主要完成机器的指令接受,实现清洁动作。主控制系统由当前比较先进的上位机控制面板及ZigBee转Wi-Fi模块组成，通过互联网技术ZigBee转Wi-Fi模块将信息传送手机上，再显示在手机APP上，进行清洁操作。上位机是由安卓软件编写的控制界面。所述上位机主要可完成状态显示，图像显示，实时画面传输，远程操作等相关功能。

所述太阳能路灯光伏电池清洁机器人的电气控制的下位机主要控制流程图如图6。当用户按下控制APP上的相应的按钮时，则驱动主芯片再将开始信号分别发送至各芯片，芯片发出信号提示相应功能，控制相应的电器元件工作。通过ZigBee转Wi-Fi模块将信息传送手机上，再显示在手机APP的控制面板上，进行操作。完成一次清洁工作。

Claims (5)

1.太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人，以四旋翼飞行器为载体，包括太阳能光伏电池清洁机构、机械运动机构、摄像头观察装置、太阳能光伏电池供电装置和远程控制模块，其特征是：两对正反螺旋桨（1）装在四个第一电机（5）上，加装光伏电池（2）、惯性导航模块（3）、GPS定位系统（4）共同安装在铝合金机架上，构成四旋翼飞行器载体；加强筋（6）安装在两个清洗架立梁（14）之间，联轴器（15）安装在第一舵机（7）的清洗架横梁（13）的小轴上，构成机械传动机构；清洁头（9）安装在工作台（22）上，联轴器（19）将第二电机（21）输出轴与丝杠（20）连接在一起；第二舵机（16）安装在第二舵机固定架（17），第二舵机固定架（17）装在清洗架立梁（14）上，构成太阳能光伏电池清洁机构；在四旋翼飞行器载体与其他部分连接处装有摄像头，构成摄像头观察装置；在四旋翼飞行器载体的顶部，装有太阳能光伏电池（2），太阳能光伏电池（2）与12V蓄电池相连接，构成太阳能光伏电池供电装置；远程控制模块由手机APP连接机身Wi-Fi，通过ZigBee转Wi-Fi模块控制继电器，控制第二电机（21）、第一舵机（7）和第二舵机（16）。

2.根据权利要求1所述太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人，其特征是：所述四旋翼飞行器载体是微型飞行器的一种，其机身采用铝合金方管制成，加装GPS定位系统（4），对角电机轴距500mm，螺旋桨桨矩为10英寸，其供电方式为太阳能光伏电池（2）为蓄电池充电，蓄电池为四旋翼飞行器载体供电。

3.根据权利要求1所述太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人，其特征是：所述机械传动机构采用第二舵机（16）与联轴器（15）相连，联轴器（15）另一端与固定连接在清洗架横梁（13）上的小轴相连，小轴与清洗架横梁（13）为同轴装配。

4.根据权利要求1所述太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人，其特征是：所述太阳能光伏电池清洁机构中，第二电机（12）与丝杠（20）螺母机构用联轴器连接，工作台（22）与丝杠（20）螺母机构中的螺母固定在一起；装有旋转软刷的第二电机（21）与工作台（22）连接在一起；清洁头（9）由第二电机（21）输出轴上加装旋转软刷组成；清洁头的俯仰是由装在清洁架立梁（14）上的第一舵机（7）完成，第一舵机（7）的输出轴与太阳能光伏电池清洁机构用联轴器连接。

5.根据权利要求1所述太阳能路灯光伏电池清洁飞行机器人，其特征是：所述摄像头观察装置在四旋翼飞行器与清洁架之间的连接架（11）处的支撑架上配备高清摄像头。