CN211726666U

CN211726666U - 基于负压吸附的光伏板清洁机器人

Info

Publication number: CN211726666U
Application number: CN202020214107.7U
Authority: CN
Inventors: 井达凯; 左思瑶; 徐金辉; 荆锴
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2030-02-26

Abstract

本实用新型一种基于负压吸附的光伏板清洁机器人，包括行走装置、电池、无水清洁装置、图像采集装置、通信及控制装置和负压吸附装置；负压吸附装置包括高速电机、离心风扇、上底板、下底板以及阻流带；上底板罩于下底板之上，下底板固定于上底板的下方；下底板中心处开有进风孔，下底板四周边缘与上底板的四周不连接留有间隙，使下底板与上底板之间形成导流空腔；阻流带固定在下底板的下表面，与光伏板贴合；高速电机固定在上底板上，高速电机的输出轴伸入导流空腔内，高速电机的输出轴上固定有离心风扇。该清洁机器人的吸附能力好，稳定性更强。

Description

基于负压吸附的光伏板清洁机器人

技术领域

本实用新型属于光伏板清洁辅具技术领域，具体涉及一种基于负压吸附的光伏板清洁机器人。

背景技术

光伏板由于长期暴露在野外，沾染灰尘不可避免，灰尘长期堆积将会影响光伏板的发电效果和光伏板的寿命，因此定期清洁光伏板显得很重要。通常情况下，光伏板都是大面积铺设，采用人工清洁的方法不仅工作量巨大，而且耗资耗时。

申请号为201820785627.6的中国专利公开了一种光伏板清洗机器人，包括移动机构、清扫组件和喷淋机构；清扫组件由设置在行走机构前端的辊刷以及驱动辊刷转动的第二驱动机构；喷淋机构设置在辊刷的上方，对光伏板喷水；移动机构采用履带机构，在履带的外表面设置吸盘，避免清洗机器人从光伏板上掉落下来；但是吸盘的吸附能力有限，而且光伏板表面的平整度对吸盘的吸附力影响很大，因此该清洗机器人的行走稳定性较差，运行可靠性不高。

公告号为CN205725619U的中国专利公开了一种光伏板清洁机器人，在车架内设置有相互独立的两个区域，一个区域内设置有清洁辊，另一个区域内设置有清洁盘，清洁盘与清洁棍相配合，进而实现光伏板的清洁；但是该清洁机器人受车架的限制，清洁的范围有限，而且只能将灰尘清扫至光伏板的边缘，并不能收集灰尘以及垃圾。

公告号为CN206778976U的中国专利公开了一种轨道式光伏板清洁设备，该设备在光伏板的上、下两侧分别设置有轨道，光伏板清洁机器人沿着轨道行走，实现对光伏板的清洁；但是行走受轨道限制，灵活度不高，而且需要在每一排光伏板上均安装该设备，成本较高，安装较为复杂。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供了一种基于负压吸附的光伏板清洁机器人。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种基于负压吸附的光伏板清洁机器人，包括行走装置、电池、无水清洁装置、图像采集装置、通信及控制装置和负压吸附装置；

所述负压吸附装置包括高速电机、离心风扇、上底板、下底板以及阻流带；上底板罩于下底板之上，下底板固定于上底板的下方；下底板中心处开有进风孔，下底板四周边缘与上底板的四周不连接留有间隙，使下底板与上底板之间形成导流空腔；阻流带固定在下底板的下表面，与光伏板贴合；高速电机固定在上底板上，高速电机的输出轴伸入导流空腔内，高速电机的输出轴上固定有离心风扇；

所述上底板的底部设有圆锥型的一号凹槽，下底板位于一号凹槽的下方；下底板为圆台，圆台的中心处设有进风孔；一号凹槽的斜面的倾斜角度以及圆台的斜面的倾斜角度均为45°。

所述无水清洁装置包括滚刷、滚刷驱动电机以及灰尘收集组件，灰尘收集组件包括灰尘收集箱、风机叶轮和吸尘驱动电机；滚刷驱动电机安装在行走装置前端的一侧，滚刷固定在滚刷驱动电机的输出轴上，滚刷的末端固定在行走装置前端的另一侧；灰尘收集箱位于行走装置的车架前端的底部，吸尘驱动电机安装在灰尘收集箱的顶部，风机叶轮固定在吸尘驱动电机的输出轴上，风机叶轮位于灰尘收集箱内。

所述滚刷由滚刷筒和刷毛构成，刷毛呈螺旋状排列在滚刷筒上。

所述阻流带为密集排布的毛刷。

所述电池上设置有磁头，用于与充电桩的磁座对接进行充电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的上底板与下底板之间形成导流空腔，通过离心风扇使气流从下底板的进风孔进入，经离心风扇的出风口后从进入导流空腔，最后从上、下底板边缘的间隙处流出，相较于吸盘式的负压部件，吸附能力更强，提高了清洁机器人行走的稳定性；同时由于采用了负压吸附装置以及具有大附着系数的颗粒状轮胎，使得本清洁机器人在光伏板上的附着系数显著增大，在保证稳定吸附的同时减小行走时的摩擦力，使得清洁机器人可以灵活、稳定地行走，克服了传统光伏板清洁机器人行走灵活性与摩擦力之间的矛盾。清扫后的灰尘以及垃圾通过风机叶轮收集至灰尘收集箱中，清洁效果更好。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的负压吸附装置的整体结构示意图；

图3为本实用新型的负压吸附装置的纵向剖视图；

图4为本实用新型的无水清洁装置与车架的连接示意图；

图5为本实用新型的滚刷的结构示意图；

图6为本实用新型的行走装置的结构示意图；

图7为本实用新型的电池的充电示意图；

图中，1-行走装置；2-电池；3-无水清洁装置；4-图像采集装置；5-通信及控制装置；6-负压吸附装置；

11-车架；12-行走轮；13-驱动电机；14-从动轮；31-滚刷；32-滚刷驱动电机；33-灰尘收集组件；61-高速电机；62-离心风扇；63-上底板；64-下底板；65-连接支柱；66-导流空腔；67-进风孔；68-阻流带。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明，具体实施例仅用于进一步详细说明本实用新型，不限制本申请的保护范围。

本实用新型提供了一种基于负压吸附的光伏板清洁机器人(简称清洁机器人，参见图1-7)，包括行走装置1、电池2、无水清洁装置3、图像采集装置4、通信及控制装置5和负压吸附装置6；

所述负压吸附装置6安装在行走装置1的底部，与光伏板贴合形成负压区，防止清洁机器人掉落；无水清洁装置3安装在行走装置1的前端，用于清洁光伏板；电池2和通信及控制装置5均安装在行走装置1上，电池2为行走装置1的驱动电机13、负压吸附装置6的高速电机61和离心风扇62、无水清洁装置3的滚刷驱动电机32以及吸尘驱动电机供电，通信及控制装置5规划清洁机器人的行进路径，并控制各电机工作；图像采集装置4安装在行走装置1的前端，用于采集清洁机器人前方的图像，并将图像信息传输给通信及控制装置5；

所述负压吸附装置6包括高速电机61、离心风扇62、上底板63、下底板64以及阻流带68；上底板63罩于下底板64之上，下底板64通过连接支柱65固定于上底板63的下方；下底板64中心处开有进风孔67，下底板64四周边缘与上底板63四周不连接留有间隙，使下底板64与上底板63之间形成导流空腔66；阻流带68固定在下底板64的下表面，与光伏板贴合，防止气体泄漏进入负压区；高速电机61固定在上底板63上，高速电机61的输出轴穿透上底板63，伸入导流空腔66内；高速电机61的输出轴上固定有离心风扇62，离心风扇62的进风口对准下底板64的进风孔67；高速电机61带动离心风扇62转动，气流由下底板64的进风孔67流入，经离心风扇62的出风口，在导流空腔66内流动并从上底板63与下底板64之间的间隙流出，与外部环境形成负压差；

所述无水清洁装置3包括滚刷31、滚刷驱动电机32以及灰尘收集组件33，灰尘收集组件33包括灰尘收集箱、风机叶轮和吸尘驱动电机；滚刷31采用螺旋式鬃毛滚刷，由滚刷筒和刷毛构成，刷毛呈螺旋状排列在滚刷筒上；滚刷筒的两端分别具有轴头，一个轴头通过轴承与行走装置1的车架11前端的一侧转动连接，另一个轴头与滚刷驱动电机32的输出轴固连，滚刷驱动电机32固定在行走装置1的车架11前端的另一侧；灰尘收集箱位于行走装置1的车架11前端的下方且位于滚刷31的后方，灰尘收集箱的开口朝下，开口距离光伏板的距离为10-15cm；吸尘驱动电机安装在灰尘收集箱的顶部，吸尘驱动电机的输出轴伸入灰尘收集箱内；风机叶轮固定在吸尘驱动电机的输出轴上，风机叶轮位于灰尘收集箱内；滚刷31滚动将灰尘和垃圾(比如树叶)扬起，风机叶轮将灰尘和垃圾吸入灰尘收集箱中；

所述通信及控制装置5包括无线通信组件和控制器，无线通信组件采用WIFI模块或射频(RF)模块，用于传输摄像头拍摄的图像；WIFI模块的型号为ATK-ESP8266，射频模块的型号为MFRC522；控制器采用型号为STM32F103C8T6的中央处理器(CPU)或型号为PACSystems RX3i的可编程自动控制器(PAC)。

所述图像采集装置4采用星瞳Open MV4 H7 Cam智能摄像头，用于拍摄光伏板表面的路径图像并及时传输给通信及控制装置5，通信及控制装置5根据摄像头拍摄的路径图像生成清洁机器人的运动轨迹并控制行走装置1的驱动电机13工作；此部分利用现有机器人图像检测自动循迹技术实现，可以采用公开号为CN201410583474.3的中国专利中公开的一种带摄像头的智能循迹小车的控制方法实现清洁机器人的寻迹行走；

所述行走装置1为轮式结构，包括车架11、行走轮12、驱动电机13以及从动轮14；车架11前端的两侧分别设置有驱动电机13，驱动电机13的输出轴水平，每个驱动电机13的输出轴上均固定有行走轮12；车架11后端的两侧分别设有从动轮14；

所述车架11为铝合金材质矩形框架，行走轮12以及从动轮14均采用颗粒状轮胎，优选圆柱胶粒轮胎或者长胶粒轮胎。

所述上底板63的底部设有圆锥型的一号凹槽，下底板64位于一号凹槽下方；下底板64为圆台，圆台的斜面的倾斜角度为45°，使气流从上底板63与下底板64之间的间隙中均匀温度流出，吸附的稳定性更好；圆台的中心处设有圆锥型的二号凹槽，圆台的底部设有与二号凹槽相通的进风孔67，一号凹槽与下底板64的上表面之间形成导流空腔66；上底板63和下底板64均采用复合材料3D打印制成；阻流带68为密集排布的毛刷；

所述电池2为充电电池，优选锂电池；电池2上设置有磁头，用于与充电桩的磁座对接，对清洁机器人进行充电；通信及控制装置5在清洁作业过程中利用公开号为CN110361652A的文献公开的一种基于模型参数优化的卡尔曼滤波锂电池SOC估计方法，可以检测电池2的剩余电量；当电量不足20％时，通信及控制装置5利用公开号为CN204333446U的文献公开的基于负压吸附的光伏板清洁机器人中的行进方法，使清洁机器人移动到光伏板指定位置的充电桩，通过充电桩上的磁座和和电池2上的磁头对接进行充电；

所述驱动电机13、滚刷驱动电机32、吸尘驱动电机以及高速电机61均采用ZGY-370直流减速电机。

本实用新型的工作流程和工作原理是：

高速电机61带动离心风扇62转动，气流由下底板64的进风孔67流入，经离心风扇62的出风口，在导流空腔66内流动并从上底板63与下底板64之间的间隙流出，与外部环境形成负压差；

图像采集装置4实时拍摄光伏板上的路径图像，并将路径图像传输至通信及控制装置5的控制器，控制器根据路径图像信息规划清洁机器人的行进路径，然后驱动电机13带动行走轮12工作，实现清洁机器人的寻迹行走；

与此同时，无水清洁装置3的滚刷驱动电机32带动滚刷31滚动，将灰尘和垃圾(比如树叶)扬起；吸尘驱动电机带动风机叶轮工作，风机叶轮将灰尘和垃圾吸入灰尘收集箱中；完成对光伏板表面的清洁作业。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims

1.一种基于负压吸附的光伏板清洁机器人，包括行走装置、电池、无水清洁装置、图像采集装置、通信及控制装置和负压吸附装置；其特征在于，

2.根据权利要求1所述的基于负压吸附的光伏板清洁机器人，其特征在于，所述无水清洁装置包括滚刷、滚刷驱动电机以及灰尘收集组件，灰尘收集组件包括灰尘收集箱、风机叶轮和吸尘驱动电机；滚刷驱动电机安装在行走装置前端的一侧，滚刷固定在滚刷驱动电机的输出轴上，滚刷的末端固定在行走装置前端的另一侧；灰尘收集箱位于行走装置的车架前端的底部，吸尘驱动电机安装在灰尘收集箱的顶部，风机叶轮固定在吸尘驱动电机的输出轴上，风机叶轮位于灰尘收集箱内。

3.根据权利要求2所述的基于负压吸附的光伏板清洁机器人，其特征在于，所述滚刷由滚刷筒和刷毛构成，刷毛呈螺旋状排列在滚刷筒上。

4.根据权利要求1所述的基于负压吸附的光伏板清洁机器人，其特征在于，所述阻流带为密集排布的毛刷。

5.根据权利要求1所述的基于负压吸附的光伏板清洁机器人，其特征在于，所述电池上设置有磁头，用于与充电桩的磁座对接进行充电。