CN213294615U - 倾斜面移动机器和多机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种倾斜面移动机器，包括第一分体、第二分体和功能组件，功能组件包括移动机构、柔性连接装置和作业工具，作业工具安装在第一分体和/或第二分体上，用于实施作业内容，柔性连接装置连接第一分体与第二分体，且调节第一分体与第二分体之间的距离，移动机构安装在第一分体和/或第二分体上，用于带动第一分体和/或第二分体在倾斜面上移动，第一分体包含悬挂机构，悬挂机构用于连接和脱开倾斜面。本实用新型还公开使用该倾斜面移动机器的多机器人系统。本实用新型能让表面附着装置间歇工作，缩短其工作时间，大幅降低了机器整体能耗。即便是倾斜面移动机器发生故障，倾斜面移动机器仍然能够安全地悬挂在倾斜面上，不会发生掉落。

Description

倾斜面移动机器和多机器人系统

技术领域

本实用新型属于吸附技术应用技术领域，特别涉及一种倾斜面移动机器和多机器人系统。

背景技术

在一些倾斜表面上需要实施一些特定的作业内容，例如，建筑物外壁面的表面裂纹检测，倾斜光伏面板阵列的清扫等。随着人力成本的增加，机器逐渐取代来工人来完成这些具有一定危险性的作业。

通常，爬壁机器上安装有表面附着装置。表面附着装置通过磁力技术（记载在专利号为CN201910983947.1的专利中）、旋翼反推力技术（记载在专利号为CN201911117754.4的专利中）、负压吸附技术（记载在专利号为CN201910807463.1的专利中）等方式来获得附着力，使爬壁机器能够附着在倾斜的或是垂直的表面上移动，并携带作业工具（例如，摄像头、探伤仪器、清扫工具等）实施作业。现有的爬壁机器具有下述缺点：

（1）表面附着装置是爬壁机器的核心部件。表面附着装置必须一直处于工作状态，产生稳定的附着力。否则，爬壁机器就会掉落。

（2）一直处于工作状态的表面附着装置会消耗大量的能量。即便是爬壁机器停在作业表面上，表面附着装置也必须一直工作。当爬壁机器利用电池供电的时候，这显然会大幅缩短电池的续航时间。

（3）表面附着装置长时间工作的话，故障发生率会大幅增加。例如，采用负压吸附方式的表面附着装置，在工作时容易吸入外界的粉尘或是异物。长时间吸入粉尘和异物会导致真空泵损坏和真空管路堵塞。再例如，采用电磁铁吸附方式的表面附着装置，在工作时电磁铁会吸附磁性粉尘（如铁锈、铁屑），磁性粉尘在磁铁上积累到一定程度就会削弱磁力。因此，表面附着装置长时间工作会增加爬壁机器的掉落概率。

（4）表面吸附装置在倾斜表面上大范围移动的话，故障率会大幅增加。例如，采用负压吸附方式的表面附着装置在工作时会吸入倾斜表面上的粉尘或是异物。显然，表面吸附装置移动的范围越大，吸入粉尘和异物的量就越多，也就越容易导致真空泵损坏和真空管路堵塞。再例如，采用电磁铁吸附方式的表面附着装置在工作时会吸附磁性粉尘（如铁锈、铁屑），磁性粉尘在磁铁上积累到一定程度就会削弱磁力。显然，表面吸附装置移动范围越大，表面附着装置上积累的磁性粉尘越多。因此，表面附着装置在倾斜表面上大范围移动会增加爬壁机器的掉落概率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种能让表面附着装置间歇工作、小范围移动的倾斜面移动机器和多机器人系统，结构简单，使用方便。

本实用新型是这样实现的，提供一种倾斜面移动机器，包括第一分体、第二分体和功能组件，所述功能组件包括移动机构、柔性连接装置和作业工具，作业工具安装在第一分体和/或第二分体上，用于实施作业内容，柔性连接装置连接第一分体与第二分体，且调节第一分体与第二分体之间的距离，移动机构安装在第一分体和/或第二分体上，用于带动第一分体和/或第二分体在倾斜面上移动，第一分体包含悬挂机构，悬挂机构用于连接和脱开倾斜面。

在本实用新型中，倾斜面所指代的表面与水平面之间的夹角可以是钝角、直角或是锐角。

进一步地，还包括分体连接机构，安装在第一分体和/或第二分体上，用于将第一分体和第二分体相互连接和脱开。

进一步地，柔性联接装置包括绳索和卷放绳索的卷绳机构，绳索驱动机构改变第一分体和第二分体之间的距离，并使绳索张紧或松弛。

进一步地，绳索驱动机构包括卷绳机构，卷绳机构通过卷绕绳索来改变第一分体和第二分体之间的绳索长度，并使绳索张紧或松弛。

进一步地，绳索驱动机构包括爬绳机构，爬绳机构设置在第二分体上并带动第二分体沿着绳索移动。

进一步地，所述功能组件包括表面附着装置，所述表面附着装置安装在第一分体和/或第二分体上，用于附着倾斜面。

本实用新型是这样实现的，还提供一种多机器人系统，包括如前所述的倾斜面移动机器，还包括搬运机器，所述搬运机器包括移动机器本体和机器对接机构，移动机器本体可以在空间中移动，机器对接机构安装在移动机器本体上，所述倾斜面移动机器和搬运机器能够通过机器对接机构实现结合和分离。

进一步地，所述移动机器本体是在空中飞行的飞行机器，或是在地面移动的车体，或是浮在水中的船体。

进一步地，所述机器对接机构包括桥板和桥板调节机构，桥板安装在桥板调节机构上，桥板调节机构安装在所述移动机器本体上，桥板调节机构调节桥板的位置和姿态，所述倾斜面移动机器从倾斜面移动到桥板上，与搬运机器相互结合，或是所述倾斜面移动机器从桥板上移动到倾斜面上，与搬运机器相互分离。

与现有技术相比，本实用新型的倾斜面移动机器和多机器人系统具有以下特点：

（1）悬挂机构与倾斜面形成可靠的固定连接关系，即便是倾斜面移动机器发生故障（例如，表面附着装置故障、移动机构故障、控制程序故障、作业工具故障等），倾斜面移动机器仍然能够安全地悬挂在倾斜面上，不会发生掉落。

（2）在悬挂机构与倾斜面相互连接的情况下，柔性连接装置能够平衡第二分体及其安装在第二分体上的功能组件的重力，因此，表面附着装置不再需要为了平衡重力而产生巨大的吸附力。在倾斜面移动机器实施作业的过程中，表面吸附装置可以处于停止运行状态或是低功率的运行状态，这就大幅降低了能耗。

（3）如上述（2）所述，表面附着装置可以处于停止运行状态，这就缩短了工作时间，因此，表面附着装置的故障发生概率大幅降低，使用寿命也得到大幅延长。

（4）倾斜面移动机器能够攀爬到倾斜面上完成悬挂机构的放置和回收，操作者只需要在地面进行机器操作即可。操作者不需要爬上倾斜面进行任何操作，这就完全消除了操作者的高空作业风险，同时也大大地降低了工人的作业强度和难度。

附图说明

图1、图2为本实用新型的倾斜面移动机器实施例1的结构原理平面示意图，其中，图1为倾斜面移动机器（第一分体与第二分体组合后）吸附在倾斜面并移动的状态示意图，图2为倾斜面移动机器的悬挂机构的挂钩悬挂在倾斜面上边缘处的状态示意图，第一分体与第二分体相互分离；

图3、图4为本实用新型的倾斜面移动机器实施例2的结构原理平面示意图，其中，图3为倾斜面移动机器的第一分体吸附在倾斜面并移动的状态示意图，第二分体处于倾斜面下方的水平面上，图4为倾斜面移动机器的悬挂机构的挂钩悬挂在倾斜面上边缘处的状态示意图，第一分体与第二分体均位于倾斜面上；

图5和图6为本实用新型的倾斜面移动机器实施例3的结构原理平面示意图，其中，图5为倾斜面移动机器吸附在光伏组件的倾斜面上并移动的状态示意图，图6为图5中加绳轮加紧绳索的示意图；

图7为本实用新型的倾斜面移动机器实施例4的结构原理平面示意图，图7为倾斜面移动机器在光伏组件的倾斜面上进行作业的状态示意图，卷绳机构设置在倾斜面下方的平面上；

图8、图9和图10为本实用新型的倾斜面移动机器实施例5的结构原理平面示意图，其中，图8为倾斜面移动机器（第一分体与第二分体组合后）位于光伏组件的倾斜面相应位置并移动的状态示意图，图9为倾斜面移动机器的悬挂机构的挂钩悬挂在光伏组件的倾斜面上边缘处的状态示意图，第一分体与第二分体相互组合，图10为倾斜面移动机器的悬挂机构的挂钩悬挂在光伏组件的倾斜面上边缘处的状态示意图，第一分体与第二分体相互分离；

图11和图12为本实用新型的倾斜面移动机器实施例6的结构原理平面示意图，其中，图11为倾斜面移动机器第二分体位于光伏组件的倾斜面下方地面上，工人用长杆将悬挂机构的挂钩悬挂在光伏组件的倾斜面上边缘处的状态示意图，图12为倾斜面移动机器的第一分体与第二分体组合在一起，工人用长杆推动第二分体将悬挂机构的挂钩悬挂在光伏组件的倾斜面上边缘处的状态示意图；

图13和图14为本实用新型的倾斜面移动机器实施例7的结构原理平面示意图，其中，图13为搬运机器将倾斜面移动机器移动到光伏组件的倾斜面处，倾斜面移动机器准备从桥板上移动到倾斜面上的示意图，图14为位于光伏组件倾斜面上的倾斜面移动机器准备从倾斜面移动到桥板上的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

请同时参照图1以及图2所示，本实用新型的倾斜面移动机器的结构和使用方法的第一种实施例。

本实用新型倾斜面移动机器包括第一分体1、第二分体2和功能组件。功能组件包括表面附着装置3、移动机构4、柔性连接装置和作业工具7。柔性连接装置包括绳索5和绳索驱动机构。本实施例的绳索驱动机构是卷放绳索5的卷绳机构（图中未示出）。第一分体1上设置有悬挂机构。本实施例的悬挂机构包括旋转的挂钩6，挂钩6钩住倾斜面P的上边缘，和倾斜面P形成连接关系。

在第二分体2上安装了的作业工具7，用于在倾斜面上实施作业内容。表面附着装置3安装在第二分体2上，用于附着倾斜面P。移动机构4安装在第二分体2上。本实施例的移动机构4是安装在第二分体2上的多个驱动轮子。

在本实用新型中，移动机构4的上下移动定义为纵向移动，平行地面的移动（例如在倾斜面上的左右移动或前后移动）定义为横向移动。

第一分体1与第二分体2之间通过柔性连接装置相互连接。卷绳机构安装在第二分体上。绳索5的一端连接第一分体，绳索5的另一端与卷绳机构连接。卷绳机构通过收绳和放绳来改变第一分体1和第二分体2之间的距离和张紧或松弛绳索。

本实用新型还公开第一种如前所述的倾斜面移动机器的使用方法，包括以下步骤：

步骤11、第一分体1与第二分体2通过柔性连接装置的收紧作用来结合成为一个整体，启动安装在第二分体的表面附着装置3和移动机构4。表面附着装置3提供吸附倾斜面P的吸附力，吸附力使移动机构4与倾斜面P产生摩擦力，摩擦力克服重力并带动第一分体1和第二分体2以及安装在第一分体1和第二分体2上的功能组件在倾斜面P上移动。

步骤12、第一分体1和第二分体2以及安装在第一分体1和第二分体2上的功能组件移动到倾斜面P的指定位置（便于悬挂机构的挂钩6挂接的位置，例如，倾斜面P上的突起物、台阶、钩环、边缘等位置，在本实施例，指定位置是倾斜面P的上边缘）后，悬挂机构的挂钩6旋转并钩住倾斜面P的上边缘，挂钩6和倾斜面P形成连接关系。

步骤13、卷绳机构放绳，第二分体2与第一分体1相互脱开。第二分体2通过绳索5的伸长和缩短得以在倾斜面P上做纵向移动。绳索5处于张紧状态，绳索5的张紧力作用在第二分体2上，平衡第二分体2以及安装在第二分体2上的功能组件的重力。此时，降低表面附着装置3的吸附力甚至是完全关闭表面附着装置3，倾斜面移动机器也能够安全地悬挂在倾斜面P上，不会发生掉落。在本实施例中，作业工具7是摄像机，用来拍摄倾斜面的表面状态。摄像机在工作过程中不会产生作业反力，因此，我们可以完全关闭表面附着装置3来降低能耗和保护表面附着装置3。为了确保拍摄过程的稳定性，我们也可以开启表面附着装置3来产生一个很小的附着力，可避免第二分体2在倾斜面P上移动时产生晃动。

步骤14、完成本轮的作业内容后，卷绳机构收紧绳索5，使第一分体1与第二分体2结合成为一个整体，启动表面附着装置3和移动机构4，然后，挂钩6旋转脱开倾斜面P的上边缘，表面附着装置3和移动机构4带动第一分体1和第二分体2以及安装在第一分体1和第二分体2上的功能组件在倾斜面P上移动。

步骤15、重复上述步骤12至14来继续实施下一轮的作业内容；

步骤16、第一分体1和第二分体2以及安装在第一分体1和第二分体2上的功能组件移动至倾斜面P的下方，结束倾斜面移动机器人在倾斜面P上的作业。

在本实施例中，柔性连接装置采用柔性的绳索5和卷绳机构来连接第一分体1和第二分体2，与传统的机械结构连接比较，确保了两个分体之间的连接既简单却又具有很高的自由度，第二分体2的移动不会受到刚性的限制，同时，柔性的绳索5具有重量轻、体积小、易收纳的优点。这样的设计能够大幅降低倾斜面移动机器的重量，因此带来的另一个好处是倾斜面移动机器能够依靠较小的吸附力就能够攀爬在倾斜面P上，大幅降低了整体的功率。

实施例2

请同时参照图3以及图4所示，本实用新型的倾斜面移动机器的结构和使用方法的第二种实施例。

在本实施例中，在第一分体1上安装有移动机构4和表面附着装置3。第二分体2上安装有移动机构4和作业工具7。其中，设置在第一分体1上的移动机构4包括具有驱动能力的主动轮，设置在第二分体2上的移动机构4可以是不具有驱动能力的从动轮、也可以是具有驱动能力的主动轮。悬挂机构包括旋转的挂钩6，挂钩6钩住倾斜面P的上边缘，和倾斜面P形成连接关系。

其他结构及作用与实施例1相同，不再赘述。

本实用新型还公开第二种倾斜面移动机器的使用方法，使用了如前所述的第二种倾斜面移动机器，包括以下步骤：

步骤21、启动安装在第一分体1上的表面附着装置3和移动机构4，带动第一分体1以及安装在第一分体1上的功能组件在倾斜面P上移动，第二分体2以及安装在第二分体2上的功能组件处于倾斜面P下方，卷绳机构放绳，使绳索5处于无张紧力的松弛状态。

步骤22、第一分体1移动到倾斜面的指定位置（便于悬挂机构的挂钩6挂接的位置，例如，倾斜面P上的突起物、台阶、钩环等位置，在本实施例，指定位置是倾斜面P的上边缘）后，悬挂机构的挂钩6旋转并钩住倾斜面P的上边缘，挂钩6和倾斜面P形成连接关系。然后，关闭第一分体1上的表面附着装置3。

步骤23、卷绳机构收绳，使绳索5处于张紧状态。绳索5施加张紧力在第二分体2上，平衡第二分体2以及安装在第二分体2上的功能组件的重力，拉动第二分体2在倾斜面P上移动并实施作业内容。此时，即便第二分体2不安装表面附着装置3，第二分体2也能够安全地悬挂在倾斜面P上，不会发生掉落。在本实施例中，作业工具7是钻孔机，钻孔机在钻孔过程中会产生作业反力，因此，第二分体2上安装有表面附着装置3，其作用是产生吸附力来平衡作业反力。当实施钻孔作业时，开启第二分体2上的表面附着装置3来产生抵抗钻孔的作业反力。当不实施钻孔作业时，关闭第二分体2上的表面附着装置3来降低能耗和保护表面附着装置3。

步骤24、当完成本轮作业内容后，第二分体2以及安装在第二分体2上的功能组件移动至倾斜面P下方，然后，卷绳机构放绳使绳索5处于无张紧力的松弛状态，绳索5不再施加张紧力在第一分体1上。启动安装在第一分体1上的表面附着装置3和移动机构4，第一分体1的挂钩6旋转脱开倾斜面P的上边缘，第一分体1以及安装在第一分体1上的功能组件在倾斜面P上移动。

步骤25、重复上述步骤22至24来继续实施下一轮作业内容。

步骤26、第一分体1以及安装在第一分体1上的功能组件移动至倾斜面P的下方，结束倾斜面移动机器人在倾斜面上的作业。

与实施例1相比，本实施例的倾斜面移动机器还具有一个优点。在作业工具7很重的情况下，实施例1的第二分体2无法带着作业工具7爬上倾斜面P。而在本实施例中，先让第一分体1爬上倾斜面P放置悬挂机构，再通过设置在第一分体1上的柔性联接装置拉动第二分体2及其作业工具7，这能有效提升倾斜面移动机器的负重能力和作业能力。

在实施例1和实施例2中，悬挂机构是旋转的挂钩6。悬挂机构可以是其他结构，例如，悬挂机构是套环，可以套住倾斜面P上的突起结构。悬挂机构也可以是具有吸附能力的机构，例如，磁铁或是真空吸盘，悬挂机构通过吸附作用来连接倾斜面。悬挂机构的磁铁或是真空吸盘虽然要一直保持吸附状态，但是，吸附的位置始终是固定的，也就是说，磁铁或是真空吸盘不需要在倾斜面P上进行大范围的移动，从而避免了磁铁或是真空吸盘在倾斜面P上磨损和降低粉尘和异物（例如倾斜面P上的粉尘、铁屑）的吸附量，这有利于保护磁铁或是真空吸盘。

实施例3

本实施例是实施例2的另一个实施方案。如图5所示，绳索驱动机构是一种能沿着绳索5移动的爬绳机构（图中未画出）。有很多机构都能实现沿着绳索移动的功能。例如，如图6所示，爬绳机构包含两个夹绳轮8，安装在第二分体2上。两个夹绳轮8夹紧绳索5，两个夹绳轮8以如图6所示的方向转动，就可以使第二分体2沿着绳索5向上移动。两个夹绳轮8反方向转动，第二分体2则沿着绳索5向下移动。

其他结构及作用与实施例2相同，不再赘述。

实施例4

本实施例是实施例2的另一个实施方案。如图7所示，卷绳机构设置在倾斜面P下方。第一分体1上设置有滑轮9。绳索5穿过滑轮9连接卷绳机构10和第二分体2。卷绳机构10收、放绳索5来改变第一分体1和第二分体2之间的距离，同时，施加张紧力在第二分体2上，带动第二分体2在倾斜面P上移动。与实施例2相比，本实施例的好处在于，卷绳机构10不安装在第二分体2上，进一步减轻第二分体2的重量，有助于降低工人在搬运和回收第二分体2时的劳动强度。

其他结构及作用与实施例2相同，不再赘述。

实施例5

请同时参照图8、图9以及图10所示，本实用新型的倾斜面移动机器的结构和使用方法的第五种实施例。

在本实施例中，以倾斜设置的光伏组件阵列的清扫作业为例，对本实用新型进行更详细的说明。光伏电站建设在野外环境。光伏电站由大量的光伏组件阵列构成，每个光伏组件阵列由10~20块光伏面板排列构成。光伏组件阵列之间互不相连，通常光伏组件阵列之间存在有1~3米宽的道路。粉尘落在光伏组件阵列上阻挡阳光的有效照射，会严重影响光电转化效率，此外，因为光照不均还会导致局部过热而产生热斑，进而破坏光伏组件。空气中的粉尘很多。即便清扫之后没多久，光伏组件上又会积满粉尘。因此，频繁地清扫光伏组件是非常有必要的。

目前，光伏电站的清扫作业仍以人工清扫方式为主。但是，因为人工清扫的诸多弊端（例如：人工费用大、清扫效率低、清扫质量不稳定、易损伤发电板等），机器人清扫开始逐渐取代人工清扫。申请号CN201711115056.1的专利申请公开一种光伏组件阵列的清扫机器。该清扫机器包括作业机器、纵向行走轨道、横向行走轨道。作业机器设置在纵向行走轨道上，纵向行走轨道经横向行走轨道设置在光伏组件阵列上。作业机器通过纵向行走轨道和横向行走轨道来实现在光伏组件阵列的表面上进行移动并实施清扫、检测等作业内容。该专利技术存在如下问题：

（1）纵向行走轨道、横向行走轨道使整个装置体积庞大，重量大，这导致安装和拆卸工作繁重且复杂；

（2）光伏电站的光伏组件阵列数以千百计，如果每一个光伏组件阵列都安装一台该实用新型的清扫机器，一个光伏电站则需要安装数以千百计的清扫装置，前期的投入成本极高，后期运行维护成本也很高；为了减少清扫装置的数量，可以通过人工来把清扫装置从一个光伏组件阵列搬运到下一个光伏组件阵列，提高清扫装置的重复使用率，以此来减少清扫机器的数量。但是，因为清扫机器体积庞大、重量大，安装和拆卸工作繁重且复杂，耗时长。

申请号为CN201810900530.X的专利公开了一种光伏组件阵列清扫机器人。该清扫机器人的表面附着装置产生负压，使机器人能够吸附在光伏组件表面移动并实施清扫作业。因为表面附着装置始终处于工作状态，耗能非常高，需要大容量的电池才能维持长时间的工作。为了携带大容量的电池，需要在地面配置一台电池搬运车，跟随清扫清扫机器人一起移动并通过电缆给清扫机器人供电。并且，表面附着装置长时间工作的话，会吸入光伏组件表面的粉尘或是异物，这会导致真空泵损坏和真空管路堵塞。

本实施例提供一种能耗更低、重量更轻、更安全的光伏组件阵列清扫的倾斜面移动机器，在本实施例中称之为清扫移动机器。该清扫移动机器包括第一分体1、第二分体2和功能组件。功能组件包括表面附着装置3、移动机构4、柔性连接装置的绳索5和卷放绳索5的卷绳机构（图中未示出）。第一分体1是一个挂钩6。表面附着装置3是真空吸盘，可以产生负压来附着在光伏组件表面，安装在第二分体2上。移动机构4也安装在第二分体2上，是多个全向驱动轮，使清扫机器能够在光伏组件阵列的倾斜面P上横向移动和纵向移动。第一分体1和第二分体2通过分体连接机构可以相互结合成为一个整体，也可以相互脱开。分体连接机构包含摆动杆11和磁铁12。摆动杆11安装在第二分体2的前端，磁铁12安装在摆动杆11的前端。磁铁12能吸住挂钩6。绳索5连接第一分体1和第二分体2。卷绳机构（图中未画出）安装在第二分体2上。绳索5的一端与挂钩6固定，另一端与卷绳机构连接。卷绳机构通过卷线和放线来改变绳索5的长度并产生张紧力。第二分体2上还安装了作业工具7——清扫作业用的柔软刮尘条。移动机构4带动第二分体2移动，进而带动柔软刮尘条移动，可清除光伏组件表面上的尘土。作业工具7也可以是其他工具，例如：转动的毛刷。第二分体2上还安装有若干个边缘检测传感器13，用于检测光伏组件阵列的边缘。清扫移动机器上还安装有报警器（图中未示出），用于提示清扫移动机器的状态。

本实用新型还公开该清扫移动机器的使用过程，包括如下步骤：

步骤31、摆动杆11前端的磁铁12吸住挂钩6，即第一分体1和第二分体2通过分体连接机构结合成为一个整体，工人把清扫移动机器放置在光伏组件阵列的倾斜面P上。启动安装在第二分体2的真空吸盘和全向驱动轮。真空吸盘提供吸附倾斜面P的吸附力，吸附力使全向移动轮与倾斜面P产生摩擦力，摩擦力克服重力，带动清扫移动机器在光伏组件阵列的倾斜面P上移动。

步骤32、清扫移动机器移动到倾斜面P的上边缘时，边缘检测传感器13检测到边缘，移动机构停止。摆动杆11向下摆动，将挂钩6放下，清扫移动机器纵向向下移动，挂钩6钩住光伏组件阵列的上边缘，真空吸盘停止工作，如图9所示。

步骤33、摆动杆11向上摆动，使磁铁10和挂钩6脱开，即第二分体2与第一分体1相互脱开。第二分体2通过绳索5的伸长和缩短得以在倾斜面P上做纵向移动。绳索5处于张紧状态，并施加张紧力在第二分体2上，张紧力平衡第二分体2以及安装在第二分体2上的功能组件的重力。此时，关闭表面附着装置3。第二分体2移动的过程中，作业工具7开始清扫作业，如图10所示。第二分体2的移动机构4还可以横向移动，通过绳索5拉动挂钩6横向移动，改变悬挂位置，从而能够在倾斜面P的整个平面上移动和清扫作业。第二分体2的边缘检测传感器13能够检测到光伏组件阵列的边缘，确保清扫移动机器不会从倾斜面P掉落。

步骤34、当完成本次清扫作业后，第二分体2向上移动到挂钩6附近，摆动杆11向下摆动，磁铁12吸住挂钩6，即第一分体1与第二分体2结合成为一个整体。启动真空吸盘和全向驱动轮，然后，清扫机器人向上移动一段距离，使挂钩6离开倾斜面P上边缘，接着，旋转挂钩6，使其完全脱开倾斜面P的上边缘。清扫移动机器在倾斜面P上移动。

步骤35、重复上述步骤32至34来继续在光伏组件阵列的倾斜面的其他位置或是在其他光伏组件阵列上实施清扫作业内容。

步骤36、清扫移动机器移动至倾斜面P的下方，结束清扫移动机器在倾斜面上的作业，工人将清扫移动机器回收。

与现有的光伏组件阵列清洗机器相比，本实施例的清扫移动机器具有以下优势：

（1）挂钩6与光伏组件阵列的上边缘形成可靠的固定连接关系。即便是清扫移动机器发生故障（例如，真空吸盘故障、全向驱动轮故障、控制程序故障、作业工具故障等），清扫移动机器仍然能够安全地悬挂在光伏组件阵列上，不会发生掉落。

（2）真空吸盘只在清扫移动机器放置挂钩6和回收挂钩6的过程中开启。在清扫移动机器实施清扫作业的过程中，真空吸盘都处于停止运行状态，真空吸盘的工作时间大大缩短，大幅降低了整体能耗，不需要大容量、大重量的电池也能长时间工作，而且真空吸盘3的故障发生概率大幅降低，使用寿命也得到大幅延长。

（3）采用绳索5代替了纵向行走轨道。绳索5重量几乎为零，且缠绕在卷绳机构上时所占空间极小。这使得清扫移动机器的重量轻、体积小，方便人工搬运和操作。也正是因为重量轻、体积小，全向驱动轮才能够带动清扫移动机器进行横向移动。

（4）清扫移动机器能够完成挂钩6的放置和回收，操作者只需要在地面进行简单的放置和搬运机器的操作，大大地降低了操作者的作业时间、作业强度和难度。

（5）因为工人放置和搬运清扫移动机器的时间短、强度小，所以一个工人可以同时管理多台清扫移动机器。当多台清扫移动机器在不同的光伏组件阵列上实施作业时，完成作业的清扫移动机器给工人发送信号，工人根据信号提示来到该清扫机器所处位置，把该清扫机器移动至下一个光伏组件阵列，启动清扫移动机器，工人便可离开。因此，一个工人就能够有足够的时间和体力来同时管理多个清扫移动机器。

实施例6

请同时参照图11以及图12所示，本实用新型的倾斜面移动机器的结构和使用方法的第六种实施例。本实施例的倾斜面移动机器的结构与实施例5的不同之处在于，在本实施例中，第一分体1和倾斜面P的连接与脱开由工人来实施。

仍然以光伏组件阵列的倾斜面清扫为例，该清扫移动机器的使用过程包括如下步骤：

步骤41、工人把清扫移动机器搬运到待工作的倾斜面P的指定位置。

步骤42、如图11所示，工人使用一根长杆14，长杆14的一端安装有磁铁12，磁铁12吸住挂钩6。工人利用长杆14将挂钩6移动到光伏组件阵列的上边缘并放下挂钩，使挂钩6挂住光伏组件阵列的上边缘。在工人连接挂钩6与倾斜面P的过程中，第二分体2及其安装在第二分体2上的功能组件放置在倾斜面P的下方，卷绳机构放绳，确保绳索5始终处于松弛状态。

步骤43、卷绳机构收紧绳索5，第二分体2通过绳索5的伸长和缩短得以在倾斜面P上做纵向移动。绳索5处于张紧状态，并施加张紧力在第二分体2上，张紧力平衡第二分体2以及安装在第二分体2上的功能组件的重力。第二分体2移动的过程中，作业工具7开始清扫作业。第二分体2的移动机构还可以横向移动，通过绳索5拉动挂钩横向移动，改变悬挂位置，从而能够在倾斜面P的整个平面上移动和实施清扫作业。第二分体2的边缘检测传感器13能够检测到光伏组件阵列的边缘，确保清扫移动机器不会从倾斜面掉落。

步骤44、当完成本次清扫作业后，工人把第二分体2及其安装在第二分体2上的功能组件放置在倾斜面P下方，然后利用长杆14吸住挂钩6并从倾斜面P的上边缘取下挂钩6。

步骤45、工人把清扫移动机器搬运到倾斜面P的其他位置，重复上述42到44的步骤，实施下一轮清扫作业，直至完成在全部倾斜面上的作业内容。

图12是另一种工人放置挂钩6的操作方法。摆动杆11前端的磁铁12吸住挂钩6，即第一分体1和第二分体2通过分体连接机构结合成为一个整体，工人把清扫移动机器放置在光伏组件阵列的倾斜面P上。然后，工人利用一根长杆14顶住清扫移动机器，推动清扫移动机器沿着倾斜面P向上移动。清扫移动机器移动到倾斜面P的上边缘时，摆动杆11向下摆动，将挂钩6放下，与倾斜面P相互连接。当完成本次清扫作业后，工人再次利用长杆14顶住清扫移动机器，摆动杆11向下摆动使磁铁12吸住挂钩6，然后摆动杆11向上摆动，挂钩6与倾斜面P的上边缘脱开。清扫移动机器向下移动，工人回收清扫移动机器并搬运到下一个光伏组件阵列的倾斜面。

在实施例1~实施例5和下述的实施例7中，第一分体1的悬挂机构与倾斜面P的连接和脱开的过程是没有工人的外力干预下进行的。而在本实施例中，第一分体1的悬挂机构与倾斜面的P连接和脱开是在工人的辅助下进行的。人工使用一根长杆来辅助挂钩6连接和脱开倾斜面P的上边缘。人工辅助的方式有很多，例如，工人站在一个人字形梯子上把挂钩6连接到倾斜面P上。此处不再一一例举。

与没有工人的外力干涉的实施例相比，本实施例的人工辅助方式的优点在于：

（1）清扫移动机器可以不需要安装表面附着装置。因为工人用长杆14实现了挂钩6和倾斜面P的上边缘的连接和脱开，所以清扫移动机器不需要依靠吸附力在倾斜面P上移动。这有利于进一步减轻清扫移动机器的重量、功耗和成本。

（2）人工辅助的方式能增强清扫移动机器的作业能力。例如，为了清洗光伏组件阵列上的顽固污渍，作业工具需要包括水箱、喷水器和大功率的毛刷。喷水器把水箱的水喷射到光伏组件表面上，湿润顽固污渍，毛刷高速旋转清除污渍，使污渍随着水流被冲走。水箱、喷水器和大功率的毛刷会大幅增加清扫移动机器的重量，同时，湿滑的表面使轮子打滑。这会导致清扫移动机器无法在倾斜的光伏组件阵列上移动，也就无法像实施例5那样移动到光伏组件阵列的上边缘完成放置挂钩6的动作。那么，通过人工辅助的方式来放置挂钩6就可以很好地解决这些问题。

实施例7

请同时参照图8、图9、图10、图13以及图14所示，本实用新型的倾斜面移动机器的结构和使用方法的第七种实施例。图中的箭头所示方向为清扫移动机器的移动方向。

在前述实施例中，由操作者来完成清扫移动机器的搬运和放置工作。本实施例进一步提出一种不需要人工参与的解决方案。

本实施例与实施例5和实施例6的不同之处在于，本实施例的机器人系统包括清扫移动机器和搬运机器。搬运机器包括移动机器本体和机器对接机构。移动机器能够在空间中移动，例如，在空中飞行的无人机、在地面上移动的车体、或是浮在水中的船体。机器对接机构安装在移动机器本体上，倾斜面移动机器和所述的搬运机器能够通过机器对接机构结合和分离。在本实施例中，移动机器本体是一台能在地面上移动的小车15。对接机构包括一块桥板16和桥板调节机构17。桥板调节机构17安装在小车15上，桥板16安装在桥板调节机构17上。桥板调节机构17可以调节桥板16的位置和姿态。

其他结构及功能与实施例5和实施例6相同，不再赘述。

本实施例的倾斜面移动机器（即清扫移动机器）的使用方法包括如下步骤：

步骤51、清扫移动机器放置在搬运机器的桥板16上，搬运机器把清扫移动机器运送到指定的光伏组件阵列。

步骤52、搬运机器的桥板调节机构17调整桥板16的位置和姿态，使桥板16靠近光伏组件阵列的倾斜面P下边缘并与之对齐。清扫移动机器从桥板16移动到倾斜面P上，同时，启动清扫移动机器的真空吸盘，然后清洗移动机器在倾斜面P上移动。

步骤53、清扫移动机器移动到倾斜面P的上边缘时，边缘检测传感器13检测到边缘，移动机构4停止。摆动杆11向下摆动，将挂钩6放下，清扫移动机器纵向向下移动，挂钩6钩住光伏组件阵列的上边缘，真空吸盘停止工作，如图9所示。

步骤54、摆动杆11向上摆动，使磁铁12和挂钩6脱开，即第二分体2与第一分体1相互脱开。第二分体2通过绳索5的伸长和缩短得以在倾斜面P上做纵向移动。绳索5处于张紧状态，并施加张紧力在第二分体2上，张紧力平衡第二分体2以及安装在第二分体2上的功能组件的重力。此时，关闭表面附着装置3。第二分体2移动的过程中，作业工具7开始清扫作业，如图10所示。第二分体2的移动机构4还可以横向移动，通过绳索5拉动挂钩6横向移动，改变悬挂位置，从而能够在倾斜面P上做平面移动和清扫作业。第二分体2的边缘检测传感器13能够检测到光伏组件阵列的边缘，确保清扫移动机器不会从倾斜面掉落。

步骤55、当完成本次清扫作业后，第二分体2向上移动到挂钩6附近，摆动杆11向下摆动，磁铁12吸住挂钩6，即第一分体1与第二分体2结合成为一个整体。启动真空吸盘和全向驱动轮，然后，清扫移动机器向上移动一段距离，使挂钩6离开倾斜面P上边缘，接着，旋转挂钩6，使其完全脱开倾斜面P的上边缘。清扫移动机器在倾斜面P上移动。

步骤56、重复上述步骤53至55，在倾斜面P的不同位置实施下一轮清扫作业。或是清扫移动机器人给搬运机器发送指令信号，搬运机器接收到指令信号后，在卫星定位系统的指引下移动到清扫移动机器人所在的倾斜面P的下方，搬运机器的桥板调节机构17调整桥板16的位置和姿态，使桥板16靠近光伏组件阵列的倾斜面P下边缘并与之对齐。清扫移动机器从倾斜面P移动到桥板16上，然后，关闭真空吸盘，接着，重复上述步骤52到55，到另一个光伏组件阵列的倾斜面P上实施下一轮清扫作业，直至完成在全部倾斜面上的作业内容。

与实施例5和实施例6相比，本实施例的清扫移动机器具有以下优势：

（1）不需要工人的参与，实现了光伏电站的自动化清扫。

（2）巡航搬运车15不需要参与清扫移动机器实施清扫作业的过程，与清扫移动机器之间没有连接线缆，因此，可以构建一对多（即一台巡航搬运车15对多台清扫移动机器）的系统，提高巡航搬运车15的使用率，减少巡航搬运车15的配置数量，这有利于降低成本，减少后期维护工作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种倾斜面移动机器，其特征在于，包括第一分体、第二分体和功能组件，所述功能组件包括移动机构、柔性连接装置和作业工具，作业工具安装在第一分体和/或第二分体上，用于实施作业内容，柔性连接装置连接第一分体与第二分体，且调节第一分体与第二分体之间的距离，移动机构安装在第一分体和/或第二分体上，用于带动第一分体和/或第二分体在倾斜面上移动，第一分体包含悬挂机构，悬挂机构用于连接和脱开倾斜面。

2.如权利要求1所述的倾斜面移动机器，其特征在于，还包括分体连接机构，安装在第一分体和/或第二分体上，用于将第一分体和第二分体相互连接和脱开。

3.如权利要求1所述的倾斜面移动机器，其特征在于，柔性连接装置包括绳索和绳索驱动机构，绳索驱动机构改变第一分体和第二分体之间的距离，并使绳索张紧或松弛。

4.如权利要求3所述的倾斜面移动机器，其特征在于，绳索驱动机构包括卷绳机构，卷绳机构通过卷绕绳索来改变第一分体和第二分体之间的绳索长度，并使绳索张紧或松弛。

5.如权利要求3所述的倾斜面移动机器，其特征在于，绳索驱动机构包括爬绳机构，爬绳机构设置在第二分体上并带动第二分体沿着绳索移动。

6.如权利要求1所述的倾斜面移动机器，其特征在于，所述功能组件包括表面附着装置，所述表面附着装置安装在第一分体和/或第二分体上，用于附着倾斜面。

7.一种多机器人系统，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的倾斜面移动机器，还包括搬运机器，所述搬运机器包括移动机器本体和机器对接机构，移动机器本体可以在空间中移动，机器对接机构安装在移动机器本体上，所述倾斜面移动机器和搬运机器能够通过机器对接机构实现结合和分离。

8.如权利要求7所述的多机器人系统，其特征在于，所述移动机器本体是在空中飞行的飞行机器，或是在地面移动的车体，或是浮在水中的船体。

9.如权利要求7或8所述的多机器人系统，其特征在于，所述机器对接机构包括桥板和桥板调节机构，桥板安装在桥板调节机构上，桥板调节机构安装在所述移动机器本体上，桥板调节机构调节桥板的位置和姿态，所述倾斜面移动机器从倾斜面移动到桥板上，与搬运机器相互结合，或是所述倾斜面移动机器从桥板上移动到倾斜面上，与搬运机器相互分离。

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