CN214638471U - 一种用于清洁光伏组件的四足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于清洁光伏组件的四足机器人，包括机身、机械腿、清洁装置、回收装置以及控制系统；机身呈水平的长方体结构，其下部敞开设置有清洁仓；机身顶部设置一激光雷达，机身的四个外侧壁上均设置有视觉模块；四条机械腿分别转动固定在机身的四角处；清洁装置包括沿机身长度方向转动固定在清洁仓中部的清洁辊和呈螺旋状固定在清洁辊外周的清洁刷；机身下端位于清洁仓两外侧还分别固定有清洁布；两回收装置位于机身下部，镜像对称设置在清洁仓外侧；控制系统位于机身上部内侧，包括相互电信号连接的PLC控制器与电池；PLC控制器和电池各自与激光雷达、视觉模块、机械腿、清洁辊、回收装置分别电信号连接。

Description

一种用于清洁光伏组件的四足机器人

技术领域

本实用新型涉及一种用于清洁光伏组件的四足机器人，属于光伏板清洁技术领域。

背景技术

太阳能以其来源广泛、清洁、无污染，作为21世纪受欢迎的新型能源，光伏组件表面积尘严重影响其发电效率，灰尘堆积会影响组件寿命，并造成安全隐患。因此，如何经济、有效地解决积灰问题，成了光伏行业发展的一个重点任务。

授权公告号为CN208285267U的中国实用新型专利“一种自运维式光伏板智能干式清洗机器人”，该机器人包括壳体、电池组、电机、驱动轮、行走轮和滚刷，所述电池组、电机设在壳体内部，电池组与电机连接，所述电机通过驱动轮与行走轮连接，所述行走轮与光伏板的侧面连接固定滚动，所述滚刷安装在壳体腹面与光伏板相贴。本实用新型能在因缺水、多灰沙的坏境导致光伏板难以清洁的地区使用，且节能、节水效果显著，具有重大的推广价值。但是，该光伏清洗机器人只能做到对单独一行或者在一个平面内进行清洗，行与行之间的跨越只能通过其他方式实现，使用时不仅不方便而且还可能浪费人力。

又如授权公告号为CN207184409U的中国实用新型专利“一种自动行走光伏清洁机器人”，包括用于清洁光伏板的清洁组件，所述清洁组件设置在机械臂上，所述机械臂与一导向元件连接，所述机械臂通过所述导向元件进行导向，所述导向元件设置在行走装置上，通过所述行走装置的移动，使清洁组件在光伏板上移动，通过本实用新型所述自动行走光伏清洁机器人，能够适用于不同的地形，提高光伏板的清洁效率。但是，该清洁机器人虽然可以实现对不同行组件进行清洁，但是方案中的机器人体积过于庞大，对组件行与行之间的间距有较大要求，适用场景受限。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型提供一种用于清洁光伏组件的四足机器人，该四足机器人结构小巧，激动灵活，不仅可以轻松跨越光伏组件行与行之间的距离，还能够对光伏组件起到良好的清洗效果，使得对光伏电站清洗更加地方便、快捷，有效节省了人力、物力。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于清洁光伏组件的四足机器人，包括机身、机械腿、清洁装置、回收装置以及控制系统；所述机身呈水平的长方体结构，其下部敞开设置有清洁仓；所述机身顶部设置一激光雷达，所述机身的四个外侧壁上均设置有视觉模块；四条所述机械腿分别转动固定在所述机身的四角处；所述清洁装置包括沿机身长度方向转动固定在所述清洁仓中部的清洁辊和呈螺旋状固定在所述清洁辊外周的清洁刷；所述机身下端位于所述清洁仓两外侧还分别固定有清洁布；两所述回收装置位于所述机身下部，镜像对称设置在所述清洁仓外侧；所述控制系统位于所述机身上部内侧，包括相互电信号连接的PLC控制器与电池；所述PLC控制器和所述电池各自与激光雷达、视觉模块、机械腿、清洁辊、回收装置分别电信号连接。

进一步的，所述回收装置包括吸尘口和集尘盒；两所述集尘盒位于所述机身中部，镜像对称设置在所述清洁仓外侧；多个所述吸尘口沿机身长度方向均匀间隔设置，分别对应设置在两所述集尘盒下方；所述吸尘口上端与所述集尘盒连通，下端穿出所述机身下端。

进一步的，所述清洁装置还包括清洁液箱和喷水管；所述清洁液箱固定在所述机身中部；多个所述喷水管沿机身长度方向均匀间隔固定在所述清洁仓的两内侧壁上；所述喷水管上端与所述清洁液箱连通，下端穿出所述机身下端。

进一步的，所述回收装置还包括污水箱和污水回收管；两所述污水箱位于所述机身下部，镜像对称设置在所述吸尘口外侧；多个所述污水回收管沿机身长度方向均匀间隔设置；所述污水回收管上端与所述污水箱中部连通，下端穿出所述机身下端。

进一步的，所述回收装置还包括过滤器和回收导管；所述过滤器固定设置在所述污水箱上端；所述过滤器上端通过多个所述回收导管与所述清洁液箱连通。

进一步的，所述机械腿包括正摆电机、侧摆电机、大腿、小腿、液压系统、连杆、膝部驱动轴以及膝部转轴；所述正摆电机中部的定子与所述机身固定，其外侧的转子通过一固定件与所述侧摆电机中部的定子固定，所述侧摆电机外侧的转子固定在所述大腿的上部；所述液压系统设置在所述大腿内，所述液压系统的活塞杆末端与一连杆固定；所述连杆的另一端通过所述膝部驱动轴与所述小腿上端铰接；所述大腿下端通过所述膝部转轴与所述小腿铰接；所述PLC控制器分别与正摆电机、侧摆电机以及液压系统电信号连接；所述电池分别与正摆电机和侧摆电机电信号连接。

进一步的，所述机身下端还转动固定有多个底部导轮和多个卡合导轮；多个所述底部导轮均匀设置在所述机身底部的四角处，且所述底部导轮的转轴沿机身长度方向设置；多个所述卡合导轮均匀设置在所述机身底部的四角处，且所述底部导轮的转轴竖直设置；所述卡合导轮位于所述底部导轮外侧；所述卡合导轮下端能够贴于光伏面板上端；所述底部导轮外周能够贴于所述光伏面板外侧。

进一步的，所述视觉模块为三维摄像头或者高分辨率红外摄像头。

本实用新型具有如下有益效果：

1、该四足机器人结构小巧，激动灵活，不仅可以轻松跨越光伏组件行与行之间的距离，还能够对光伏组件起到良好的清洗效果，使得对光伏电站清洗更加地方便、快捷，有效节省了人力、物力。

2、机身四周的四条机械腿，每个关节处都安装独立的驱动系统，在独立的驱动系统配合下可实现四足机器人的正常步行、奔跑、翻越障碍等复杂动作，使得机器人在光伏组件行与行之间实现连续作业，自动化程度高、使用方便。

3、该四足机器人设置有清洁装置和回收装置，清洁刷、清洁布和吸尘口、集尘盒配合用于清洗灰尘、污泥等普通的污物；若遇到难以清理的异物时，则通过清洁液箱和喷水管喷出清洁液，配合清洁刷进行有水清扫，清洗过的污水则通过污水回收管抽入至污水箱，经过滤后通过回收导管回收至清洁液水箱循环使用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型另一角度的整体结构示意图。

图3为图2的A处的局部放大图。

图4为图1的仰视图。

图5为机身的局部剖视图。

图6为机身的内部结构示意图。

图7为机械腿的整体结构示意图。

图8为机械腿的内部结构示意图。

图9为机器人移动至光伏组件上方时的示意图。

图10为机器人下蹲至光伏组件上方时的示意图。

图11为机器人下蹲至光伏组件上方时另一角度的示意图。

图12为机器人清洁时的剖视图。

图中附图标记表示为：

1、机身；11、激光雷达；12、视觉模块；13、清洁仓；14、底部导轮；15、卡合导轮；2、机械腿；21、正摆电机；22、侧摆电机；23、大腿；24、小腿；25、液压系统；26、连杆；27、膝部驱动轴；28、膝部转轴；3、清洁装置；31、清洁辊；32、清洁刷；33、清洁布；34、清洁液箱；35、喷水管；4、回收装置；41、吸尘口；42、集尘盒；43、污水回收管；44、污水箱；45、过滤器；46、回收导管；5、控制系统；51、PLC控制器；52、电池；6、光伏面板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

参见图1-12，一种用于清洁光伏组件的四足机器人，包括机身1、机械腿2、清洁装置3、回收装置4以及控制系统5；所述机身1呈水平的长方体结构，其下部敞开设置有清洁仓13；所述机身1顶部设置一激光雷达11，所述机身1的四个外侧壁上均设置有视觉模块12；四条所述机械腿2分别转动固定在所述机身1的四角处；所述清洁装置3包括沿机身1长度方向转动固定在所述清洁仓13中部的清洁辊31和呈螺旋状固定在所述清洁辊31外周的清洁刷32；所述机身1下端位于所述清洁仓13两外侧还分别固定有清洁布33；两所述回收装置4位于所述机身1下部，镜像对称设置在所述清洁仓13外侧；所述控制系统5位于所述机身1上部内侧，包括相互电信号连接的PLC控制器51与电池52；所述PLC控制器51和所述电池52各自与激光雷达11、视觉模块12、机械腿2、清洁辊31、回收装置4分别电信号连接。

根据上述描述，该四足机器人包括机身1、机械腿2、清洁装置3、回收装置4以及控制系统5。机身1下部开设清洁仓13；两清洁装置3和两回收装置4均镜像对称设置在清洁仓13外的两侧；机身1上部设置激光雷达11，用于实时检测四足机器人的位置和运动路线；机身1外周均设置视觉模块12，用于拍摄照片或者录制视频发送至PLC控制器51，由PLC控制器51在清洗前先判定光伏面板6上的污物在清洁时的难易程度，并确定采用何种方式(普通吸尘或者有水清洗)进行清洁，在清洁之后，视觉模块12拍摄照片或者录制视频发送至PLC控制器51，确定是否已清洗干净。清洁装置3包括清洁辊31、清洁刷32和清洁布33，灰尘或者普通的污物，可以通过以上三个部件就能够清除掉。机械腿2用于实现正常步行、奔跑、翻越障碍等复杂动作。回收装置4则用于收集清洗掉的灰尘或者污物。控制系统5包括PLC控制器51和电池52，PLC控制器51根据视觉模块12传输回来的信号，控制该四足机器人上各部件的运作；电池52则是用于给该四足机器人上的各部件供电。

特别的，清洁辊31通过一轴体电机控制转动。

进一步的，所述回收装置4包括吸尘口41和集尘盒42；两所述集尘盒42位于所述机身1中部，镜像对称设置在所述清洁仓13外侧；多个所述吸尘口41沿机身1长度方向均匀间隔设置，分别对应设置在两所述集尘盒42下方；所述吸尘口41上端与所述集尘盒42连通，下端穿出所述机身1下端。

根据上述描述，简单一点的回收装置4仅包括吸尘口41和集尘盒42，用于配合清洁辊31、清洁刷32和清洁布33的工作，将清洗下来的灰尘或者污物进行收集。

特别的，集尘盒42内设置有抽气泵，用于吸尘。

进一步的，所述清洁装置3还包括清洁液箱34和喷水管35；所述清洁液箱34固定在所述机身1中部；多个所述喷水管35沿机身1长度方向均匀间隔固定在所述清洁仓13的两内侧壁上；所述喷水管35上端与所述清洁液箱34连通，下端穿出所述机身1下端。

根据上述描述，当污物难以清洁的顽固污渍(如鸟粪)时，则需要进行有水清洗，加强清洗效果。清洁液箱34通过喷水管35喷出清洁液，配合清洁刷32、清洁布33来进行有水清扫。

特别的，清洁液箱34内设置有水泵。

进一步的，所述回收装置4还包括污水箱44和污水回收管43；两所述污水箱44位于所述机身1下部，镜像对称设置在所述吸尘口41外侧；多个所述污水回收管43沿机身1长度方向均匀间隔设置；所述污水回收管43上端与所述污水箱44中部连通，下端穿出所述机身1下端。

根据上述描述，有水清洗时，则需要另外一套的回收装置4来进行收集，即污水箱44和污水回收管43。清洗过的污水通过污水回收管43抽入至污水箱44，保证光伏面板6表面的清洁度。

特别的，污水箱44内设置有真空泵。

进一步的，所述回收装置4还包括过滤器45和回收导管46；所述过滤器45固定设置在所述污水箱44上端；所述过滤器45上端通过多个所述回收导管46与所述清洁液箱34连通。

根据上述描述，过滤器45主要用于的清洁后的清洁液进行回收再利用，过滤后的清洁液即可通过回收导管46回收至清洁液箱34循环使用。

进一步的，所述机械腿2包括正摆电机21、侧摆电机22、大腿23、小腿24、液压系统25、连杆26、膝部驱动轴27以及膝部转轴28；所述正摆电机21中部的定子与所述机身1固定，其外侧的转子通过一固定件与所述侧摆电机22中部的定子固定，所述侧摆电机22外侧的转子固定在所述大腿23的上部；所述液压系统25设置在所述大腿23内，所述液压系统25的活塞杆末端与一连杆26固定；所述连杆26的另一端通过所述膝部驱动轴27与所述小腿24上端铰接；所述大腿23下端通过所述膝部转轴28与所述小腿24铰接；所述PLC控制器51分别与正摆电机21、侧摆电机22以及液压系统25电信号连接；所述电池52分别与正摆电机21和侧摆电机22电信号连接。

根据上述描述，机械腿2包括正摆电机21、侧摆电机22、大腿23、小腿24、液压系统25、连杆26、膝部驱动轴27以及膝部转轴28。正摆电机21、侧摆电机22一起，相当于髋关节；通过正摆电机21，使得机械腿2能够以机身1长度方向为轴进行一定角度的上下摆动；通过侧摆电机22，使得大腿23能够以侧摆电机22的主轴为轴线进行360°的旋转。大腿23中部设置液压系统25和连杆26，且液压系统25中油缸的上、下油孔与机身1内部油缸均通过管道输送液压油，这样在液压系统25的活塞杆伸缩时，即可通过连杆26、膝部驱动轴27带动小腿24跟随运动，实现整个四组机器人的灵活移动。

进一步的，所述机身1下端还转动固定有多个底部导轮14和多个卡合导轮15；多个所述底部导轮14均匀设置在所述机身1底部的四角处，且所述底部导轮14的转轴沿机身1长度方向设置；多个所述卡合导轮15均匀设置在所述机身1底部的四角处，且所述底部导轮14的转轴竖直设置；所述卡合导轮15位于所述底部导轮14外侧；所述卡合导轮15下端能够贴于光伏面板6上端；所述底部导轮14外周能够贴于所述光伏面板6外侧。

根据上述描述，机身1下端还设置有底部导轮14和卡合导轮15。底部导轮14贴于光伏面板6上端，在底部导轮14与光伏面板6平稳接触后，机械腿2即可进行收纳，通过底部导轮14与光伏面板6的接触，可以使清洁装置3沿光伏组件上的单行进行移动，来回清洁同一行上的光伏面板6；卡合导轮15的外周则是贴于光伏面板6的外侧，确保在清洁过程中，该四足机器人确实是在沿单行移动不会跑偏。

进一步的，所述视觉模块12为三维摄像头或者高分辨率红外摄像头。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于清洁光伏组件的四足机器人，其特征在于：包括机身(1)、机械腿(2)、清洁装置(3)、回收装置(4)以及控制系统(5)；所述机身(1)呈水平的长方体结构，其下部敞开设置有清洁仓(13)；所述机身(1)顶部设置一激光雷达(11)，所述机身(1)的四个外侧壁上均设置有视觉模块(12)；四条所述机械腿(2)分别转动固定在所述机身(1)的四角处；所述清洁装置(3)包括沿机身(1)长度方向转动固定在所述清洁仓(13)中部的清洁辊(31)和呈螺旋状固定在所述清洁辊(31)外周的清洁刷(32)；所述机身(1)下端位于所述清洁仓(13)两外侧还分别固定有清洁布(33)；两所述回收装置(4)位于所述机身(1)下部，镜像对称设置在所述清洁仓(13)外侧；所述控制系统(5)位于所述机身(1)上部内侧，包括相互电信号连接的PLC控制器(51)与电池(52)；所述PLC控制器(51)和所述电池(52)各自与激光雷达(11)、视觉模块(12)、机械腿(2)、清洁辊(31)、回收装置(4)分别电信号连接。

2.根据权利要求1所述用于清洁光伏组件的四足机器人，其特征在于：所述回收装置(4)包括吸尘口(41)和集尘盒(42)；两所述集尘盒(42)位于所述机身(1)中部，镜像对称设置在所述清洁仓(13)外侧；多个所述吸尘口(41)沿机身(1)长度方向均匀间隔设置，分别对应设置在两所述集尘盒(42)下方；所述吸尘口(41)上端与所述集尘盒(42)连通，下端穿出所述机身(1)下端。

3.根据权利要求2所述用于清洁光伏组件的四足机器人，其特征在于：所述清洁装置(3)还包括清洁液箱(34)和喷水管(35)；所述清洁液箱(34)固定在所述机身(1)中部；多个所述喷水管(35)沿机身(1)长度方向均匀间隔固定在所述清洁仓(13)的两内侧壁上；所述喷水管(35)上端与所述清洁液箱(34)连通，下端穿出所述机身(1)下端。

4.根据权利要求3所述用于清洁光伏组件的四足机器人，其特征在于：所述回收装置(4)还包括污水箱(44)和污水回收管(43)；两所述污水箱(44)位于所述机身(1)下部，镜像对称设置在所述吸尘口(41)外侧；多个所述污水回收管(43)沿机身(1)长度方向均匀间隔设置；所述污水回收管(43)上端与所述污水箱(44)中部连通，下端穿出所述机身(1)下端。

5.根据权利要求4所述用于清洁光伏组件的四足机器人，其特征在于：所述回收装置(4)还包括过滤器(45)和回收导管(46)；所述过滤器(45)固定设置在所述污水箱(44)上端；所述过滤器(45)上端通过多个所述回收导管(46)与所述清洁液箱(34)连通。

6.根据权利要求1所述用于清洁光伏组件的四足机器人，其特征在于：所述机械腿(2)包括正摆电机(21)、侧摆电机(22)、大腿(23)、小腿(24)、液压系统(25)、连杆(26)、膝部驱动轴(27)以及膝部转轴(28)；所述正摆电机(21)中部的定子与所述机身(1)固定，其外侧的转子通过一固定件与所述侧摆电机(22)中部的定子固定，所述侧摆电机(22)外侧的转子固定在所述大腿(23)的上部；所述液压系统(25)设置在所述大腿(23)内，所述液压系统(25)的活塞杆末端与一连杆(26)固定；所述连杆(26)的另一端通过所述膝部驱动轴(27)与所述小腿(24)上端铰接；所述大腿(23)下端通过所述膝部转轴(28)与所述小腿(24)铰接；所述PLC控制器(51)分别与正摆电机(21)、侧摆电机(22)以及液压系统(25)电信号连接；所述电池(52)分别与正摆电机(21)和侧摆电机(22)电信号连接。

7.根据权利要求1所述用于清洁光伏组件的四足机器人，其特征在于：所述机身(1)下端还转动固定有多个底部导轮(14)和多个卡合导轮(15)；多个所述底部导轮(14)均匀设置在所述机身(1)底部的四角处，且所述底部导轮(14)的转轴沿机身(1)长度方向设置；多个所述卡合导轮(15)均匀设置在所述机身(1)底部的四角处，且所述底部导轮(14)的转轴竖直设置；所述卡合导轮(15)位于所述底部导轮(14)外侧；所述卡合导轮(15)下端能够贴于光伏面板(6)上端；所述底部导轮(14)外周能够贴于所述光伏面板(6)外侧。

8.根据权利要求1所述用于清洁光伏组件的四足机器人，其特征在于：所述视觉模块(12)为三维摄像头或者高分辨率红外摄像头。

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