CN214719212U - 一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人，属于清洗机器人技术领域，包括履带底盘、水箱和电动云台，所述履带底盘的上表面通过水箱固定连接有电动云台，电动云台的上表面固定连接有支撑板，支撑板的上表面固定安装有驱动机构，驱动机构的下表面固定连接有隔板。本实用新型中，在算法驱动下，光伏巡检清洗机器人会根据设定好的路线沿直线在光伏阵列的中间行驶，机器人的左右两侧设有光电红外传感器，当光电红外传感器感应到光伏板向阳面时，电动云台转向对应一面，开启水泵上电，开始清洗工作，降低日常巡防工作经济支出，通过减少人工支出和日常巡检设备费用支出及管理支出，有效减少企业负担，节约人工成本及设备维护成本。
Description
技术领域
本实用新型属于清洗机器人技术领域，尤其涉及一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人。
背景技术
光伏电站的太阳能电池板以阵列的形式露天倾斜安装，大气中的砂粒、灰尘、杂物和一些腐蚀物质很容易附着在其表面。尤其是在干旱、多风及植被稀少的荒漠化地区，四周便会在电池板上盖满沙尘，严重影响其光电转换效率，甚至损坏电池板，因此，定期或适时对太阳能电池板进行清洁就成为光伏电站日常运行维护中必不可少的重要环节，目前对光伏电池板的清洁通常有人工冲淋擦洗、固定管网喷淋和机械化自动清洗等三种方式。其中，机械化自动清洗设备又可分为基于电池板边框或表面行进的附着行进式清洗设备和基于地面行进的独立行进式清洗设备，从效率和成本角度出发，后者更适用于规模较大的地面光伏电站，国内大型光伏电站对太阳能电池板的清洁维护仍主要采用人工冲水清洗的方式。对于地处干旱荒漠的大规模光伏电站而言，该方式凸显出耗水严重、效率低、成本高的缺点，阳能光伏发电系统主要分集中式和分布式，集中式电站一般占地面积广，大多建在我国西北部和一些偏远地区，自然环境较为恶劣；分布式电站一般建在屋顶、大棚和大面积水池上。这些光伏电站并网后带来了大量的运营维护压力，如常规设备检测、光伏板巡检等；传统运维方式采用的是人工巡检，效率低，而且大多依据运维人员经验来判别设备故障，极易产生偏差；在偏远地区恶劣的自然环境下，光伏电站巡检工作是十分困难和危险的；对于农光互补、渔光互补、屋顶电站等光伏区，传统的人工巡检已不能满足需求，无法实现安全高效的光伏巡检目的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：为了解决传统的人工巡检已不能满足需求，无法实现安全高效的光伏巡检目的的问题，而提出的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人，包括履带底盘、水箱和电动云台，所述履带底盘的上表面通过水箱固定连接有电动云台，电动云台的上表面固定连接有支撑板，支撑板的上表面固定安装有驱动机构，驱动机构的下表面固定连接有隔板，隔板的上卡接有第二轴承，第二轴承内套设有第二转轴，第二转轴的两端固定连接在支撑板下表面开设的凹槽内，所述隔板的外侧固定连接有清洗机构，所述电动云台的上表面固定安装有主机，主机的右侧面设置有摄像头和超声波传感器，主机内设置有主板，主板上焊接有指南针九轴传感器、WIFI模块、图像识别模块和stm32单片机，支撑板的下表面固定连接有红外光传感器。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述驱动机构包括固定连接在支撑板上表面的固定壳，固定壳的上表面卡接第一轴承，第一轴承内套设有第一转轴，第一转轴的顶端与电机的输出轴固定连接，电机的下表面通过固定座固定连接在支撑板上。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述第一转轴的底端固定连接有螺纹柱，螺纹柱的外表面螺纹连接有螺纹帽，螺纹帽的左右两侧面均固定连接有支杆，支杆的另一端固定连接贯穿支撑板上表面卡接的杆套并固定连接有圆头杆，所述支撑板的上表面开设有定位槽，定位槽内壁的左右两侧面均开设有限位槽，圆头杆的两端分别位于两个限位槽内。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述清洗机构包括固定连接在隔板前后两侧面的侧板，两个侧板的相对面均卡接有两个左右对称设置的第三轴承，前后两个第三轴承之间套设有第三转轴，第三转轴背面的一端固定连接有齿轮，两个齿轮相互啮合，左右两侧的第三转轴外侧分别卡接有海绵辊和毛刷辊。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述隔板的内部开设有空腔，隔板左侧面的前后两侧均卡接有滑套，滑套内套设有滑杆，滑杆的右端固定连接有磁铁板，磁铁板的前后两侧面均固定连接有滑块，滑块滑动连接在空腔内壁开设的滑槽内，滑块的左侧面通过弹簧与滑槽内壁的左侧面固定连接，空腔内壁的左侧面固定连接有电磁铁，所述滑杆的左端固定连接有清洗管，清洗管的下表面从前往后均匀连通有多个倾斜设置的喷头，所述清洗管的外表面连通有软管，软管的一端与水泵的出水口连通，水泵固定安装在水箱的上表面，水泵的出水口通过抽水管与水箱的一侧面连通。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述指南针九轴传感器、超声波传感器和红外光传感器的输出端均与stm32单片机的输入端电性连接，stm32单片机的输入端与手机APP通过信号连接，摄像头的输出端与图像识别模块的输入端电性连接，图像识别模块的输出端与stm32单片机的输入端电性连接，stm32单片机的输出端与WIFI模块的输入端电性连接，WIFI模块的输出端与上位机的输入端电性连接，stm32单片机的输出端与水泵、电磁铁和电机的输入端电性连接。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型中，在算法驱动下，光伏巡检清洗机器人会根据设定好的路线沿直线在光伏阵列的中间行驶，机器人的左右两侧设有光电红外传感器，当光电红外传感器感应到光伏板向阳面时，电动云台转向对应一面，开启水泵上电，开始清洗工作，清洗同时，电动云台可上下左右运动，达到全范围清洗，清洗一周期后，机器人继续前行，机器人清洗完一列后，系统通过指南针九轴传感器自动旋转90°后，进入下一列光伏矩阵进行清洗，实现无人智能化清洗同时比目前的清洗车更节约用水，清洗效果更好，机器人前部安装有超声波传感器，当光伏巡检清洗机器人前方有人或者动物时，机器人会暂停工作，躲避障碍物，工作人员可通过手机APP远程控制光伏巡检清洗机器人对光伏矩阵进行清洗与巡检工作，工作人员通过控制机器人速度与方向，清洗时间，以及清洗、巡检的角度以实现清洗、巡检的自由性，便捷性，同时自动模式与远程控制模式可根据实际情况由工作人员进行切换，机器人在行驶时，系统通过图像识别模块，采集光伏板面的图像信息，并实时传输到上位机中，光伏板面有任何破损或异物都会及时标记出来，如此，将大幅缩减光伏电站巡检所需人数及巡检时间，节省人力运维成本，有效提高电站巡检效率与精确性，降低日常巡防工作经济支出，通过减少人工支出和日常巡检设备费用支出及管理支出，有效减少企业负担，节约人工成本及设备维护成本。
2、本实用新型中，通过设置清洗机构，其中毛刷辊与光伏板接触时，并在履带底盘的作用下，毛刷辊移动时能够对光伏板进行清理，同时毛刷辊移动与光伏板接触能够旋转，毛刷辊旋转通过两个齿轮带动海绵辊旋转，海绵辊能够对光伏板进行清理，同时水泵通过抽水管将水箱内的水抽出，并通过软管输送至清洗管内，最后通过多个喷头喷出，清水喷在海绵辊上达到对海绵辊清洗的效果，同时也能够对海绵辊加湿，让海绵辊对光伏板起到清洗效果。
3、本实用新型中，通过设置驱动机构，电机工作时能够通过第一转轴带动螺纹柱旋转，螺纹帽能够上下移动并带动支杆上下移动，支杆上下移动时带动圆头杆上下移动，圆头杆在限位槽内左右滑动，在第二转轴的作用下隔板能够旋转，此时毛刷辊和海绵辊的角度能够被改变，达到适应不同倾斜角度光伏板的目的，能够对不同倾斜角度的光伏板进行有效清理。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人的立体结构示意图；
图2为本实用新型提出的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人中清洗机构俯视的剖面结构示意图；
图3为本实用新型提出的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人中驱动机构侧视的剖面结构示意图；
图4为本实用新型提出的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人中A的放大结构示意图；
图5为本实用新型提出的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人中主机俯视的剖面结构示意图；
图6为本实用新型提出的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人的系统结构示意图。
图例说明：
1、履带底盘；2、指南针九轴传感器；3、电动云台；4、水箱；5、支撑板；6、驱动机构；61、电机；62、第一转轴；63、固定壳；64、螺纹柱；65、支杆；66、圆头杆；67、限位槽；68、定位槽；7、隔板；8、清洗机构；81、侧板；82、第三转轴；83、齿轮；84、水泵；85、毛刷辊；86、电磁铁；87、海绵辊；88、清洗管；89、软管；810、喷头；811、磁铁板；812、滑杆；813、滑块；814、弹簧；9、主机；10、摄像头；11、超声波传感器；12、WIFI模块；13、图像识别模块；14、stm32单片机；15、红外光传感器；16、第二转轴。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人，包括履带底盘1、水箱4和电动云台3，所述履带底盘1的上表面通过水箱4固定连接有电动云台3，电动云台3的上表面固定连接有支撑板5，支撑板5的上表面固定安装有驱动机构6，驱动机构6的下表面固定连接有隔板7，所述驱动机构6包括固定连接在支撑板5上表面的固定壳63，固定壳63的上表面卡接第一轴承，第一轴承内套设有第一转轴62，第一转轴62的顶端与电机61的输出轴固定连接，电机61的下表面通过固定座固定连接在支撑板5上，所述第一转轴62的底端固定连接有螺纹柱64，螺纹柱64的外表面螺纹连接有螺纹帽，螺纹帽的左右两侧面均固定连接有支杆65，支杆65的另一端固定连接贯穿支撑板5上表面卡接的杆套并固定连接有圆头杆66，所述支撑板5的上表面开设有定位槽68，定位槽68内壁的左右两侧面均开设有限位槽67，圆头杆66的两端分别位于两个限位槽67内；
实施方式具体为：通过设置清洗机构8，其中毛刷辊85与光伏板接触时，并在履带底盘1的作用下，毛刷辊85移动时能够对光伏板进行清理，同时毛刷辊85移动与光伏板接触能够旋转，毛刷辊85旋转通过两个齿轮83带动海绵辊87旋转，海绵辊87能够对光伏板进行清理，同时水泵84通过抽水管将水箱4内的水抽出，并通过软管89输送至清洗管88内，最后通过多个喷头810喷出，清水喷在海绵辊87上达到对海绵辊87清洗的效果，同时也能够对海绵辊87加湿，让海绵辊87对光伏板起到清洗效果，如果需要对光伏板冲洗，为电磁铁86通电时能够有效吸附磁铁板811，磁铁板811吸附在电磁铁86上时，磁铁板811能够通过滑杆812带动清洗管88向左移动，此时喷头810移动喷出的水不再喷在海绵管上，喷出的水会直接喷在光伏板上，达到对光伏板冲洗的效果，对光伏板的清洗效果更好。
隔板7的上卡接有第二轴承，第二轴承内套设有第二转轴16，第二转轴16的两端固定连接在支撑板5下表面开设的凹槽内，所述隔板7的外侧固定连接有清洗机构8，所述清洗机构8包括固定连接在隔板7前后两侧面的侧板81，两个侧板81的相对面均卡接有两个左右对称设置的第三轴承，前后两个第三轴承之间套设有第三转轴82，第三转轴82背面的一端固定连接有齿轮83，两个齿轮83相互啮合，左右两侧的第三转轴82外侧分别卡接有海绵辊87和毛刷辊85，所述隔板7的内部开设有空腔，隔板7左侧面的前后两侧均卡接有滑套，滑套内套设有滑杆812，滑杆812的右端固定连接有磁铁板811，磁铁板811的前后两侧面均固定连接有滑块813，滑块813滑动连接在空腔内壁开设的滑槽内，滑块813的左侧面通过弹簧814与滑槽内壁的左侧面固定连接，空腔内壁的左侧面固定连接有电磁铁86，所述滑杆812的左端固定连接有清洗管88，清洗管88的下表面从前往后均匀连通有多个倾斜设置的喷头810，所述清洗管88的外表面连通有软管89，软管89的一端与水泵84的出水口连通，水泵84固定安装在水箱4的上表面，水泵84的出水口通过抽水管与水箱4的一侧面连通；
实施方式具体为：通过设置驱动机构6，电机61工作时能够通过第一转轴62带动螺纹柱64旋转，螺纹帽能够上下移动并带动支杆65上下移动，支杆65上下移动时带动圆头杆66上下移动，圆头杆66在限位槽67内左右滑动，在第二转轴16的作用下隔板7能够旋转，此时毛刷辊85和海绵辊87的角度能够被改变，达到适应不同倾斜角度光伏板的目的，能够对不同倾斜角度的光伏板进行有效清理。
所述电动云台3的上表面固定安装有主机9，主机9的右侧面设置有摄像头10和超声波传感器11，主机9内设置有主板，主板上焊接有指南针九轴传感器2、WIFI模块12、图像识别模块13和stm32单片机14，支撑板5的下表面固定连接有红外光传感器15，所述指南针九轴传感器2、超声波传感器11和红外光传感器15的输出端均与stm32单片机14的输入端电性连接，stm32单片机14的输入端与手机APP通过信号连接，摄像头10的输出端与图像识别模块13的输入端电性连接，图像识别模块13的输出端与stm32单片机14的输入端电性连接，stm32单片机14的输出端与WIFI模块12的输入端电性连接，WIFI模块12的输出端与上位机的输入端电性连接，stm32单片机14的输出端与水泵84、电磁铁86和电机61的输入端电性连接；
实施方式具体为：当光伏巡检清洗机器人前方有人或者动物时，超声波传感器11会检测到障碍物，机器人会暂停工作，躲避障碍物，通过设置图像识别模块13，采集光伏板面的图像信息，并实时传输到上位机中，光伏板面有任何破损或异物都会及时标记出来，如此，将大幅缩减光伏电站巡检所需人数及巡检时间，节省人力运维成本，stm32单片机14接收指南针九轴传感器2、图像识别模块13、超声波传感器11和红外光传感器15的信号，stm32单片机14控制水泵84、电磁铁86和电机61工作。
工作原理：使用时，当需要对光伏板清洗时，利用电动云台3控制毛刷辊85与海绵辊87的位置，毛刷辊85与光伏板接触时，并在履带底盘1的作用下，毛刷辊85移动时能够对光伏板进行清理，同时毛刷辊85移动与光伏板接触能够旋转，毛刷辊85旋转通过两个齿轮83带动海绵辊87旋转，海绵辊87能够对光伏板进行清理，同时水泵84通过抽水管将水箱4内的水抽出，并通过软管89输送至清洗管88内，最后通过多个喷头810喷出，清水喷在海绵辊87上达到对海绵辊87清洗的效果，且海绵辊87对光伏板起到清洗效果，电机61工作时能够通过第一转轴62带动螺纹柱64旋转，螺纹帽能够上下移动并带动支杆65上下移动，支杆65上下移动时带动圆头杆66上下移动，圆头杆66在限位槽67内左右滑动，在第二转轴16的作用下隔板7能够旋转，此时毛刷辊85和海绵辊87的角度能够被改变，达到适应不同倾斜角度光伏板的目的，能够对不同倾斜角度的光伏板进行有效清理。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人，包括履带底盘(1)、水箱(4)和电动云台(3)，其特征在于，所述履带底盘(1)的上表面通过水箱(4)固定连接有电动云台(3)，电动云台(3)的上表面固定连接有支撑板(5)，支撑板(5)的上表面固定安装有驱动机构(6)，驱动机构(6)的下表面固定连接有隔板(7)，隔板(7)的上卡接有第二轴承，第二轴承内套设有第二转轴(16)，第二转轴(16)的两端固定连接在支撑板(5)下表面开设的凹槽内，所述隔板(7)的外侧固定连接有清洗机构(8)，所述电动云台(3)的上表面固定安装有主机(9)，主机(9)的右侧面设置有摄像头(10)和超声波传感器(11)，主机(9)内设置有主板，主板上焊接有指南针九轴传感器(2)、WIFI模块(12)、图像识别模块(13)和stm32单片机(14)，支撑板(5)的下表面固定连接有红外光传感器(15)。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人，其特征在于，所述驱动机构(6)包括固定连接在支撑板(5)上表面的固定壳(63)，固定壳(63)的上表面卡接第一轴承，第一轴承内套设有第一转轴(62)，第一转轴(62)的顶端与电机(61)的输出轴固定连接，电机(61)的下表面通过固定座固定连接在支撑板(5)上。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人，其特征在于，所述第一转轴(62)的底端固定连接有螺纹柱(64)，螺纹柱(64)的外表面螺纹连接有螺纹帽，螺纹帽的左右两侧面均固定连接有支杆(65)，支杆(65)的另一端固定连接贯穿支撑板(5)上表面卡接的杆套并固定连接有圆头杆(66)，所述支撑板(5)的上表面开设有定位槽(68)，定位槽(68)内壁的左右两侧面均开设有限位槽(67)，圆头杆(66)的两端分别位于两个限位槽(67)内。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人，其特征在于，所述清洗机构(8)包括固定连接在隔板(7)前后两侧面的侧板(81)，两个侧板(81)的相对面均卡接有两个左右对称设置的第三轴承，前后两个第三轴承之间套设有第三转轴(82)，第三转轴(82)背面的一端固定连接有齿轮(83)，两个齿轮(83)相互啮合，左右两侧的第三转轴(82)外侧分别卡接有海绵辊(87)和毛刷辊(85)。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人，其特征在于，所述隔板(7)的内部开设有空腔，隔板(7)左侧面的前后两侧均卡接有滑套，滑套内套设有滑杆(812)，滑杆(812)的右端固定连接有磁铁板(811)，磁铁板(811)的前后两侧面均固定连接有滑块(813)，滑块(813)滑动连接在空腔内壁开设的滑槽内，滑块(813)的左侧面通过弹簧(814)与滑槽内壁的左侧面固定连接，空腔内壁的左侧面固定连接有电磁铁(86)，所述滑杆(812)的左端固定连接有清洗管(88)，清洗管(88)的下表面从前往后均匀连通有多个倾斜设置的喷头(810)，所述清洗管(88)的外表面连通有软管(89)，软管(89)的一端与水泵(84)的出水口连通，水泵(84)固定安装在水箱(4)的上表面，水泵(84)的出水口通过抽水管与水箱(4)的一侧面连通。
6.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的光伏巡检清洗机器人，其特征在于，所述指南针九轴传感器(2)、超声波传感器(11)和红外光传感器(15)的输出端均与stm32单片机(14)的输入端电性连接，stm32单片机(14)的输入端与手机APP通过信号连接，摄像头(10)的输出端与图像识别模块(13)的输入端电性连接，图像识别模块(13)的输出端与stm32单片机(14)的输入端电性连接，stm32单片机(14)的输出端与WIFI模块(12)的输入端电性连接，WIFI模块(12)的输出端与上位机的输入端电性连接，stm32单片机(14)的输出端与水泵(84)、电磁铁(86)和电机(61)的输入端电性连接。
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