CN219152895U - 一种机器人及机器人定位系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种机器人及机器人定位系统，机器人包括车体、两个以上影像采集装置以及控制设备，所述车体前进方向被定义为前方；两个以上金属传感器设置于其设置于所述车体彼此背离的两个侧壁上，和/或，设于所述车体的顶部；所述控制设备设于所述车体内，所述影像采集装置电连接至所述控制设备。设置在车体彼此背离的两个侧壁或车体顶部的影像采集装置可以拍摄车体两侧的图像，从而提高机器人的检测精度和稳定性，当机器人故障、停止运行或者路线偏移时，可以及时获知并纠正，以解决机器人运行中不便监控其行进路线的技术问题。

Description

一种机器人及机器人定位系统

技术领域

本申请涉及光伏面板清洁技术领域，具体涉及一种机器人及机器人定位系统。

背景技术

光伏面板包括板体以及包覆在板体边缘的金属边框，上述板体利用半导体材料在光照条件下发生的光生伏特效应将太阳能直接转换为电能。由于光伏面板的工作环境易导致面板积灰和热板效应，使得光伏发电站的发电效率降低，因此需要定期清理面板表面的积灰和污垢。由于人工清洁光伏面板表面效率低下，成本较高，因此适用于光伏面板的清洁机器人不断发展。

光伏面板为获得最佳的发电效率，通常需要倾斜安装，位于不同纬度的光伏电站，光伏面板的倾斜角度存在不同。当清洁机器人在倾斜的光伏面板上运行时，地面上的工作人员无法对清洁机器人的运动过程进行全程监控，当清洁机器人故障、停止运行或者路线偏移时，工作人员无法及时得知并纠正。

发明内容

本申请提供一种机器人及机器人定位系统，以解决机器人运行中不便监控其行进路线的技术问题。

本申请提供一种机器人，其包括车体、两个以上影像采集装置以及控制设备，所述车体前进方向被定义为前方；两个以上金属传感器设置于其设置于所述车体彼此背离的两个侧壁上，和/或，设于所述车体的顶部；所述控制设备设于所述车体内，所述影像采集装置电连接至所述控制设备。

可选的，两个所述影像采集装置的连线垂直于所述车体的前进方向；和/或，所述影像采集装置包括入光面，所述入光面的中轴线垂直于所述车体的前进方向。

可选的，所述影像采集装置包括入光面，所述入光面所处平面与所述车体底面所处平面形成的夹角范围为15°~30°或30°~45°或45°~60°。

可选的，机器人还包括金属传感器，其设于所述车体彼此背离的两个侧壁的下端，和/或，设于所述影像采集装置的下方，所述金属传感器电连接至所述控制设备；所述金属传感器靠近所述车体的前端。

可选的，机器人还包括第一距离传感器，所述第一距离传感器设置于所述车体的任一侧壁的下端，或设于所述车体的角落处，所述第一距离传感器靠近所述车体的前端；所述第一距离传感器电连接至所述控制设备。

可选的，机器人还包括滚刷壳体以及第二距离传感器，所述滚刷壳体连接至所述车体的前端；所述第二距离传感器设置于所述滚刷壳体的前端，所述第二距离传感器电连接至所述控制设备。

可选的，机器人还包括固定支架，所述固定支架连接至所述车体的顶面，所述固定支架包括一安装部，所述安装部突出于所述车体的一侧壁外；所述影像采集装置设于所述固定支架内；所述影像采集装置的入光面位于所述安装部的表面；所述影像采集装置包括相机、摄像头中的至少一种。

可选的，机器人还包括补光设备，所述补光设备设于所述固定支架内，所述补光设备包括发光面，所述发光面位于所述安装部的表面，并邻近所述影像采集装置的入光面。

可选的，机器人还包括控制设备，所述操作面板被安装至所述车体的后端，并电连接至所述控制设备；所述控制设备被安装至所述车体的前端。

本申请还提供一种机器人定位系统，其包括机器人，所述机器人能够在一平面上行进，该平面设于定位标识；所述机器人的影像采集装置包括镜头，所述镜头朝向所述定位标识；该机器人为前述任一项所述的机器人。

本申请提供一种机器人，设置在车体彼此背离的两侧壁上的影像采集装置可以拍摄车体两侧的图像，以便于机器人通过图像判断其与光伏面板的相对位置和行进轨迹。

机器人包括设置在车体两侧的金属传感器可以实时检测一定距离范围内的金属边框，提高了机器人的检测范围以及检测精度，使得机器人可以实时确定其与光伏面板的相对位置和行进轨迹。同时，因而利用金属传感器和影像采集装置的组合，可以提高机器人的检测精度和稳定性，当机器人故障、停止运行或者路线偏移时，工作人员可以及时获知并纠正。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的机器人的部分结构示意图一；

图2是本申请提供的机器人的部分结构示意图二；

图3是本申请提供的机器人中部分爆炸示意图；

图4是本申请提供的机器人中固定支架、摄像头和补光灯的示意图。

附图标记说明：

100、车体；110、第一侧；120、第二侧；130、控制设备；140、操作面板；200、金属传感器；300、第一距离传感器；400、固定支架；410、安装部；420、固定部；430、摄像头；440、补光灯；500、滚刷壳体；510、突出部；520、通槽；600、第二距离传感器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”通常是指装置实际使用或工作状态下的上、下、左和右，具体为附图中的图面方向。

本申请提供一种机器人及机器人定位系统，以下分别进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本申请实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

请参阅图1，本申请提供一种机器人定位系统，其包括一机器人，上述机器人可以在倾斜设置的光滑平面上行走，本实施例中该光滑平面可以是光伏面板或者多个光伏面板组成的面板阵列。光伏面板包括一板体以及设于板体上的定位标识，该定位标识可以为包覆在板体边缘的金属边框，上述板体利用半导体材料在光照条件下发生的光生伏特效应将太阳能直接转换为电能。金属边框环绕板体的边缘一圈设置，能够限制机器人在光伏面板行进过程中的边缘位置。

请参阅图1，机器人包括一车体100和一滚刷壳体500，车体100和滚刷壳体500相连接，定义车体100的前进方向为前方，本实施例中滚刷壳体500连接至车体100的前端。车体100的下方设置有行走装置，滚刷壳体500内设置有清洁装置。行走装置用以调整车体100和滚刷壳体500的行进方向和行进速度，清洁装置能够在车体100行进的过程中清扫光伏面板的表面。

行走装置包括两组履带行进装置，两履带行进装置分别对称设置于车体100的两侧，每一个履带行进装置包括轮体、履带和驱动电机，上述履带绕设于轮体的外部，利用驱动电机驱动轮体旋转，并带动履带沿光伏面板的表面行进。

清洁装置包括滚刷以及清洁电机，滚刷壳体500的一侧连接至车体100的前端。滚刷壳体500的下表面向上凹陷形成一凹槽，该凹槽沿滚刷壳体500的轴向设置，滚刷沿轴向可转动式连接至凹槽内部。滚刷壳体500的一端面安装有清洁电机，该清洁电机连接至滚刷的一端部。当车体100被放置于光伏面板的表面时，滚刷从凹槽内伸出的部分可以贴合至光伏面板的表面。在履带行进装置驱动车体100行进的过程中，清洁电机驱动滚刷旋转，使得滚刷可以清洁光伏面板表面的灰尘和附着物。

请参阅图1，车体100包括相对的第一侧110以及第二侧120，本实施例中第一侧110和第二侧120为车体100的左右侧，第一侧110和第二侧120之间的垂直连线垂直于车体100的行进方向。上述两组履带行进装置分别设置在车体100的第一侧110以及第二侧120，以驱动车体100沿履带运动方向行进。

请参阅图1，机器人还包括控制设备130，该控制设备130包括处理器，多种电器元件均电连接至该控制设备130，使得机器人可以根据各种检测信号控制行进路线。由于电器元件多装配至车体100的前端以及滚刷壳体500上，本实施例中控制设备130被安装至车体100的前端，以便于电器元件与控制设备130电连接。

请参阅图1和图2，机器人还包括操作面板140，通过该操作面板140可以控制机器人启动、急停、转向等命令切换。由于清洁装置设置在车体100的前端，因而操作面板140设置在车体100的后端，以便于操作。

请参阅图1和图2，机器人还包括两个以上影像采集装置，全部的影像采集装置电连接至控制设备130。影像采集装置可以设置于车体彼此背离的两侧侧壁上，多个影像采集装置被分为两组，一组设置在车体100的第一侧110，另一组设置在车体100的第二侧120。此外，影像采集装置也可以设置在车体100的顶部。

上述影像采集装置包括相机、摄像头430中的至少一种，本实施例中机器人包括两组摄像头430，该两组摄像头430分别连接至车体100顶部靠近第一侧110与第二侧120的侧边。当设置在第一侧110和第二侧120的金属传感器200故障，无法探测到金属边框时，摄像头430可以拍照记录车体100两侧的图像，使得控制设备130可以基于图像判断车体100的位置，确保机器人在光伏面板行进时的稳定性。

请参阅图1和图2，两个摄像头430之间的连线垂直于车体的前进方向，使得摄像头430可以拍摄记录两侧的图像，并将该图像传送至控制设备130，用以辅助确定机器人的位置以及行进轨迹。

请参阅图1和图2，每一摄像头430包括一入光面，上述入光面的中轴线垂直于车体的前进方向。在车体100行进的过程中，摄像头430可以拍摄记录两侧的图像，并将该图像传送至控制设备130，用以辅助确定机器人的位置以及行进轨迹。

请参阅图2-图4，车体100的顶部连接有固定支架400，该固定支架400包括一安装部410和一固定部420，其中固定部420通过紧固螺钉连接至车体100的顶面，安装部410的一端连接至固定部420，其另一端朝远离车体100的方向倾斜延伸，并突出于车体的侧壁。

请参阅图2和图4，摄像头430被固定至安装部410，同时摄像头430的入光面位于安装部410的表面，利用倾斜设置的安装部410能够扩大摄像头430的拍摄范围，使得控制设备130更易于根据图像判断机器人的位置和进行轨迹。固定支架400固定连接至车体100的顶面，同时摄像头430的入光面所处的平面与车体100底面所处的平面形成一夹角，使得摄像头430拍摄的图像中既可以获取车体100两侧的信息，同时可以获取光伏面板的信息，从而可以提高控制设备130判断的精确度。

请参阅图2和图4，机器人还包括补光设备，该补光设备包括补光灯440。补光灯440被固定至安装部410上，补光灯440包括发光面，该发光面位于安装部的表面，并邻近摄像头430设置。利用补光灯440可以辅助摄像头430夜间使用，使得机器人的工作时间不受约束，提高机器人的清洁效率。

请参阅图2和图4，摄像头430的入光面所处的平面与车体100底面所处的平面之间的夹角范围为15°~30°或30°~45°或45°~60°。

当摄像头430的入光面所处的平面与车体100底面所处的平面的夹角为15°时，摄像头430可以更多地拍摄第一侧110和第二侧120的图像，使得控制设备130可以基于上述图像判断车体100相对于金属边框的位置，从而准确地确定机器人的位置。

当摄像头430的入光面所处的平面与车体100底面所处的平面的夹角为30°时，摄像头430可以更多地拍摄第一侧110和第二侧120的图像，使得控制设备130可以基于上述图像判断车体100相对于金属边框的位置，从而准确地确定机器人的位置。

当摄像头430的入光面所处的平面与车体100底面所处的平面的夹角为45°时，摄像头430既可以拍摄第一侧110和第二侧120的图像，同时也可以更多地拍摄光伏面板以及金属边框，使得控制设备130可以基于上述图像判断车体100相对于金属边框的位置，从而准确地确定机器人的位置，也便于检测其行进轨迹。

当摄像头430的入光面所处的平面与车体100底面所处的平面的夹角为60°时，摄像头430既可以拍摄第一侧110和第二侧120的图像，同时也可以更多地拍摄光伏面板以及金属边框，使得控制设备130可以基于上述图像判断车体100相对于金属边框的位置，从而准确地确定机器人的位置，也便于检测其行进轨迹。

请参阅图1-图3，机器人还包括两个以上的金属传感器200，并且全部的金属传感器200电连接至控制设备130。多个金属传感器200被分为两组，一组设置在车体100的第一侧110的下端，另一组设置在车体100的第二侧120的下端。此外，金属传感器200也可以设置在影像采集装置的下方，以便于与影像采集装置配合。

金属传感器200是一种无接触探测金属物体的传感器装置，当金属物体进入传感器的探测范围以后会导致传感器内部的一系列变化，最终能够输出相应的检测信号。因而金属传感器200无需贴合至光伏面板的金属边框，在车体100行进过程中，金属传感器200与金属边框之间的距离小于或等于探测距离时，金属传感器200即可向控制设备130输出相应的检测信号。

由于光伏面板的四个边缘处均包覆有金属边框，同时车体100的第一侧110和第二侧120均设置有金属传感器200，当机器人在光伏面板的表面按照设计路线行进时，通过第一侧110和/或第二侧120的金属传感器200可以实时获取机器人的位置。同时基于金属传感器200与金属边框的距离变化，可以判断机器人处于爬坡、下坡、转向、直线清扫等不同的工作状态，从而可以检测和判断机器人的清扫路线，辅助机器人在清扫的工作状态时可以沿直线行进，同时可以依次清扫光伏面板的表面，避免存在遗漏和盲区。

由于金属传感器200在获取机器人位置的过程中，其与对应的金属边框保持一定的距离，从而可以避免对金属传感器200和金属边框造成损伤。当机器人在光伏面板的中部清扫时，第一侧110和第二侧120上的金属传感器200依旧可以输出相应的检测信号。同时机器人可以基于不同侧的金属传感器200相对于金属边框的距离，辅助判断清扫位置、朝向、以及行进路线。

请参阅图1，由于金属边框略高于光伏面板的表面，本实施例中金属传感器200连接至车体100的底部，并且靠近车体100的前端设置。当机器人在光伏面板的表面行进时，车体100的底部靠近光伏面板的表面，使得连接至车体100的金属传感器200的底部大致与金属边框位于同一平面内，从而保证金属传感器200与金属边框之间的检测精度。

参阅图1-图3，本实施例中第一侧110和第二侧120各设置一个金属传感器200，两金属传感器200分别位于第一侧110和第二侧120的最前端。为避免机器人清扫光伏面板的表面时出现遗漏和盲区，清洁装置的滚刷会运动至光伏面板的边缘位置处，甚至伸出光伏面板的外部。为保证机器人在光伏面板的稳定性，车体100需始终位于光伏面板上，以避免机器人发生倾倒、掉落等状况。

靠近车体100前端的金属传感器200可以监测金属边框的边缘位置，机器人可以基于金属传感器200和金属边框的检测距离判断车体100的位置，从而控制车体100及时转向，使得机器人可以清扫光伏面板的全部位置，同时能够在倾斜的光伏面板上稳定地运动。

请参阅图1和图2，机器人还包括两个以上第一距离传感器300，全部的第一距离传感器300均电连接至控制设备130。第一距离传感器300设置于车体的任一侧壁的下端，或者设于车体100的角落处。本实施例中多个第一距离传感器300被分为两组，一组设置在车体100的第一侧110，另一组设置在车体100的第二侧120。上述第一距离传感器300包括超声波传感器、光脉冲传感器中的至少一种，本实施例中第一距离传感器300优选超声波传感器，以利用第一距离传感器300采集其与光伏面板表面之间的距离。

请参阅图1，光伏面板的板体为一光滑的平面，当机器人在光伏面板的表面上行进时，第一距离传感器300与光伏面板表面之间的距离基本不变。若光伏面板的表面存在石子、鸟屎等障碍物时，车体100会带动第一距离传感器300跨越障碍物，使得第一距离传感器300与光伏面板之间的距离发生变化。第一距离传感器300能够将距离的变化信号传送至控制设备130，以辅助控制设备130控制行走装置跨越障碍。

若清洁装置的滚刷运动至光伏面板的边缘位置处，甚至伸出光伏面板的外部时，控制设备130需要控制行走装置，以保证车体100始终位于光伏面板上。当设置在第一侧110和第二侧120的第一距离传感器300运动至光伏面板的边缘处，即当第一距离传感器300运动至金属边框上方，或者伸出光伏面板的外部时，第一距离传感器300与光伏面板之间的距离会发生明显变化。第一距离传感器300将距离变化信号发送至控制设备130，控制设备130可以基于上述信号判断车体100的位置，以避免机器人发生倾倒、掉落等状况。

请参阅图1-图3，第一距离传感器300靠近金属传感器200设置，本实施例中金属传感器200靠近车体100的前端设置，同时第一距离传感器300设置在车体100的后侧。靠近前端的金属传感器200可以及时检测到金属边框的边缘位置，从而控制机器人及时转向。但当金属传感器200故障，无法探测到金属边框时，位于金属传感器200后侧的第一距离传感器300可以获取其与光伏面板的距离，使得控制设备130可以基于第一距离传感器300的信号，判断车体100相对于金属边框的距离，从而可以控制机器人及时转向，确保机器人在光伏面板行进时的稳定性。

请参阅图1，第一距离传感器300连接至车体100的底部，第一距离传感器300更靠近光伏面板的表面，使得第一距离传感器300检测的其与光伏面板之间的距离更加精准，从而保证第一距离传感器300与光伏面板之间的检测精度。

请参阅图1，机器人还包括一个或多个第二距离传感器600，上述第二距离传感器600电连接至控制设备130。第二距离传感器600设置于滚刷壳体500的前端，用以采集其与光伏面板表面的距离，第二距离传感器600将采集的数据传送至控制设备130，以辅助控制设备130判断滚刷壳体500与光伏面板的距离以及相对位置。上述第二距离传感器600包括超声波传感器、光脉冲传感器中的至少一种，本实施例中第二距离传感器600优选超声波传感器，以保证第二距离传感器600采集的精确性。

请参阅图1，为避免机器人清扫光伏面板的表面时出现遗漏和盲区，滚刷壳体500以及滚刷会运动至光伏面板的边缘位置处，甚至伸出光伏面板的外部。同时为保证机器人在光伏面板的稳定性，车体100需始终位于光伏面板上，以避免机器人发生倾倒、掉落等状况。设置在滚刷壳体500上的第二距离传感器600可以实时检测其与光伏面板之间的距离，当滚刷壳体500运动至金属边框的上方或者伸出光伏面板的外部时，第二距离传感器600与光伏面板之间的距离会发生明显变化。第二距离传感器600将信号实时传送至控制设备130，使得控制设备130可以基于上述信号判断滚刷壳体500的位置。

请参阅图1和图2，第二距离传感器600设置于滚刷壳体500的前端，沿着机器人的行进方向，当滚刷壳体500的前端刚刚运动至金属边框的上方或者伸出光伏面板的外部时，第二距离传感器600与光伏面板之间的距离会发生明显变化，第二距离传感器600将信号实时传送至控制设备130。随着机器人的继续行进，滚刷壳体500继续朝向光伏面板的外部运动，直至整个滚刷壳体500完全伸出光伏面板的外部。此时车体100运动时金属边框处，设置在车体100两侧边的金属传感器200和第一距离传感器300能够分别检测号的变化，并分别将变化的信号传送至控制设备130，使得控制设备130可以控制车体100转向。

设置在滚刷壳体500前端的第二距离传感器600可以检测到滚刷壳体500刚开始伸出的信号变化，设置在车体100前端的金属传感器200和第一距离传感器300可以检测到车体100运动到光伏面板边缘处的信号变化，也即滚刷壳体500伸出的最大极限位置。因而利用金属传感器200、第一距离传感器300以及第二距离传感器600的配合，可以多方位地检测机器人的运动位置，以避免机器人发生倾倒、掉落等状况。

请参阅图1和图2，滚刷壳体500设置有突出部510，突出部510设置在滚刷壳体500的前端，并与第二距离传感器600相对应。突出部510包括贯通的安装孔，一所述第二距离传感器600设置于一所述安装孔内，以实现第二距离传感器600与滚刷壳体500的相对固定。同时滚刷壳体500的前端开设有通槽520，上述通槽520与突出部510的安装孔相对连通，使得设置在突出部510内部的第二距离传感器600可以实时监测到其与光伏面板之间的距离。

参阅图1-图4，本实施例中设置在第一侧110和第二侧120的金属传感器200可以实时检测一定距离范围内的金属边框，提高了机器人的检测范围以及检测精度，使得机器人可以实时确定其与光伏面板的相对位置和行进轨迹。同时，设置在第一侧110和第二侧120的影像采集装置可以拍摄车体100两侧的图像，以便于机器人通过图像判断其与光伏面板的相对位置和行进轨迹。因而利用金属传感器200和影像采集装置的组合，可以提高机器人的检测精度和稳定性，当机器人故障、停止运行或者路线偏移时，工作人员可以及时获知并纠正。

以上对本申请提供一种机器人进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种机器人，其特征在于，包括：

车体，定义所述车体的前进方向为前方；

两个以上影像采集装置，其设置于所述车体彼此背离的两个侧壁上，和/或，设于所述车体的顶部；以及

控制设备，其设于所述车体内，所述影像采集装置电连接至所述控制设备。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

两个所述影像采集装置的连线垂直于所述车体的前进方向；和/或，

所述影像采集装置包括入光面，所述入光面的中轴线垂直于所述车体的前进方向。

3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述影像采集装置包括入光面，所述入光面所处平面与所述车体底面所处平面形成的夹角范围为15°~30°或30°~45°或45°~60°。

4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，还包括

金属传感器，其设于所述车体彼此背离的两个侧壁的下端，和/或，设于所述影像采集装置的下方，所述金属传感器电连接至所述控制设备；

所述金属传感器靠近所述车体的前端。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，还包括：

第一距离传感器，其设置于所述车体的任一侧壁的下端，或设于所述车体的角落处，所述第一距离传感器靠近所述车体的前端；

所述第一距离传感器电连接至所述控制设备。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，还包括：

滚刷壳体，其连接至所述车体的前端；以及

第二距离传感器，其设置于所述滚刷壳体的前端，所述第二距离传感器电连接至所述控制设备。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，还包括：

固定支架，其连接至所述车体的顶面，所述固定支架包括一安装部，所述安装部突出于所述车体的一侧壁外；

所述影像采集装置设于所述固定支架内；所述影像采集装置的入光面位于所述安装部的表面；

所述影像采集装置包括相机、摄像头中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，还包括：

补光设备，其设于所述固定支架内，所述补光设备包括发光面，所述发光面位于所述安装部的表面，并邻近所述影像采集装置的入光面。

9.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，还包括：

操作面板，其被安装至所述车体的后端，并电连接至所述控制设备；

所述控制设备被安装至所述车体的前端。

10.一种机器人定位系统，其特征在于，包括

权利要求1-9中任一项所述的机器人；

所述机器人能够在一平面上行进，该平面设于定位标识；

所述机器人的影像采集装置包括镜头，所述镜头朝向所述定位标识。

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