DE102012025499A1

DE102012025499A1 - Roboter zum Beschreiten und Reinigen von glatten, geneigten und modularen Flächen

Info

Publication number: DE102012025499A1
Application number: DE201210025499
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Ridha Azaiz
Current assignee: AZAIZ, RIDHA, DE
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-18
Also published as: WO2014094710A4; WO2014094710A1

Abstract

Bekannte Roboter zur Reinigung von Glassfassaden oder Solarmodulen besitzen eine aufwändige Mechanik aus mehreren Beinen mit Sauggreifern. Dies führt zu einem hohen Eigengewicht und somit zu einem hohen Energieverbrauch, wodurch die meisten Roboter kabelgebunden sind. Weiterhin kommt es zu einer getrennten Verwendung von Reinigungskopf und Schreitwerk, wodurch die Komplexität weiter erhöht wird. Einige Roboter können keine Rahmen oder Abstände zwischen Solarmodulen oder Spiegeln überschreiten. Der Roboter besitzt zwei Beine welche über jeweils einen Hubantrieb und einem Drehantrieb verfügen. An deren Ende sind Sauggreifer montiert welche Halt auf geneigten Flächen sicher stellen. Mit dem Hubantrieb wird ein Bein auf der Fläche angesetzt und das Andere angehoben. Der Drehantrieb bewirkt den Vorschub des Roboters. Durch den Abstand der Beine zueinander kann beim überschreiten von einer Fläche zur Nächsten ein Modulabstand durch den Roboter überschritten werden. Der Roboter ermöglicht das Beschreiten von Glassfassaden und Solarmodulen sowie Spiegeln zur Wartung, insbesondere der Reinigung. Das neuartige Fortbewegungsprinzip ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau, wodurch der Roboter ein besonders geringes Gewicht und damit einen niedrigen Energieverbrauch besitzt. Beide Eigenschaften unterstützen das Beschreiten von besonders stark geneigten Flächen.

Description

Es ist bekannt, Roboter zur Reinigung von Glassfassaden und Solarmodulen einzusetzen. Die verwendeten Schreitwerke sind durch die verwendeten Fortbewegungsprinzipien umfangreich und die Mechanik besitzt damit im Allgemeinen ein besonders hohes Gewicht, wodurch es zu einer hohen Transportlast und damit zu einem hohen Energieverbrauch kommt. Dies führt dazu, dass diese Systeme meist kabelgebunden sind und somit der Wirkradius durch die Zuleitung beschränkt ist. Die Komplexität der Schreitwerke für Roboter stellen insbesondere für empfindliche Oberflächen wie die von Solarmodulen und Spiegeln besonders hohe Lasten dar welche zu Beschädigungen führen können.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, glatte, geneigte und modulare Flächen, insbesondere Solarkraftwerke, von Sand und Staub zu befreien und eine Inspektion zu ermöglichen.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale (ggf. Wörtliche Zitierung der Merkmale) gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass statt einer Vielzahl von Beinen und Antriebskomponenten lediglich zwei Beine verwendet werden und eine Kehrbewegung durch das Schreitwerk bedingt ist. Die geringe Anzahl an Beinen führt zu einem geringen Eigengewicht und die Fläche wird besonders schonend beschritten. Der im Laufprinzip begründete geringe Energiebedarf ermöglicht einen längeren Einsatz unter Verwendung einer mitgeführten Stromquelle. Die rotierenden Beine lassen sich besonders gut aus einem Gehäuse herausführen wodurch der Roboter gegen Umwelteinflüße geschützt ist. Weiterhin ermöglicht der kompakte Aufbau und das geringe Gewicht eine hohe Mobilität bei Verwendung des Roboters durch Servicepersonal auf solaren Grosskraftwerken. Durch das in der Fortbewegung integrierte Abkehren der Fläche werden insbesondere Sand und Staub von der Fläche entfernt und fallen am Modulende herab. Der Abstand der Beine zueinander ermöglicht weiterhin das Überschreiten von Abständen zwischen modularen Flächen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, die Bürste oder andere Aktoren und Sensoren entgegen der jeweiligen Drehbewegung des Roboters parallel zur Laufrichtung nachzuführen. Auf diese Weise kann die zur Navigation benötigte Software und das Einbinden von weiteren Sensoren wie Kameras vereinfacht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
1 den Roboter (1) in der Ansicht von Vorne
2 den Roboter in der Ansicht von Unten
3 den Roboter in der Ansicht von Vorne mit aufgeschnittenem Gehäuse (18) und angehobenem sowie abgesenktem Bein (12)
4 den Roboter in der Ansicht von Oben mit aufgeschnittenem Gehäuse
5 den Roboter in der Ansicht von Hinten mit aufgeschnittenem Gehäuse.
Der Roboter (1) verfügt in Laufrichtung über eine Bürste (2) mit Abstandssensoren (3), welche den Abstand des Gerätes zur Unterseite messen und dadurch Unebenheiten wie Modulrahmen oder Zwischenräume erkennen. Der Roboter schreitet durch wechselseitige Rotation der Beine (12) und stellt jeweils wechselseitig halt zur Fläche durch die Sauggreifer (5) her. Ein Bein besteht aus einem Drehantrieb (6) welcher durch eine Kupplung (9) mit dem Sauggreifer verbunden ist. Die Kupplung besitzt einen Luftanschluss (11) welcher axial und radial verdrehfrei ausgeführt ist. Der Hubantrieb (7) ist über das Verbindungselement (8) mit dem Drehantrieb und dem Gehäuse (18) verbunden. Mit dem Hubantrieb wird der Sauggreifer abgesenkt oder abgehoben. Dadurch nimmt der Sauggreifer einen Abstand zur darunter liegenden Fläche ein und das jeweils abgesenkte Bein kann durch den Drehantrieb einen Vorschub erzeugen. Das Bein der Gegenseite kann durch den Hubantrieb abgesenkt und der dazugehörige Sauggreifer evakuiert werden. Das anzuhebende Bein kann durch ein Ventil (14) atmosphärisch verbunden oder mit Druckluft geflutet werden. Die Kupplung der Beine wird durch Lager (10) geführt.
Mit dem Hubantrieb wird ein definierter Abstand des Roboters und damit der Bürste zur darunter liegenden Fläche gehalten. Durch die mit dem Drehantrieb erzeugte Rotation des Roboters wird bei starrer Verbindung mit der Aufnahme (4) nach Patentanspruch 1 als auch bei Ausführung nach Patentanspruch 2 ein Vorschub an der Bürste erzeugt und die Fläche zwangsläufig durch den eigenen Vorschub gekehrt. Die Bürste wirkt weiterhin unterstützend Toleranzen des Gehäuses und der Beine auszugleichen, da die Bürstenhaare das Gerät von der Fläche weg drücken. Nach Patentanspruch 2 wird der Roboter mit einem Antrieb zur Nachführung (17) ausgeführt. Dieser dreht dem abgesenkten Bein entgegen um so die Bürste parallel zur Vorschubsrichtung zu halten. Durch den eingebauten Stromspeicher (13) ist das Gerät nicht kabelgebunden und durch das Gehäuse und die Lager vor Umwelteinflüssen geschützt. Ein Einplatinencomputer (16) steuert insbesondere die Abstandssensoren, Antriebe und Pumpe (15) an.

Claims

Roboter zum Beschreiten und Reinigen von glatten, geneigten und modular aufgebauten Flächen, insbesondere Solarmodule, Spiegel und Glasfassaden, dadurch gekennzeichnet, dass – der Vorschub in jede beliebige Richtung durch zwei durch Sauggreifer halt findende Drehantriebe erzeugt wird und diese jeweils durch einen Hubantrieb an- und abgesenkt werden können, genannt Beine – eine Bürste die Mechanik stützend vor dem Roboter angebacht und so als Teil des Fortbewegunsmechanismuses ausgeführt ist wodurch die Fläche abgekehrt wird – die Beine in einem Abstand von einander montiert sind welcher durch die Betätigung des Drehantriebs das Überschreiten von Zwischenräumen und Objekten entsprechend dem Abstand der Sauggreifer zueinander ermöglicht – Abstandssensoren vor dem Roboter Zwischenräume und Hindernisse erkennen und sich der Roboter entsprechend dieser zu Positionskorrektur en ausrichtet wodurch ein strukturiertes ablaufen der Fläche ermöglicht wird – die Sauggreifer mit Druckluft beaufschlagt werden um diese zu lösen und vor Evakuation die sich darunter befindliche Fläche zu ebenen – eine den Drehantrieb und den Sauggreifer verbindende Kupplung verdrehfrei ausgeführt wird wodurch Referenzfahrten und Sensoren zur Positionserkennung vermieden werden – die Hubantriebe als jeweils bidirektionale und ggf. paralell angesteuerte Hubmagnete ausgeführt sind wodurch wegen der kurzen Betätigung Energie eingespart, Hitzeentwicklung vermieden und die Geschwindigkeit erhöht wird – die Bürste durch einen Schnappverschluss mit dem übrigen Roboter verbindbar ausgeführt ist
Roboter zum Beschreiten und Reinigen von glatten, geneigten und modular aufgebauten Flächen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – ein zusätzlicher Aktor entgegen der jeweiligen Rotationsbewegung des Roboters dreht und somit eine Position parallel zur Laufrichtung hält