TWM654515U - 控制太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置 - Google Patents

Abstract

本新型公開了一種控制太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置，其關於太陽能發電板清掃機器人技術領域，針對現有機器人因各種電子電氣元件外置容易造成遭受雷電干擾、雷擊，導致其壽命縮短、測量不準，導致運行故障的問題，現提出如下方案，包括清掃機構、動力傳輸纜繩、停車位、制動擋板、控制機構，控制機構內置於控制箱中，包括電源、單片機系統、直流馬達、接近開關、訊號感應片；訊號感應片與驅動輪透過動力傳輸纜繩傳動連接，用於在訊號感應片轉動掃過接近開關時回饋方波訊號，並將回饋的方波訊號發送至單片機系統。本新型延長了太陽能發電板清掃機器人的使用壽命，同時增强了太陽能發電板清掃機器人的運行精確性和穩定性。

Description

控制太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置

本新型關於太陽能發電板清掃機器人技術領域，尤其關於一種太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置。

隨著全球範圍內大衆對氣候變暖及環境污染的重視，加之化石能源日益枯竭，新能源特別是太陽能發電越來越獲得快速發展，度電成本也進一步下降至與傳統能源具備競爭的水平。太陽能發電、風電等新能源電量平價上網指日可待，新能源發電設備的安全性、穩定性、長壽命、智慧化等指標也日趨優异。然而，太陽能發電站由於其本身固有的特性使然，必須建設在室外，特別是光照條件良好的荒漠地帶、乾旱少雨的北方以及各種屋頂、山地等場所，太陽能發電板全天候暴露在空氣中，受到灰塵、粉塵、積雪、鳥糞、落葉等覆蓋、污染，極大的降低發電量並縮短太陽能發電板的使用壽命，嚴重時可能引發火灾、漏電等安全事故；其次，由於太陽能發電站建設在沙漠、荒山、屋頂等人員不容易涉足的偏遠、高空場所，清洗組件以及實時瞭解電站信息多有不便，給太陽能發電站智慧化及高效運行帶來了極大挑戰。基於以上原因，現有大部分太陽能發電站已基本實現智慧化建設和智慧化的運維管理。目前真正制約太陽能發電站智慧化、高效、安全運行的正是太陽能發電板的智慧化、無水自動清掃。

隨著太陽能發電成本的下降、全智慧化管理的迫切需要、縮短投資回報周期的强烈意願、提高太陽能發電板清洗實時性、安全性以及節省人力成本的考慮，太陽能發電板全自動清掃機器人投入應用已越來越多。

但是，由於太陽能發電站本身建設在戶外，環境條件惡劣、電站類型多樣、平整度都不理想，加之自動清掃機器人自身技術尚未得到較多歷練，導致故障問題較多，主要體現在：機器人動力較大可能導致損壞太陽能發電板、翻車、停止失靈等；動力不足則可能導致越障能力下降，運行受阻；為了即時 準確測量組件陣列的起點、終點及機器人運行狀態，現有機器人都不可避免設置外置感測器、機械開關、弱電線路等，容易造成機器人遭受雷電干擾、雷擊，並且這些電子器件、開關等極易受到雨水、灰塵、陽光侵蝕，導致壽命縮短、測量不準，進而導致機器人運行故障等。

基於現有技術中存在的問題，本新型提出了一種將所有電子電路內置，採用非接觸式的運動、停止系統，透過自主學習方法、智慧識別運動狀况，來達到正常運行模式下、障礙狀態下、故障情况下以及到達終點需要的軟停止。

為了實現上述目的，本新型採用了如下技術方案：一種太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置，包括清掃機構、動力傳輸纜繩、停車位、制動擋板、控制機構，其中，所述控制機構內置於控制箱中，包括電源、單片機系統、直流馬達、接近開關、訊號感應片，其中，所述直流馬達的一側輸出側固定連接有驅動輪，所述動力傳輸纜繩固定連接於清掃機構的兩側，所述動力傳輸纜繩繞著驅動輪收縮或放纜，用於牽引太陽能發電板清掃機器人在太陽能發電板陣列上移動；所述訊號感應片與驅動輪透過動力傳輸纜繩傳動連接，用於在訊號感應片轉動掃過接近開關時回饋方波訊號，並將回饋的方波訊號發送至所述單片機系統；所述單片機系統與所述訊號感應片通訊連接，用於採集在訊號感應片轉動掃過接近開關時回饋的方波訊號，並依據採集回饋的方波訊號結果控制太陽能發電板清掃機器人的智慧執行啟停、往返清掃、故障處理。

優選的，所述訊號感應片的周緣部固定連接有四個訊號感應臂，所述四個訊號感應臂呈「十字架」結構，當訊號感應片透過動力傳輸纜繩的傳動進行旋轉運動時，所述四個訊號感應臂與接近開關的感應面依次旋轉掃過，在理想狀態下產生規則的方波訊號。

優選的，所述制動擋板，用於緊急情况下清掃機構的停止以及指定停止參考位置的軟停止，所述制動擋板的數量為四個，分別均勻設置於太陽 能發電板陣列的兩側，上下平行，且同一側分布的兩個制動擋板之間的連線與清掃機構平行。

優選的，所述清掃機構的兩側均安裝有限位輪，每側分布三個，同一側的所述三個限位輪呈階梯式上升，且相鄰兩個限位輪之間的高度差為1.5cm。

優選的，所述停車位的數量為兩個，分別分布於太陽能發電板陣列的兩側。

與現有的技術相比，本新型的有益效果是：(1)本新型透過安裝將控制機構內置於控制箱並進行固定，可以大大降低太陽能發電板清掃機器人的重量，從而降低了其對太陽能發電板的壓力，甚至是損傷；(2)本新型中，因沒有設置外部感測器的智慧型軟停止，故可以增大清掃機器人清掃的安全性，同時也避免了類似硬停止對清掃機器人的損傷，從而延長清掃機器人的使用壽命；(3)本新型中，透過對太陽能發電板清掃機器人運行過程中遇到障礙的智慧判定，能够實現故障時的即時停止，也能在越障、除雪時，有力有效；(4)本新型極大地避免了因各種電子電氣元件外置帶來的安全隱患，同時避免了日曬雨淋，進一步延長了太陽能發電板清掃機器人的使用壽命，而且避開外界的干擾，也進一步增强了太陽能發電板清掃機器人的運行精確性和穩定性。

0:控制機構

1:控制箱

2:清掃機構

3:動力傳輸纜繩

4:制動擋板

5:停車位

6:單片機系統

7:電源

8:直流馬達

9:接近開關

10:訊號感應片

11:限位輪

12:訊號感應臂

13:驅動輪

圖1是本新型的整體示意圖；圖2是內置於控制箱中的控制機構的示意圖；圖3是清掃機構限位輪的示意圖；圖4是本新型系統的示意圖。

下面將結合本新型實施例中的附圖，對本新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本新型一部分實施例，而不是全部的實施例。

參照圖1和圖2，一種太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置，包括清掃機構2、動力傳輸纜繩3、停車位5、制動擋板4、控制機構0，其中，控制機構0內置於控制箱1中，控制箱1固定連接於停車位5的一側，包括電源7、單片機系統6、直流馬達8、接近開關9、訊號感應片10，其中，直流馬達8的一側輸出側固定連接有驅動輪13，動力傳輸纜繩3固定連接於清掃機構2的兩側，動力傳輸纜繩3繞著驅動輪13收縮或放纜，用於牽引太陽能發電板清掃機器人的清掃機構2在太陽能發電板陣列上移動，以執行清掃作業；訊號感應片10與驅動輪13透過動力傳輸纜繩3傳動連接，用於在訊號感應片10轉動掃過接近開關9時回饋方波訊號，並將回饋的方波訊號發送至單片機系統6；單片機系統6與訊號感應片10通訊連接，用於採集在訊號感應片10轉動掃過接近開關時回饋的方波訊號，並依據採集回饋的方波訊號結果控制太陽能發電板清掃機器人的智慧執行啟停、往返清掃、故障處理。

本實施例中，訊號感應片10的周緣部固定連接有四個訊號感應臂12，四個訊號感應臂12呈「十字架」結構，當訊號感應片10透過動力傳輸纜繩3的傳動進行旋轉運動時，四個訊號感應臂12與接近開關9的感應面依次旋轉掃過，在理想狀態下產生規則的方波訊號；制動擋板4，用於緊急情况下太陽能發電板清掃機器人中清掃機構的停止以及指定停止參考位置的軟停止，制動擋板4的數量為四個，分別均勻設置於太陽能發電板陣列的兩側，上下平行，且同一側分布的兩個制動擋板4之間的連線與清掃機構2平行；停車位5的數量為兩個，分別分布於太陽能發電板陣列的兩側，用於清掃機構2清掃完成後的停放，不會對太陽能發電板造成任何遮擋。

參照圖3，清掃機構2的兩側均安裝有限位輪11，每側分布三個，同一側的三個限位輪11呈階梯式上升，且相鄰兩個限位輪11之間的高度差為1.5cm，能够極大提高清掃機構2運行時越過障礙的能力。

參照圖4，本實施例中，首先，啟動電源7，直流馬達8轉動，直流馬達8的轉動驅使驅動輪13轉動，驅動輪13透過動力傳輸纜繩3牽引清掃機構2在太陽能發電板陣列上移動，執行清掃作業，同時驅動輪13透過動力傳輸纜繩3帶動訊號感應片10轉動，訊號感應片10轉動掃過接近開關9時會回饋方波訊號，並將回饋的方波訊號發送至單片機系統6，單片機系統6採集訊號感應片10轉動掃過接近開關9時回饋的方波訊號，並依據採集回饋的方波訊號結果控制太陽能發電板清掃機器人的智慧執行啟停、往返清掃、故障處理，具體過程如下：(1)當太陽能發電板清掃機器人運行過程中遇到障礙時的情形：

(a)檢測太陽能發電板清掃機器人開始運行後，透過單片機系統採集的訊號感應片轉動掃過接近開關時回饋的方波訊號，判斷採集回饋的方波訊號是否超過標準方波訊號時長的30%，且後一個方波訊號時長是否不超過前一個方波訊號時長的10%，若是，則判定太陽能發電板清潔機器人遇到障礙但尚未導致無法前進，此時透過控制機構0控制太陽能發電板清掃機器人適當延長停止時間。

(b)檢測太陽能發電板清掃機器人開始運行後，透過單片機系統採集的訊號感應片轉動掃過接近開關時回饋的方波訊號，判斷採集回饋的方波訊號是否超過標準方波訊號時長的30%，且後一個方波訊號時長是否超過前一個方波訊號時長的30%，若是，則判定太陽能發電板清掃機器人的運行遇到嚴重障礙甚至卡停，此時透過控制機構0和制動擋板4控制太陽能發電板清掃機器人立即停止。

(c)檢測太陽能發電板清掃機器人開始運行後，透過單片機系統採集的訊號感應片轉動掃過接近開關時回饋的方波訊號，判斷採集回饋的方波訊號是否超過標準方波訊號時長的30%，且後一個方波訊號時長與前一個方波訊號時長之間是否無規則變化，若是，則判定太陽能發電板清掃機器人的運行遇到嚴重障礙甚至卡停，此時透過控制機構0和制動擋板4控制太陽能發電板清掃機器人立即停止。

(2)當太陽能發電板清掃機器人正常運行時的情形：

(a)檢測太陽能發電板清掃機器人開始運行後，透過單片機系統採集的訊號感應掃過接近開關時回饋的方波訊號，判斷採集回饋的方波訊號的次數是否達到既定的次數，若是，則判定太陽能發電板清掃機器人的運行到 達指定停靠位置，此時透過控制機構0和制動擋板4控制太陽能發電板清掃機器人立即停止。

當太陽能發電板清掃機器人停止後，需要透過控制機構0檢測其停止位置是否在停車位5，若已在停車位5處，則控制機構0向太陽能發電板清掃機器人發送正常的停止訊號；若未到達停車位5處，則發送故障訊號，並返回起始運行位置。

以上所述，僅為本新型較佳的具體實施方式，但本新型的保護範圍並不局限於此，任何本新型所屬技術領域中具有通常知識者在本新型揭露的技術範圍內，根據本新型的技術方案及其新型構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本新型的保護範圍之內。

0:控制機構

2:清掃機構

3:動力傳輸纜繩

4:制動擋板

5:停車位

6:單片機系統

8:直流馬達

9:接近開關

10:訊號感應片

Claims (5)

1. 一種控制太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置，包括清掃機構、動力傳輸纜繩、停車位、制動擋板、控制機構，其中，該控制機構內置於控制箱中，包括電源、單片機系統、直流馬達、接近開關、訊號感應片，其中，該直流馬達的一側輸出側固定連接有驅動輪，該動力傳輸纜繩固定連接於清掃機構的兩側，該動力傳輸纜繩繞著驅動輪收縮或放纜，用於牽引太陽能發電板清掃機器人在太陽能發電板陣列上移動；該訊號感應片與驅動輪透過動力傳輸纜繩傳動連接，用於在訊號感應片轉動掃過接近開關時回饋方波訊號，並將回饋的方波訊號發送至該單片機系統；該單片機系統與該訊號感應片通訊連接，用於採集在訊號感應片轉動掃過接近開關時回饋的方波訊號，並依據採集回饋的方波訊號結果控制太陽能發電板清掃機器人的智慧執行啟停、往返清掃、故障處理。
2. 如請求項1所述之控制太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置，其中，該訊號感應片的周緣部固定連接有四個訊號感應臂，該四個訊號感應臂呈「十字架」結構，當訊號感應片透過動力傳輸纜繩的傳動進行旋轉運動時，該四個訊號感應臂與接近開關的感應面依次旋轉掃過，在理想狀態下產生規則的方波訊號。
3. 如請求項1或2所述之控制太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置，其中，該制動擋板，用於緊急情况下清掃機構的停止以及指定停止參考位置的軟停止，該制動擋板的數量為四個，分別均勻設置於太陽能發電板陣列的兩側，上下平行，且同一側分布的兩個制動擋板之間的連線與清掃機構平行。
4. 如請求項1或2所述之控制太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置，其中，該清掃機構的兩側均安裝有限位輪，每側分布三個，同一側的該三個限位輪呈階梯式上升，且相鄰兩個限位輪之間的高度差為1.5cm。
5. 如請求項1或2所述之控制太陽能發電板清掃機器人的智慧型軟停止控制裝置，其中，該停車位的數量為兩個，分別分布於太陽能發電板陣列的兩側。