WO2023226057A1 - 一种可扭转的光伏板清扫机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可扭转的光伏板清扫机器人,其包括:两个边缘行走装置、清扫辊、驱动行走轮组的第一电机、驱动清扫辊的第二电机、及电池组,其中,两个边缘行走装置通过连接轴连接在一起可相对转动,使两个边缘行走装置的行走轮组能够同时在倾角不同的两个表面各自行走,清扫辊的两个端部各自通过万向节连接于两个边缘行走装置。两个边缘行走装置可相对扭转且在扭转状态下清扫辊能够回转运动继续清扫。相比框架结构的清扫机器人,总重量可降低35%左右,大为减轻了光伏组件的变形量。
Description
本发明涉及光伏发电领域,具体是一种可扭转的光伏板清扫机器人。
由于土地及其光伏组件价格等等制约因素,光伏电站逐渐开始以平单轴跟踪支架来建设。单列平单轴一般能建成的长度大致在90米左右,电站为降低光伏组件的清扫成本,平单轴跟踪支架都会通过桥架连成1至2KM的长排,这样一长排可以只用一台清扫机器人清扫。
由于平单轴存在控制精度、安装精度等误差,及其90米长的扭矩管扭转角度误差,两列平单轴间的端部最终角度误差最大会达到12°左右;这样的角度误差使得平单轴桥架的一端为上坡,另一端为下坡,如图1所示,图1中桥架200的左端201为下坡,桥架200的右端202为上坡。现有的光伏板清扫机器人均为框架结构,刚性强,当运行在这种桥架状态时,其中的一个边缘行走装置处于悬空状态,所以机器人容易脱轨掉落。
使用一个连接轴将两个边缘行走装置组合在一起,当机器人遇到一端为上坡、另一端为下坡的桥架状态时,两个边缘行走装置绕连接轴相对扭转,从而使得机器人的两个边缘行走装置均保持在着轨状态通过桥架,从而可以避免机器人脱轨掉落。但是采用此方案,当机器人的清扫装置为清扫辊时,由于清扫辊和连接轴均与机器人的两个边缘行走装置相连,清扫辊与连接轴之间相互牵扯,影响清扫机器人的扭转及清扫辊的运转,因此上述方案无法适用于清扫装置为清扫辊的机器人,亟需相关解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种可扭转的光伏板清扫机器人,以至少在一定程度解决相关技术存在的上述缺陷。
为达上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种可扭转的光伏板清扫机器人,其包括:
两个边缘行走装置,其分别具有第一支架,以及安装于第一支架的、用于与光伏板边框正面配合的行走轮组以及与光伏板边框侧面或轨道侧面配合的行走轮组;
清扫辊,其具有芯轴,以及设置在芯轴外周的刷毛,所述芯轴的两个端部各自通过万向节连接于两个边缘行走装置的第一支架;
连接轴,其将两个边缘行走装置的第一支架可相对转动地连接在一起,使两个边缘行走装置的行走轮组能够同时在倾角不同的两个表面各自行走;
第一电机,安装于边缘行走装置的第一支架,配置为驱动所述行走轮组;
第二电机,安装于边缘行走装置的第一支架,配置为驱动所述清扫辊回转运动;以及
电池组,安装于边缘行走装置的第一支架,配置为向所述机器人的各用电器供电。
在一些实施例中,所述连接轴与所述第一支架之间的连接装置包括:
第一支架上的轴孔;
两个轴套,其各自具有与所述轴孔的内径相匹配的管部,以及从所述管部的外边缘沿直径方向向外凸出的挡环,两个轴套的管部插设于所述轴孔,两个轴套的挡环分别与所述轴孔的两个端部形成轴向限位;以及
两个箍,其对应所述两个轴套固定于所述连接轴,对所述两个轴套形成轴向定位。
在一些实施例中,所述行走轮组包括前轮和后轮,两个边缘行走装置的前轮通过万向节传动装置连接,两个边缘行走装置的后轮通过万向节传动装置连接,第一电机与其中的一个前轮或后轮连接。
在一些实施例中,所述机器人还包括至少一个中间行走装置,所述中间行 走装置具有第二支架,以及安装于第二支架的用于与光伏板中框正面配合的行走轮组,第二支架安装于所述连接轴,所述清扫辊包括两段,所述清扫辊的两段分别安装于第二支架与两个第一支架之间。
在一些实施例中,两个电机与电池组分开安装于两个边缘行走装置中,行走轮组的同步机构安装于电池组所在的边缘行走装置中。
在一些实施例中,两个第一支架均具有从光伏板的正面向背面延伸的防脱挂钩,所述防脱挂钩的末端具有从光伏板的边缘向中心方向延伸的防脱件,所述防脱件可从所述防脱挂钩拆卸。
在一些实施例中,所述清扫辊还具有盖板,所述盖板位于所述连接轴和清扫辊之间,所述盖板固定于所述连接轴上的弧形连接件上,所述第一支架对应所述盖板的位置具有弧形插舌,所述盖板的端部与所述插舌插接且滑动配合的弧形插片。
在一些实施例中,第一支架为半圆形结构。
在一些实施例中,所述连接轴为管,所述管的内部具有加强筋。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
两个边缘行走装置可相对扭转且在扭转状态下清扫辊能够回转运动继续清扫。
由于采用单个连接轴组合,相比框架结构的清扫机器人,总重量可降低35%左右,大为减轻了光伏组件的变形量。
迎风面积小,可减小大风时清扫机器人的移位及吹落风险。
采用万向节传动装置连接两个行走装置的行走轮组,在扭转时,可以保证机器人一定刚性的同时,且不影响动力的传递。
图1为平单轴桥架的一端为上坡、另一端为下坡的状态示意图;
图2为第一实施例的光伏板清扫机器人的正视图;
图3为第一实施例的光伏板清扫机器人的俯视图;
图4为第一实施例的光伏板清扫机器人的侧视图;
图5为连接轴与第一支架、及行走轮组与第一支架的组合状态图;
图6为连接轴与第一支架的组合示意图;
图7为连接轴与第一支架的组合示意图;
图8为两个电机、电池组、同步带的分布示意图;
图9为盖板与第一支架的组合示意图;
图10为第一支架的结构示意图;
图11为连接管的结构示意图;
图12为第二实施例的光伏板清扫机器人的正视图;
图13为第二实施例的光伏板清扫机器人的俯视图;
附图标记:200、桥架;201、桥架的左端;202桥架的右端;
100、机器人;
110、边缘行走装置;111、第一支架;1111、插舌;1112、半圆形本体;1113、轴孔;1114、第一安装位;1115、第二安装位;1116、第三安装位;112、纠偏轮;113、防脱挂钩;114、防脱件;115、前轮;116、后轮;117、第一电机;118、第二电机;119、同步带;1191、电池组;
120、弧形连接件;
130、连接轴;131、加强筋;132、外管;133、内管;
140、盖板;141、弧形插片;
150、清扫辊;151、芯轴;152、刷毛;153、第一万向节;154、第一段辊;155、第二段辊;
160、万向节传动装置;161、轮轴;162、第二万向节;163、传动杆;
170、连接装置;171、箍;172、轴套;1721、管部;1722、挡环;
180、中间行走装置;181、第二支架;182、第二行走轮组。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
第一实施例:
本光伏板清扫机器人用于对电站的光伏板清扫。
结合图2至图4,本光伏板清扫机器人包括:两个边缘行走装置110、清扫辊150、连接轴130、第一电机117(见图8)、第二电机118(见图8)、电池组119(见图8)。
边缘行走装置110是在光伏板组件的边框正面行走的装置。边缘行走装置110具有第一支架111,第一支架111的底部于前沿处和后沿处分别安装轮轴161,前沿处的轮轴161上安装前轮115,后沿处的轮轴161上安装后轮116,前轮115和后轮116构成了边缘行走装置110的行走轮组。清扫工作中,该行走轮组在第一电机117的驱动下,在光伏板组件的边框正面滚动,从而带动机器人行走。
连接轴130的两端对应与两个边缘行走装置110的第一支架111上的轴孔1113(见图7)可转动装配,从而将两个边缘行走装置110的第一支架111可相对转动地连接在一起。上述通过一个连接轴130实现两个边缘行走装置110组合,使两个边缘行走装置110可绕连接轴130相对扭转,图5中弧形箭头表示了边缘行走装置110的扭转轨迹,可见,由于可相对扭转,所以两个边缘行走装置110的行走轮组能够同时在倾角不同的两个表面各自行走。这样,当清扫机器人行走至一端为上坡、另一端为下坡的桥架(如图1所示)时,一个边缘行走装置110绕连接轴130旋转一定的角度,贴合桥架的上坡段行走,另一个边缘行走装置110绕连接轴130旋转一定的角度,贴合桥架的下坡段行走,实现清扫机器人的扭转特性,从而使得清扫机器人的两个边缘行走装置110的行走轮组均保持在着轨状态通过桥架,因此可以避免机器人因一个边缘行走装置110悬空而脱轨掉落。
结合图2和图8,清扫辊150具有芯轴151以及设置在芯轴151外周的刷毛152,所述芯轴151的两个端部各自通过第一万向节153连接于两个边缘行走装置110的第一支架111,其中,图8中左侧的第一万向节153与第二电机118的轴连接。在清扫工作中,第二电机118通过第一万向节153驱动清扫辊150绕芯轴151回转,对光伏板组件的表面清扫。其中,清扫辊150通过第一万向节153与第一支架111连接,有效减小了清扫辊150对两个边缘行走装置110相对扭转时的干涉,并且使得在两个边缘行走装置110相对扭转时,第二电机仍能驱动清扫辊150回转运动。
参照图8,第一电机117和第二电机118安装在左端的边缘行走装置110,电池组1191安装在右端的边缘行走装置110,均固定在边缘行走装置110的第一支架。电池组向机器人的各用电器,包括第一电机117、第二电机118、控制电路板等供电。
可见,上述通过一个连接轴130实现光伏板清扫机器人的两个边缘行走装置110的组合,并且通过万向节实现清扫辊150与边缘行走装置110的支架的连接,使得光伏板清扫机器人能够在一端高、另一端低的桥架行走而不会脱轨,减小了清扫辊150对两个边缘行走装置110相对扭转产生的干涉,且在两个边缘行走装置110相对扭转时第二电机能够正常驱动清扫辊150回转。
参照图7,连接轴130与第一支架111之间采用一种连接装置170连接。该连接装置170包括:第一支架111上的轴孔1113,两个轴套172,两个箍171,两个轴套172各自具有与所述轴孔1113的内径相匹配的管部1721,以及从所述管部1721的外边缘沿直径方向向外凸出的挡环1722,两个轴套172的管部1721插设于所述轴孔1113,两个轴套172的挡环1722分别与所述轴孔1113的两个端部形成轴向限位;两个箍171对应所述两个轴套172固定于所述连接轴130,对所述两个轴套172形成轴向定位。安装时,将一个箍171和一个轴套172套于连接轴172,然后将连接轴170穿入第一支架111的轴孔1113,将 另一个轴套172从第一支架111的另一侧套至连接轴130,再套上另一个箍,将两个轴套172压入轴孔1113内,将两个箍171的端部抵住两个轴套172的端部,然后将两个箍锁紧在连接轴130,从而实现了连接轴130通过轴套与第一支架111的转动连接。上述连接结构170具有结构简单及安装方便的特点。
如图3所示,行走轮组包括前轮115和后轮116,两个边缘行走装置110的前轮通过万向节传动装置160连接,两个边缘行走装置110的后轮通过万向节传动装置160连接,第一电机170与其中的一个前轮连接(见图8)。可见,本实施例中,所有行走轮组采用同一个第一电机170驱动。这样可以减小机器人的体积及重量,同时由于在两个边缘行走装置110之间增加了万向节传动装置160,也在一定程度增加了机器人的刚性。其中,万向节传动装置160包括传动杆161和第二万向节162,传动杆161的两端各自通过一个第二万向节162与前轮115的轮轴161或后轮116的轮轴161相连,通过万向节传动装置160,使得两个边缘行走装置110相对扭转后,第一电机170输出的回转动力仍然能够在行走轮组之间传递。需要指出,本发明也可以在两个边缘行走装置110各自设置第一电机来驱动其上的行走轮组,并且可以设置为前轮和后轮共用一个电机驱动,或者前轮和后轮由不同的电机单独驱动,在这些方案中,则不需要在两个边缘行走装置110之间设置万向节传动装置160。
参照图8,第一电机117和第二电机118安装在左端的边缘行走装置110中,而电池组1191安装在右端的边缘行走装置110中,前轮和后轮之间的同步带119,即同步机构也安装在右端的边缘行走装置110中,第一电机117和第二电机118布置于与光伏板相平行的同一平面内。上述布局,减小了机器人高出高伏板表面的高度,从而减小了清扫机器人的迎风面积,可减小大风时清扫机器人的移位及吹落风险。
参照图2,在第一支架111具有用于与光伏板边框的侧面或轨道的侧面配合的行走轮组,或称为纠偏轮112。
参照图2,进一步在两个第一支架111,或者说在两个边缘行走装置110均具有从光伏板的正面向背面延伸的防脱挂钩113,所述防脱挂钩113的末端具有从光伏板的边缘向中心方向延伸的防脱件114,所述防脱件114可从所述防脱挂钩114拆卸。防脱件114在本实施例中具体采用螺栓螺母结构固定于防脱挂钩113,本发明不受此限制。该方案,机器人的上下两端均与光伏板组件钩接,防脱落效果更好,同时由于防脱件114可从防脱挂钩113拆卸,所以能够方便地将清扫机器人安装至光伏板组件上。
参照图2,清扫辊150还具有盖板140,所述盖板140位于所述连接轴130和清扫辊150之间,所述盖板140用螺丝固定或焊接固定方式安装于所述连接轴130上的弧形连接件120上。进一步参照图9,第一支架111对应所述盖板140的位置具有弧形插舌1111,所述盖板140的端部的弧形插片140贴合在弧形插舌1111的上表面或下表面,与所述插舌1111插接且滑动配合。这样,在两个边缘行走装置110相对扭转后,盖板140保持在清扫辊150上方,且与两个边缘行走装置110保持良好连接。
参照图10,为了进一步减小风阻,第一支架111被构造成半圆形结构,其中,半圆形结构的直线边与光伏板相对,圆弧边远离光伏板。上述形状的第一支架111与纵截面为半圆形的盖板140结合,使得本清扫机器人的沿行走方向的两个侧面均为圆弧面,从而使得本清扫机器人在清扫过程中,迎风面较小,受到的风阻减小。
如图10所示,第一支架111包括半圆形本体1112,轴孔1113设置在圆弧边的中点位置的内侧处,在轴孔1113下方的位置设置弧形插舌1111,在直线边的一端、中点和另一端对应设置有第一安装位1114、第二安装位1115、第三安装位1116,第一安装位1114和第三安装位1116用来安装第一电机117,第二安装位1115用来安装第二电机118。在前述实施例中,第三安装位1116空置。第一支架111优选铝板。
参照图11,连接轴130为管,所述管的内部具有加强筋131。这样,可以保持较好的强度,同时减轻清扫机器人的重量。更佳的一种方案中,连接轴130为双层管,含外管132和内管133,加强筋13设置在内管和外管之间,其强度将优于单管轴。
第二实施例:
第二实施例的光伏板清扫机器人用于对电站的光伏板清扫。
如图12和13所示,在第二实施例中,两个边缘行走装置110同样采用连接轴130组合,且其边缘行走装置110的构造、连接轴130的构造、盖板、第一电机、第二电机、电池组等均与第一实施例相同,这里不再赘述。
第二实施例与第一实施例的区别主要是,第二实施例中还包括中间行走装置180。本清扫机器人在清扫中,中间行走装置180可在光伏板中框行走。
中间行走装置180具有第二支架181,第二支架181与第一支架大体相同,第二支架181安装在连接轴130,第二支架181具有第二行走轮组182,清扫中,第二行走轮组182在光伏板中框正面滚动,实现行走。
中间行走装置180可相对边缘行走装置110绕连接轴130扭转。清扫辊分为两段,即第一段辊154和第二段辊155,清扫辊的两段分别安装于第二支架181与两个第一支架111之间,其中辊与支架之间采用万向节连接,使得当中间行走装置180和边缘行走装置110在扭转状态下,清扫辊仍能正常回转运动。相应的,传动杆163也分为两段,即第一段杆1631和第二段杆1632,第二行走轮组182通过万向节与第一段杆1631和第二段杆1632相连,第一段杆1631的另一端和第二段杆1632的另一端通过万向节与两个边缘行走装置110上的行走轮组相连,从而实现两个边缘行走轮组110上的行走轮组、中间行走装置180的行走轮组同步转动。
第二实施例的清扫机器人尤其适合以下光伏板组件:光伏板组件在与平单轴垂直的方向由两块光伏板组成。
需要指出,如无特别说明,上述“第一”、“第二”等类似术语用于区分相同名称的不同装置,不能解释为含有顺序、主次、重要程度等含义。此外,上述第一实施例中,两个边缘行走装置可以是均与连接轴可转动地连接,也可以是其中一个边缘行走装置与连接轴可转动地连接,而另一个边缘行走装置固定于连接轴,总之两个边缘行走装置可绕连接轴相对扭转。上述第二实施例中,中间行走装置可以与连接轴可转动地连接,也可以固定在连接轴,总之中间行走装置和边缘行走装置能够相对扭转。上述第二实施例中,中间行走装置的数量可以是一个或多个,无论是一个或多个,所有中间行走装置和边缘行走装置中,可以有一个与连接轴是固定的,而其余能够绕连接轴转动,或者全部能够绕连接轴转动也可以,总之要让两个边缘行走装置之间、以及边缘行走装置与中间行走装置之间能够绕连接轴相对扭转。
上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明,这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容,并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
- 一种可扭转的光伏板清扫机器人,其特征在于,包括:两个边缘行走装置,其分别具有第一支架,以及安装于第一支架的、用于与光伏板边框正面或轨道正面配合的行走轮组以及与光伏板边框侧面或轨道侧面配合的行走轮组;清扫辊,其具有芯轴,以及设置在芯轴外周的刷毛,所述芯轴的两个端部各自通过万向节连接于两个边缘行走装置的第一支架;连接轴,其将两个边缘行走装置的第一支架可相对转动地连接在一起,使两个边缘行走装置的行走轮组能够同时在倾角不同的两个表面各自行走;第一电机,安装于边缘行走装置的第一支架,配置为驱动所述行走轮组;第二电机,安装于边缘行走装置的第一支架,配置为驱动所述清扫辊回转运动;以及电池组,安装于边缘行走装置的第一支架,配置为向所述机器人的各用电器供电。
- 根据权利要求1所述的可扭转的光伏板清扫机器人,其特征在于,所述连接轴与所述第一支架之间的连接装置包括:第一支架上的轴孔;两个轴套,其各自具有与所述轴孔的内径相匹配的管部,以及从所述管部的外边缘沿直径方向向外凸出的挡环,两个轴套的管部插设于所述轴孔,两个轴套的挡环分别与所述轴孔的两个端部形成轴向限位;以及两个箍,其对应所述两个轴套固定于所述连接轴,对所述两个轴套形成轴向定位。
- 根据权利要求1所述的可扭转的光伏板清扫机器人,其特征在于,所述行走轮组包括前轮和后轮,两个边缘行走装置的前轮通过万向节传动装置连接,两个边缘行走装置的后轮通过万向节传动装置连接,第一电机与其中的一个前 轮或后轮连接。
- 根据权利要求1所述的可扭转的光伏板清扫机器人,其特征在于,所述机器人还包括至少一个中间行走装置,所述中间行走装置具有第二支架,以及安装于第二支架的用于与光伏板中框正面配合的行走轮组,第二支架安装于所述连接轴,所述清扫辊包括两段,所述清扫辊的两段分别安装于第二支架与两个第一支架之间。
- 根据权利要求1所述的可扭转的光伏板清扫机器人,其特征在于,两个电机与电池组分开安装于两个边缘行走装置中,行走轮组的同步机构安装于电池组所在的边缘行走装置中。
- 根据权利要求1所述的可扭转的光伏板清扫机器人,其特征在于,两个第一支架均具有从光伏板的正面向背面延伸的防脱挂钩,所述防脱挂钩的末端具有从光伏板的边缘向中心方向延伸的防脱件,所述防脱件可从所述防脱挂钩拆卸。
- 根据权利要求1所述的可扭转的光伏板清扫机器人,其特征在于,所述清扫辊还具有盖板,所述盖板位于所述连接轴和清扫辊之间,所述盖板固定于所述连接轴上的弧形连接件上,所述第一支架对应所述盖板的位置具有弧形插舌,所述盖板的端部与所述插舌插接且滑动配合的弧形插片。
- 根据权利要求1所述的可扭转的光伏板清扫机器人,其特征在于,第一支架为半圆形结构。
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