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光伏板清洗机器人
申请号	CN202110741355.6	申请日	2021-07-01	公开(公告)号	CN113333389B	公开(公告)日	2024-05-07
申请人	宁波工程学院;			发明人	王林; 汪金芝; 孙慧平; 高敬业; 顾泓浩; 王彦凯; 曾泽斌;
摘要	本发明公开了光伏板清洗机器人，包括底部框架，在底部框架上盖设有封闭底部框架开口的盖板件，在盖板件上设置有多组涵道风扇，在底部框架的上端面上固定设置有箱体机构，在所述底部框架上固定设置有多组清洁刷体机构，其特征在于：所述盖板件包括多组呈不同角度设置的盖板组件，所述组涵道风扇分别安装在所述盖板组件上，在光伏板清洗机器人底部上设置有多组可实时监测压力的力传感器，所述力传感器和所述涵道风扇的控制模块联动。本发明通过涵道风扇的整机结构实现对光伏板上的清洁，且通过力传感器和不同角度设置的涵道风扇联动，力传感器可实时监测压力，如果某一部分出现压力变化的情况，涵道风扇的控制模块控制涵道风扇加速或减速，以保证装置负压腔的平衡，防止大风环境下吹落机器人导致损坏。
权利要求	1.光伏板清洗机器人，包括底部框架（1），在底部框架（1）上盖设有封闭底部框架开口的盖板件（2），在盖板件（2）上设置有多组涵道风扇（3），在底部框架（1）的上端面上固定设置有箱体机构（4），在所述底部框架（1）上固定设置有多组清洁刷体机构（5），其特征在于：所述盖板件（2）包括多组呈不同角度设置的盖板组件（20），所述多组涵道风扇（3）分别安装在所述盖板组件（20）上，在光伏板清洗机器人底部上设置有多组可实时监测压力的力传感器，所述力传感器和所述涵道风扇（3）的控制模块联动；所述盖板件（2）包括四组相互连接的盖板组件（20），在每组所述盖板组件（20）上设置两组涵道风扇（3）；所述清洁刷体机构（5）包括间隔设置的第一安装座（52a）和第二安装座（52b），在所述第一安装座（52a）和第二安装座（52b）之间转动支承有干毛刷辊（50）和硅胶毛刷辊（51），所述第一安装座（52a）和所述第二安装座（52b）被转动支承在两间隔设置的安装板（52）之间，所述第二安装座（52b）通过在翻转电机（101）驱动其转动，所述干毛刷辊（50）和硅胶毛刷辊（51）与所述第一安装座（52a）转动配合的一侧设置有从动齿轮（200），还包括与两所述从动齿轮（200）啮合的第一主动齿轮（201），在安装板（52）上转动设置有第一传动轴（53），所述第一传动轴（53）穿过所述第一安装座（52a）的中心，其一端和所述第一主动齿轮（201）固定，其另一端通过主传动电机（102）驱动转动。 2.如权利要求1所述的光伏板清洗机器人，其特征在于：所述箱体机构（4）包括凸设的第一环形壁（40）、设置在第一环形壁（40）外的第二环形壁（41）、连接第一环形壁（40）和第二环形壁（41）的底壁（44）和盖设在第二环形壁（41）顶部用于封闭第二环形壁（41）顶部开口的上端盖（42），在所述第一环形壁（40）、所述第二环形壁（41）和所述底壁（44）之间形成用于收纳杂尘的集尘空间（43），所述上端盖（42）包括在上端盖中部位置凸设的导流部（42a），以及设置在导流部（42a）周围的导流板（42b）。 3.如权利要求2所述的光伏板清洗机器人，其特征在于：所述第二环形壁（41）包括在底壁（44）的四个拐角位置设置的限位凸壁（41a）和设置在两限位凸壁（41a）之间的无纺布（41b）。 4.如权利要求1所述的光伏板清洗机器人，其特征在于：在所述底部框架（1）的外周上设置有橡胶防撞圈（100）。 5.如权利要求1所述的光伏板清洗机器人，其特征在于：包括设置在光伏板清洗机器人内部的电子陀螺仪，电子陀螺仪和涵道风扇的控制模块联动。 6.如权利要求1所述的光伏板清洗机器人，其特征在于：包括与底部框架（1）的四周可拆卸固定设置有与其固定的清洁刷体容置座（6），所述清洁刷体容置座（6）包括相邻设置的第一容置腔（61）和第二容置腔（62），第一容置腔（61）和第二容置腔（62）的开口朝向相反，所述翻转电机（101）和主传动电机（102）位于所述第一容置腔（61）内，所述干毛刷辊（50）和硅胶毛刷辊（51）位于所述第二容置腔（62）内。 7.如权利要求1所述的光伏板清洗机器人，其特征在于：光伏板清洗机器人的四周装有多只用于判断整机处在一排光伏板的拼接棱处还是边缘处的激光传感器，激光传感器与清洁刷体机构（5）的控制模块联动。
说明书全文	光伏板清洗机器人技术领域 [0001] 本发明涉及清洗机构领域，具体为太阳能光伏板的清洗机器人设备。背景技术 [0002] 目前，应用于光伏板清洁的技术主要有以下几类： [0003] （1）光伏板单排清洁方式。此类技术最具代表性的为导轨型光伏板清洁装置，它具有横向移动机构、纵向移动机构，可沿光伏板做两个垂直方向的运动，使清洁装置主体移动，进行对光伏板的清洁。 [0004] （2）光伏板跨排清洁方式。这类技术主要有车载清洁式和摆渡车式两种。车载清洁式机器人多采用有水清洁方式，清洁装置安装在工程车上，由工程车实现前后多排光伏板的清洁。摆渡车式清洁机器人主要由清洁机器人、摆渡车及轨道等附属设施组成。 [0005] （3）吸附清洁方式。其主要有磁吸附式、仿生吸附式、静电吸附式以及负压吸附式。磁吸附式机器人适应导磁材质的接触面，依靠磁力吸附在板面上。负压吸附式可细分为真空吸附和推力吸附两类，已有基于吸盘进行吸附的光伏板清洁机器人。 [0006] 上述技术中存在的问题和缺点： [0007] （1）光伏板单排清洁方式：导轨型清洁装置不适用于风沙较大的西北地区，一场风沙后导轨的缝隙里会有不少沙尘堆积，该类清洁装置还需要人为清理导轨缝隙中的沙尘以防止装置损坏。不同光伏电场中光伏板大小有所不同，在购买该类清洁装置时需要向厂家定制，且每排光伏板都需要加装导轨以适应该类清洁装置，投入巨大。 [0008] （2）光伏板跨板清洁方式：①车载清洁式：由于该类产品的体型庞大，不仅液压系统无法自适应复杂的光伏板倾斜角度，而且清洁装置易对光伏组件组件造成损坏，因此主要适用于我国西北部地势相对平坦，光伏板排列间距较大的光伏电站，但西北地区水资源相对匮乏，因此使用该类清洁装置有一定的局限性。②摆渡车式：该技术的现场施工量大、施工周期长，对轨道载体的平整度要求高，复杂的环境和地形地貌会导致成本陡增，且设备易在倾斜面上倾覆。该类清洁装置受限于性价比、环境适应性及稳定性等问题，发展前景不乐观。 [0009] （3）吸附清洁方式：磁吸附式和静电吸附式一般对壁面材质有一定的特殊要求，性能受壁面材质的影响较大，同时会对光伏板组件造成影响；而仿生式目前不太成熟，成本较高，研究较为复杂，不适合工业的大规模批量生产；目前已有的真空吸附式光伏板清洁机器人完全紧贴光伏板板面，移动效率不高。且绝大部分机器人只能够沿单方向移动，需要在工作途中进行转向，清洁普遍存在死角。 [0010] 基于以上原因，有必要对现有技术进行改进。发明内容 [0011] 本发明的针对现有技术中存在的不足，提供了光伏板清洗机器人。 [0012] 本发明是通过如下技术方案实现的：光伏板清洗机器人，包括底部框架，在底部框架上盖设有封闭底部框架开口的盖板件，在盖板件上设置有多组涵道风扇，在底部框架的上端面上固定设置有箱体机构，在所述底部框架上固定设置有多组清洁刷体机构，其特征在于：所述盖板件包括多组呈不同角度设置的盖板组件，所述多组涵道风扇分别安装在所述盖板组件上，在光伏板清洗机器人底部上设置有多组可实时监测压力的力传感器，所述力传感器和所述涵道风扇的控制模块联动。 [0013] 上述技术方案中，所述盖板件包括四组相互连接的盖板组件，在每组所述盖板组件上设置两组涵道风扇。 [0014] 上述技术方案中，所述箱体机构包括凸设的第一环形壁、设置在第一环形壁外的第二环形壁、连接第一环形壁和第二环形壁的底壁和盖设在第二环形壁顶部用于封闭第二环形壁顶部开口的上端盖，在所述第一环形壁、所述第二环形壁和所述底壁之间形成用于收纳杂尘的集尘空间，所述上端盖包括在上端盖中部位置凸设的导流部，以及设置在导流部周围的导流板。 [0015] 上述技术方案中，所述第二环形壁包括在底壁的四个拐角位置设置的限位凸壁和设置在两限位凸壁之间的无纺布。 [0016] 上述技术方案中，在所述底部框架的外周上设置有橡胶防撞圈。 [0017] 上述技术方案中，包括设置在光伏板清洗机器人内部的电子陀螺仪，电子陀螺仪和涵道风扇的控制模块联动。 [0018] 上述技术方案中，所述清洁刷体机构包括间隔设置的第一安装座和第二安装座，在所述第一安装座和第二安装座之间转动支承有干毛刷辊和硅胶毛刷辊，所述第一安装座和所述第二安装座被转动支承在两间隔设置的安装板之间，所述第二安装座通过在翻转电机驱动其转动，所述干毛刷辊和硅胶毛刷辊与所述第一安装座转动配合的一侧设置有从动齿轮，还包括与两所述从动齿轮啮合的第一主动齿轮，在安装板上转动设置有第一传动轴，所述第一传动轴穿过所述第一安装座的中心，其一端和所述第一主动齿轮固定，其另一端通过主传动电机驱动转动。 [0019] 上述技术方案中，包括与底部框架的四周可拆卸固定设置有与其固定的清洁刷体容置座，所述清洁刷体容置座包括相邻设置的第一容置腔和第二容置腔，第一容置腔和第二容置腔的开口朝向相反，所述翻转电机和主传动电机位于所述第一容置腔内，所述干毛刷辊和硅胶毛刷辊位于所述第二容置腔内。 [0020] 上述技术方案中，光伏板清洗机器人的四周装有多只用于判断整机处在一排光伏板的拼接棱处还是边缘处的激光传感器，激光传感器与清洁刷体机构的控制模块联动。 [0021] 本发明具有如下有益效果：本发明通过涵道风扇的整机结构实现对光伏板上的清洁，且通过力传感器和不同角度设置的涵道风扇联动，力传感器可实时监测压力，如果某一部分出现压力变化的情况，涵道风扇的控制模块控制涵道风扇加速或减速，以保证装置负压腔的平衡，防止大风环境下吹落机器人导致损坏。附图说明 [0022] 图1为本发明的立体结构示意图。 [0023] 图2为本发明的另一方向的立体结构示意图。 [0024] 图3为本发明的分解示意图。 [0025] 图4为本发明的仰视示意图。 [0026] 图5为本发明的部分结构示意图。 [0027] 图6为清洁刷体机构的立体结构示意图。 [0028] 图7为图6的分解示意图。 [0029] 图8为上端盖的立体结构示意图。 [0030] 图9为箱体机构的立体结构示意图。具体实施方式 [0031] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：参见图1至图9，光伏板清洗机器人，包括底部框架1，在底部框架1上盖设有封闭底部框架开口的盖板件2，在盖板件2上设置有多组涵道风扇3，具体的，所述盖板件2包括多组呈不同角度设置的盖板组件20，所述多组涵道风扇3分别安装在上述盖板组件20上。因此，使得涵道风扇3具有不同的抽风角度。本实施例中，所述盖板件2包括四组相互连接的盖板组件20，在每组所述盖板组件 20上设置两组涵道风扇3。 [0032] 在底部框架1的上端面上固定设置有箱体机构4，所述箱体机构4包括凸设的第一环形壁40、设置在第一环形壁40外的第二环形壁41、连接第一环形壁40和第二环形壁41的底壁44和盖设在第二环形壁41顶部用于封闭第二环形壁41顶部开口的上端盖42，在所述第一环形壁40、所述第二环形壁41和所述底壁44之间形成用于收纳杂尘的集尘空间43。其中，第二环形壁41包括在底壁44的四个拐角位置设置的限位凸壁41a和设置在两限位凸壁41a之间的无纺布41b。所述上端盖42包括在上端盖中部位置凸设的导流部42a，以及设置在导流部42a周围的导流板42b，上端盖42中的导流部42a和导流板41b将由涵道风扇3排出的含尘气流导向位于机器人最外圈的集尘箱，质量较重的沙粒和灰尘落在集尘箱底部，较细的微尘在透过集尘箱四周的收尘布时被捕集，附着在收尘布，清洁的空气排出，实现了光伏板的清扫和收尘，防止了二次污染。 [0033] 在所述底部框架1上固定设置有多组清洁刷体机构5，具体的，所述清洁刷体机构5设置有四组，其包括水平间隔设置的两组和竖直间隔设置的两组。所述清洁刷体机构5包括间隔设置的第一安装座52a和第二安装座52b，在所述第一安装座52a和第二安装座52b之间转动支承有干毛刷辊50和硅胶毛刷辊51，所述第一安装座52a和所述第二安装座52b被转动支承在两间隔设置的安装板52之间，所述第二安装座52b通过在翻转电机101驱动其转动，所述干毛刷辊50和硅胶毛刷辊51与所述第一安装座52a转动配合的一侧设置有从动齿轮200，还包括与两所述从动齿轮200啮合的第一主动齿轮201，在安装板52上转动设置有第一传动轴53，所述第一传动轴53穿过所述第一安装座52a的中心，其一端和所述第一主动齿轮 201固定，其另一端通过主传动电机102驱动转动。具体的，在所述第一传动轴53的另一端上固定设置有第二主动齿轮202，所述第二主动齿轮202与所述主传动电机102之间通过第二减速机构302传动连接；所述第二安装座52b的中部凸设有第二传动轴54，所述第二传动轴 54的一端穿过所述安装板52，在该一端上固定设置有第三主动齿轮203，所述第三主动齿轮 203和翻转电机101之间通过第一减速机构301传动连接。需要说明的是，实施例中示出了第一传动轴53和第二传动轴54通过齿轮和对应的减速机构配合的方式来驱动其转动的技术方案，然而，可以知悉的是，可以根据驱动第一传动轴53、第二传动轴54的需要，选择其它常用的传动方式，例如可采用皮带结合皮带轮驱动上述第一、第二传动轴；本申请中对于第一、第二传动轴的驱动方式不加以限定。 [0034] 上述结构中，翻转电机101能够控制干毛刷与硅胶刮刷整体旋转，主传动电机能够控制干毛刷或硅胶刮刷转动作为机器人移动的动力。当机器人在运动时，运动方向前后的双刷清洁部件紧贴于光伏板表面，其中机器人移动方向前端干毛刷紧贴光伏板板面，移动方向后端硅胶刮刷紧贴光伏板表面；运动方向两侧的清洁机构略抬起，清洁机构可根据光伏板板面的倾角以及外界的风速大小调整俯仰角度。如果机器人工作时出现故障，所有的清洁刷体机构能够同时紧贴光伏板表面，实现抱死刹车的目的。在工作途中对于机器人在沿光伏板倾角方向爬升或滑落的需要，通过控制主传动电机102的转速，可增加或减少前进动力，保证机器人在光伏板表面匀速运行。机器人运动方向前部的干毛刷将灰尘从光伏板上分离，并扫入封闭式清扫腔；涵道风扇将分离下的灰尘吹起，通过机器人顶部的导流罩将由涵道风扇排出的含尘气流导向位于机器人最外圈的集尘箱，质量较重的沙粒和灰尘落在集尘箱底部，较细的微尘在透过集尘箱四周的收尘布时被捕集，附着在收尘布，清洁的空气排出，实现了光伏板的清扫和收尘，防止了二次污染；硅胶刮刷（容尘性）清洁微量的残留灰尘。 [0035] 优选的，包括与底部框架1的四周可拆卸固定设置有与其固定的清洁刷体容置座6，所述清洁刷体容置座6包括相邻设置的第一容置腔61和第二容置腔62，第一容置腔61和第二容置腔62的开口朝向相反，所述翻转电机101和主传动电机102位于所述第一容置腔61内，所述干毛刷辊50和硅胶毛刷辊51位于所述第二容置腔62内，所述安装板52固定设置在清洁刷体容置座6的两侧。上述结构中，双刷清洁部件能够从机器人上拆卸更换，也能够通过快速拆卸清洁部件更新升级以满足不同使用环境的需求。 [0036] 在所述底部框架1的外周上设置有橡胶防撞圈100。橡胶防撞圈100用于防止整机在行走至光伏板边缘位置时发生碰撞所产生的冲击。所述第二环形壁41中形成用于容纳电池300的空间，电池300设置为环形，且位于第二环形壁41形成的空间内。电池300用于为整机内的电器元件供电。 [0037] 光伏板清洗机器人四周装有4只环境光传感器，能够检测清洁前后光伏板表面亮度，判定清洁程度。若清洁效果不佳，则在机器人清洁完整排光伏板后再次清洁整排光伏板一次。 [0038] 在光伏板清洗机器人底部上设置有8组力传感器（附图未示出），力传感器和涵道风扇的控制模块联动，其可实时监测压力，如果某一部分出现压力变化的情况，涵道风扇的控制模块控制涵道风扇加速或减速，以保证装置负压腔的平衡，防止西北地区大风环境下吹落机器人导致损坏。 [0039] 为保证光伏板清洗机器人沿直线运动，在其内部装有电子陀螺仪（附图未示出），所述电子陀螺仪和涵道风扇的控制模块联动，其可以判断机器人是否沿直线运动，若未能沿直线运动则进行纠偏。具体的，以机器人向左前方运动为例，需要机器人向右纠偏，运动方向右半部分的涵道风扇加速加压增加机器人右半部分的摩擦力，使机器人向右纠偏，直到机器人沿光伏板斜面向上直线移动。 [0040] 光伏板清洗机器人从一排光伏板的左下角或右下角开始工作，直到清洁完毕停止于整排光伏板的右下角或左下角。机器人在装置底部的四周装有8只激光传感器（附图未示出），激光传感器和清洁刷体机构5的控制模块联动，其 [0041] 可判断机器人处在一排光伏板的拼接棱处还是边缘处，若检测处于拼接棱处则机器人加速冲过拼接棱，反之，若检测处于边缘则停止移动，则切换移动方向。以机器人从右下角开始工作为例，首先向上爬升至光伏板顶端，之后左移至拼接棱处，再滑落至光伏板底端，最后左移跨越拼接棱。当机器人在光伏板顶端水平运动时机器人上端的清洁机构勾住光伏板顶端以防止水平运动时机器人下滑，而机器人在光伏板底端水平运动时机器人被光伏板的棱挡住，可直接进行水平移动。在跨越光伏板时，加速冲过拼接棱，由于光伏板间存在缝隙，机器人的负压腔存在失压的情况，在跨板途中未处于拼接棱附近的涵道增加涵道风扇转速防止机器人滑落。 [0042] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。本申请中上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进。上述变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。

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