基于風機直接除塵的光伏電站清掃機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于風機直接除塵的光伏電站清掃機器人。清掃機器人包括電源系統、行走系統、清掃系統、除塵系統和控制系統，電源系統分別與行走系統、清掃系統、除塵系統和控制系統連接，行走系統、清掃系統和除塵系統分別通過傳感器連接到控制系統；除塵系統采用離心式風機。本實用新型的結構中未使用集塵盒，灰塵被機器人吸入后，隨即被排出，并被吹散，減少了常規機器人的集塵盒裝滿后，維護人員必須停止機器人的工作以進行清理集塵盒的額外時間和工作量，減少了對光伏電站運維人員的依賴，能滿足光伏電站對大面積太陽能板進行快速高效清掃工作的需要。
【專利說明】
基于風機直接除塵的光伏電站清掃機器人
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種適用于光伏電站太陽能板清掃的智能機器人，更具體的說， 涉及一種以離心風機作為主要排塵組件，在行走和清掃過程中，通過風機將灰塵反復吸入、 排出，直至吹落地面的光伏電站清掃機器人。【背景技術】
[0002]大型光伏電站通常建在氣候環境比較惡劣的地區，這些地區一般風沙嚴重、干旱缺水。長時間的灰塵與風沙，會遮擋光伏板組件對太陽能的吸收效果，大大降低光伏板對太陽能的吸收效率。不僅如此，灰塵、風沙以及其他污濁物，會在光伏板表面形成長時間的陰影，進而產生熱斑效應，如果不及時對光伏組件進行清掃，將會大幅降低光伏電站的發電量，對電站的經濟效益和光伏組件的壽命，產生負面影響。
[0003]在當前多種光伏組件自動化清掃設備中，各種單向或橫縱雙向固定式清掃設備， 由于受到光伏板的排列方式、組串的縱向長度、設備的單機重量、驅動能源、自身維護等多種條件的限制，其弊端已逐漸顯露。單體獨立式爬行清掃機器人，已成為目前光伏組件清掃領域研發的主導方向。
[0004]清掃機器人的清掃效率和對維護人員的依賴，是該領域的兩個考量核心。而某些爬行清掃機器人(如兩足式)，在大部分的行走和轉向時間內，只實現了工位的移動，未實現清掃功能，效率較低;還有一些爬行清掃機器人(如日本SINF0NIA)集塵盒的容量，限制了其有效工作時間，并產生了對維護人員的極大依賴。
【發明內容】
[0005]針對當前光伏電站自動清掃設備在清掃效率和對維護人員依賴性方面存在的不足，本實用新型提供一種基于風機直接除塵的光伏電站清掃機器人。
[0006]本實用新型采用的技術方案如下:
[0007]基于風機直接除塵的光伏電站清掃機器人，包括電源系統、行走系統、清掃系統、 除塵系統和控制系統，電源系統分別與行走系統、清掃系統、除塵系統和控制系統連接，所述行走系統、清掃系統和除塵系統分別通過傳感器連接到控制系統;所述除塵系統采用離心式風機，風機的輸出風道設置在機器人機身的側面。
[0008]優選地，所述電源系統包括太陽能電池板、控制器和與控制器連接的超級電容器組件，所述太陽能電池板設置在機器人機身的上表面，所述超級電容器組件分別與行走系統、清掃系統、除塵系統和控制系統連接。
[0009]進一步地，所述機器人機身的頭部和尾部為對稱結構。[〇〇1〇]所述風機的輸出風道設置在機器人機身的兩個側面或者只設置在機器人機身的一個側面。
[0011]進一步地，在機器人機身左右兩側設置有巡邊傳感器，機身前后兩端設置有位移傳感器;在風機的吸口處設有灰塵傳感器;機器人機身的端部還設有防墜落紅外傳感器和超聲波測距避障傳感器，機身內部設有電機的電流傳感器。
[0012]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0013](1)本實用新型的清掃機器人，在太陽能板表面連續行走的過程中，能實現清掃、 除塵同步進行，大大提高了工作效率。
[0014](2)本實用新型的結構中未使用集塵盒，灰塵被機器人吸入后，隨即被排出，并被吹散，減少了常規機器人的集塵盒裝滿后，維護人員必須停止機器人的工作以進行清理集塵盒的額外時間和工作量，減少了對光伏電站運維人員的依賴。
[0015](3)機器人首尾對稱設計，在光伏組件陣列的盡頭，機器人可以不用掉頭轉向，而是實現尾變頭、頭變尾的快速轉向方式，更是大大提高了機器人的清掃效率。
[0016](4)本實用新型的機器人能滿足光伏電站對大面積太陽能板進行快速高效清掃工作的需要。【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的清掃機器人系統結構圖；
[0018]圖2是本實用新型的清掃機器人工作路徑規劃圖。
[0019]圖中:1是電源系統，是行走系統，3是除塵系統，4是清掃系統，5是控制系統，A是清掃機器人的起始工位，B是首行直線行走工位，C是首行轉向工位，D是第二行直線行走工位， E是第二行轉向工位，F是第三行直線行走工位。【具體實施方式】
[0020]本實施例機器人的結構如圖1所示，電源系統1包括太陽能電池板、控制器和與控制器連接的超級電容器組件等。行走系統2包括履帶行走組件、行走電機等，通過機身左右兩側的各一個電機，各自驅動兩邊的履帶輪，使單邊履帶在太陽能板表面前進、后退、靜止、 增速、減速等，實現機器人的行走與轉向功能。除塵系統3包括離心風機、電機、輸出風管等。 清掃系統4包括盤刷組件、傳動齒輪組件和驅動電機等，驅動電機驅動盤刷組件，使盤刷在太陽能板表面勻速或變速旋轉。控制系統5包括MCU主板、各種傳感器接口及其集成電路等。
[0021]在電源系統1中，機器人上表面的太陽能電池板獲取太陽能，通過超級電容器組件快速充放電，實現清掃機器人其它各系統的電力需求。
[0022]在機器人機身左右兩側設置的巡邊傳感器，控制機器人本體的左側或右側始終沿著太陽能板的金屬上邊沿或下邊沿直線行走，而機器人前后端設置的位移傳感器，控制機器人本體在每次跨越一塊太陽能板時，調整一次位姿，保證其行走路徑始終為直線;安裝在風機吸口的灰塵傳感器負責檢測灰塵被揚起的濃度，當濃度在某個閾值范圍之內時，清掃電機勻速轉動，驅動盤刷勻速清掃，行走電機亦驅動履帶勻速行走；當檢測到灰塵濃度超出某個閾值范圍之外，清掃電機開始增速或減速，若灰塵濃度較低，履帶加速行走，盤刷減速旋轉，反之，若灰塵濃度較高，履帶減速行走，盤刷加速旋轉，以提高工作效率和實現對不同清潔度太陽能板的清掃。除此之外，機器人本體端部的防墜落紅外傳感器、超聲波測距避障傳感器以及內部的風機、盤刷、履帶輪等驅動電機的電流傳感器，將各自信號傳給MCU主板， 再通過控制系統的分析、比對和融合，將命令發送給各電機和運動部件，再通過電機的調速、正反轉、停機等，實現機器人的閉環控制。
[0023]除塵系統3中，通過離心風機葉片的高速旋轉，將吸入的灰塵沿著輸出風管，排出體外。輸出風管可以設置在機器人機身的兩側，也可以只設置在一個側面上。如果機身兩側都有輸出風管，在機器人工作時，當到達太陽能板陣列邊緣處時，可以掉頭也可以直接頭尾互換轉向，但是需要關閉其中的一個風管，以保證灰塵始終都吹向太陽能板低地勢的一邊。 雖然有部分灰塵，仍然回落到光伏太陽能板表面，機器人在下一行行走工作時，會將這部分灰塵重新吸入、排出，直至最后一行，將灰塵吹落地面。進一步的，即使有散落的灰塵繼續遺留在太陽能板表面，一是浮灰，室外微風會將其吹走，二是太陽能板表面少量均勻的灰塵， 對其吸收太陽能的效率，幾乎不構成影響。所以，離心風機及時的吸塵與排塵，對太陽能板表面清掃效率的提高，具有極大的推動效果。
[0024]如圖2所示，本實施例只在機身一側設有輸出風管，并且輸出風管始終朝向太陽能板低地勢的一邊。本實施例清掃機器人工作路徑規劃為:首先其從A號工位出發后，沿著太陽能板橫向直線行走并工作，如工位B所示；當接近太陽能板陣列邊緣處時，右轉九十度一定距離，停止，小半徑九十度后退，無需掉頭，直接尾部變頭部，頭部變尾部，如工位C所示； 然后再次直線行走并工作，如工位D所示；當接近太陽能板陣列另一個邊緣處時，左轉九十度一定距離，停止，小半徑九十度后退，再次尾變頭，頭變尾，如工位E所示;然后再次直線行走并工作，如工位F所示。依此規劃路徑，反復循環，直至將大面積太陽能板陣列清掃完成。
【主權項】
1.基于風機直接除塵的光伏電站清掃機器人，包括電源系統、行走系統、清掃系統、除 塵系統和控制系統，其特征在于，電源系統分別與行走系統、清掃系統、除塵系統和控制系 統連接，所述行走系統、清掃系統和除塵系統分別通過傳感器連接到控制系統;所述除塵系 統采用離心式風機，風機的輸出風道設置在機器人機身的側面。2.根據權利要求1所述的基于風機直接除塵的光伏電站清掃機器人，其特征在于，所述 電源系統包括太陽能電池板、控制器和與控制器連接的超級電容器組件，所述太陽能電池 板設置在機器人機身的上表面，所述超級電容器組件分別與行走系統、清掃系統、除塵系統 和控制系統連接。3.根據權利要求1所述的基于風機直接除塵的光伏電站清掃機器人，其特征在于，所述 機器人機身的頭部和尾部為對稱結構。4.根據權利要求1所述的基于風機直接除塵的光伏電站清掃機器人，其特征在于，所述 風機的輸出風道設置在機器人機身的兩個側面或者只設置在機器人機身的一個側面。5.根據權利要求1所述的基于風機直接除塵的光伏電站清掃機器人，其特征在于，在機 器人機身左右兩側設置有巡邊傳感器，機身前后兩端設置有位移傳感器;在風機的吸口處 設有灰塵傳感器;機器人機身的端部還設有防墜落紅外傳感器和超聲波測距避障傳感器， 機身內部設有電機的電流傳感器。
【文檔編號】B08B5/04GK205685347SQ201620599814
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月17日 公開號201620599814.6, CN 201620599814, CN 205685347 U, CN 205685347U, CN-U-205685347, CN201620599814, CN201620599814.6, CN205685347 U, CN205685347U
【發明人】蔣麒麟, 葛東陽, 陳健飛, 徐棟, 王賢民
【申請人】南京仁義機器人有限公司