一种移动设备及光伏组件清洗机器人的制作方法

本实用新型涉及光伏组件清洗机移动设备领域，特别是涉及一种移动设备。此外，本实用新型还涉及一种包括上述移动设备的光伏组件清洗机器人。

背景技术：

随着环保的要求和对可持续能源需求的提升，清洁能源的比重占总能源的比例逐年提升，光伏组件的清洗需求正在逐步升温。

光伏阵列清洗有两个原因：一、污垢会导致光伏板表面产生导热差异，最终造成“热斑”，损坏光伏组件；二、污垢导致光伏板表面透射率降低，从而影响光伏板组件阵列的光热转化率，即降低发电效率。因此为了保证发电效率不下降，避免光伏组件损坏，光伏板清洗是必须的。

现有技术中，一般采用半自动化清洗，主要包括地面清洗车和板上清洗机。其中，地面清洗车的底盘与小型挖掘机相同，机械臂结构也与挖机的臂相似，两条履带驱动前进；清洗由机械臂末端的滚刷完成，清洗过程中可喷水。对于地面清洗车而言，具有以下缺点：(1)行驶速度较慢；(2)清洗操作复杂，对操作人员要求较高，在光伏板阵列间行驶的同时需要关注清洗滚刷与光伏板面接触的情况，清洗车要与光伏组件的距离保持不变，否则，清洗的刷头就不能覆盖整个光伏板面高度，导致遗漏清洗面；(3)对路面要求较高，当路面有坑洼地段时，特别是两侧履带对应地面有高度差时，会导致车体侧滚，此时原先与镜面保持平行的滚刷与光伏板之间出现角度偏差；(4)地面清洗车配有驾驶室，由人工驾驶进行清洗任务，需要有挖掘机驾驶经验的人员，而且，底盘由内燃机驱动，需要人工加油，清洗方式用水量较大，水箱容量有限，清洗过程中需要人工多次加水，底盘速度不大，往复加水时间长，清洗效率再次降低。

因此，如何提高移动设备的自动化水平，减少人力投入，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种移动设备，该移动设备可免除人工操作，突破作业环境限制，实现全天候工作，还可以实现自主供给。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述移动设备的光伏组件清洗机器人。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种移动设备，包括车架以及安装在所述车架上的导航定位部件，所述车架的底部安装有驱动轮和转向轮，所述驱动轮上安装有驱动部件，所述转向轮上安装有转向部件；

所述车架上还安装用于根据所述导航定位部件检测到的所述车架的当前位置信息，对比目标位置信息，确定目标行驶方向，并通过所述转向部件控制所述转向轮转动至所述目标行驶方向，同时通过所述驱动部件带动所述驱动轮移动至目标位置的控制器。

优选的，所述驱动部件具体为驱动电机，所述驱动电机上还安装有用于检测所述驱动电机转速的编码器，所述控制器还用于根据所述编码器的检测结果计算所述驱动轮的行驶距离。

优选的，所述转向轮上还安装有用于检测所述转向轮的转向角度的角度传感器，所述控制器还用于根据所述角度传感器的检测结果判断所述转向轮是否转动至所述目标行驶角度，如果否，则通过所述转向部件将所述转动轮的转动角度调整至所述目标行驶角度。

优选的，所述车架的前端还安装有用于检测障碍物是否进入感应范围的防撞传感器；所述控制器还用于在所述障碍物进入所述防撞传感器的感应范围时，控制所述驱动电机停止对所述驱动轮的驱动。

优选的，所述车架的前端周向还设有用于机械防撞的弹性挡板以及与所述弹性挡板连接的机械式碰撞传感器。

优选的，所述车架上还安装有用于向板上清洗机供电的电池；

所述控制器还用于判断所述电池的电量是否低于警戒电量，如果是，则控制移动设备移动至目标补给位置，并控制充电桩开启，为所述电池充电；

所述控制器还用于判断所述电池是否充满，如果是，则控制所述移动设备返回初始位置。

优选的，所述电池上还安装有用于检测所述电池电量的电池电量监控部件，所述电池电量监控部件可将检测结果发送给所述控制器。

优选的，所述车架上还安装有用于向板上清洗机供水的水箱；

所述控制器还用于判断所述水箱的水位是否低于警戒水位，如果是，则控制移动设备移动至目标补给位置，并控制出水口开启，为所述水箱补水；

所述控制器还用于判断所述水箱是否加满，如果是，则控制所述移动设备返回初始位置。

优选的，所述水箱上还安装有用于检测所述水箱水位的水位监控部件，所述水位监控部件可将检测结果发送给所述控制器。

本实用新型还提供一种光伏组件清洗机器人，包括上述任意一项所述的移动设备。

本实用新型所提供的移动设备，其中移动设备包括车架以及安装在所述车架上的控制器和导航定位部件，所述车架的底部安装有驱动轮和转向轮，所述驱动轮上安装有驱动部件，所述转向轮上安装有转向部件；所述控制器用于根据所述导航定位部件检测到的所述车架的当前位置信息，对比目标位置信息，确定目标行驶方向，并通过所述转向部件控制所述转向轮转动至所述目标行驶方向，同时通过所述驱动部件带动所述驱动轮移动至目标位置。该移动设备，通过所述控制器对所述驱动部件和所述转向部件的控制，实现所述转向轮的转向和所述驱动轮的移动，自动将该移动设备移动至目标位置，进而实现对光伏板清洗机的移动，该移动设备具有自主移动能力，实现了无人化操作，降低了人力投入，节省了清洗成本，同时，降低了移动设备的操作难度，无人化操作后实现了该类设备全天候工作的能力，延长了此类设备以及由其组成的清洗机器人的工作时间，同时也可帮助清洗机器人实现夜间清洗能力，进一步提高了光伏板的发电效率。

在一种优选实施方式中，所述车架上还安装有用于向板上清洗机供电的电池；所述控制器还用于判断所述电池的电量是否低于警戒电量，如果是，则控制移动设备移动至目标补给位置，并控制充电桩开启，为所述电池充电；所述控制器还用于判断所述电池是否充满，如果是，则控制所述移动设备返回初始位置。上述设置，使得该移动设备具备自主补给能力，能够实现作业循环，并且能够辅助进行周期的、无人化的清洗光伏板的工作。

本实用新型所提供的光伏组件清洗机器人设有上述移动设备，由于所述移动设备具有上述技术效果，因此，设有该移动设备的光伏组件清洗机器人也应当具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的移动设备一种具体实施方式的结构示意图；

其中：(1)车架、(2)控制器、(3)电池、(4)导航定位部件、(5)水箱、(6)防撞传感器、(7)弹性挡板、(8)转向轮、(9)驱动轮。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种移动设备，该移动设备自动化程度高，可免除人工操作，突破作业环境限制，实现全天候工作。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述移动设备的光伏组件清洗机器人。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实用新型所提供的移动设备一种具体实施方式的结构示意图。

在该实施方式中，移动设备包括车架1、控制器2和导航定位部件4。

其中，控制器2和导航定位部件4均安装在车架1上，车架1的底部安装有驱动轮9和转向轮8，驱动轮9上安装有驱动部件，转向轮8上安装有转向部件，驱动部件、转向部件以及导航定位部件4分别与控制器2连接；

控制器2用于根据导航定位部件4检测到的车架1的当前位置信息，对比目标位置信息，确定目标行驶方向，并通过转向部件控制转向轮8转动至目标行驶方向，同时通过驱动部件带动驱动轮9移动至目标位置。

控制器2包括上位控制器2和用于控制驱动部件的驱动控制器2，驱动部件具体可以为电机或者液压马达，对应的，驱动控制器2可以为电机控制器2或者液压阀控制器2。

进一步，驱动部件具体为驱动电机，驱动电机上还安装有用于检测驱动电机转速的编码器，控制器2还用于根据编码器的检测结果计算驱动轮9的行驶距离，编码器的设置，可以使得控制器2准确获取驱动轮9的移动距离，进而可以更加精确的判断该移动设备的位置信息。

另外，转向轮8上还安装有用于检测转向轮8的转向角度的角度传感器，控制器2还用于根据角度传感器的检测结果判断转向轮8是否转动至目标行驶角度，如果否，则通过转向部件将转动轮的转动角度调整至目标行驶角度。

这里需要说明的是，目标行驶角度是与目标行驶方向相关的，目前驱动轮所处的角度，与目标行驶方向所对应的驱动轮的角度之间的角度差，即目标行驶角度。

具体的，角度传感器是用来反馈转向时，转向部件，例如驱动油缸，作用在转向轮上使得转向轮转过的角度，这个检测到的数据会与执行的转弯的命令中的转弯角度进行对比，以反馈转向轮有没有转动到位，此转弯角度可由控制器根据目标行驶方向确定。

自主驱动车架1底盘的工作原理为：利用可控性较好的、线性性能较明显的驱动部件，比如电机或者液压马达等，通过电机控制器或者液压阀控制器平稳控制底盘行驶速度，同时需要改变速度的指令可以通过上位控制器2发给电机控制器或者液压阀控制器；转向轮8处安装有角度传感器，能实时反馈转向轮8的转向角度，驱动转向轮8进行转向的装置具体可以是液压缸或者电缸，线性度好，能够较为精准地驱动转向轮8转过给定的目标角度即可；驱动电机上还装有编码器，能够反馈驱动电机转速，通过上位控制器2计算可以转换为轮胎行驶的里程数；行驶速度、转弯角度、行驶距离三个指标在以上系统中是处在闭环控制系统里的，上位控制器2中设定好的闭环控制程序取代了人工判断的逻辑，这就奠定了移动底盘自主移动的基础。

该移动设备，通过控制器2对驱动部件和转向部件的控制，实现转向轮8的转向和驱动轮9的移动，自动将该移动设备移动至目标位置，进而实现光伏组件清洗机器人移动，该移动设备具有自主移动能力，实现了无人化操作，降低了人力投入，节省了清洗成本，同时，降低了移动设备的操作难度，无人化操作后实现了该类设备全天候工作的能力，延长了此类设备以及由其组成的清洗机器人的工作时间，同时也可帮助清洗机器人实现夜间清洗能力，进一步提高了光伏板的发电效率。

在上述任意一种具体实施方式的基础上，车架1上还安装有用于向板上清洗机供电的电池3，该电池3优选为可重复充放电的电池3；

控制器2还用于判断电池3的电量是否低于警戒电量，如果是，则控制移动设备移动至目标补给位置，并控制充电桩开启，为电池3充电；控制器2还用于判断电池3是否充满，如果是，则控制移动设备返回初始位置。

具体的，当控制器2控制移动设备移动至目标补给位置后，与充电桩通信确认到位，并驱动电池3的充电触头与充电桩接触，开始充电。

上述设置，使得该移动设备具备自主补给能力，能够实现作业循环，并且能够进行周期的、无人化的清洗光伏板的工作。

同时，电池3上还安装有用于检测电池3电量的电池电量监控部件，电池电量监控部件可将检测结果发送给控制器2。当充电满了之后，电池电量监控部件会反馈一个信号给上位控制器2，上位控制器2发出断开命令，驱动轮9依然在导航定位部件4的帮助下返回工作岗位，电池电量监控部件在检测到电量低于警戒电量时，也会向控制器2发送信号。

同样的，在上述任意一种具体实施方式的基础上，车架1上还安装有用于向板上清洗机供水的水箱5；控制器2还用于判断水箱5的水位是否低于警戒水位，如果是，则控制移动设备移动至目标补给位置，并控制出水口开启，为水箱5补水；控制器2还用于判断水箱5是否加满，如果是，则控制驱动轮9返回初始位置。

优选的，水箱5上还安装有用于检测水箱5水位的水位监控部件，水位监控部件可将检测结果发送给控制器2。即水箱5缺水或者补满之后均会触发液位监控部件，同样上位控制器2会收到反馈信号，开始或者结束补水工作，移动设备出发或者返回。

上述设置中，通过增添移动设备的自主补给功能，主要指移动设备的供电电池3的自主充电，应用在太阳能光伏阵列清洗机器人中，当然，还包括有自主加水的补给功能。该自主补给的功能主要建立在自主导航的基础上，通过将补给点标记在导航系统的路径上，移动设备就能在收到补给命令之后，沿导航系统的指挥向补给点移动靠近，当移动设备与补给点位置足够接近之后，底盘上的定位传感器，比如光电开关、行程开关等等就能反馈底盘的到位信息，届时对应的充电桩或者出水口接收到到位信号后开启，因而开始充电或者补水。

具体的，水箱5和转向轮8可以安装在车架1的前端，导航定位部件4可以安装在车架1中间的电池3上，驱动轮9安装车架1的尾部，控制器2安装在电池3靠近转向轮8的侧面上，当然，上述布置方式仅为自主移动车架1的示例之一，并不是唯一的实现形式，特别是驱动轮9和转向轮8的前后布置形式，导航定位部件4的布置位置以及防撞传感器6的设计位置等，均可以根据需要进行调整，并不局限于本实施例所给出的方式，例如，为了提高对该移动设备的驱动效果，驱动轮9可以设置在车架1的前端。

在上述任意一种具体实施方式的基础上，车架1的前端还安装有用于检测障碍物是否进入感应范围的防撞传感器6，控制器2还用于在障碍物进入防撞传感器6的感应范围时，控制驱动电机停止对驱动轮9的驱动。

具体的，防撞传感器6具体可以为感应传感器，例如超声传感器，类似于汽车的倒车雷达工作原理，可以对超声的感应距离进行设定，当移动设备周边有障碍物出现在超声传感器的感应范围内时，超声传感器就会给上位控制器2发送信号，作为障碍报警，对应的，车架1上还应当安装有报警装置；一般作为安全防护的信号是直接接入下位机的，比如超声波检测到障碍信号，可以直接反馈给驱动电机控制器2，使驱动电机刹车将移动设备停下，因此避免与前方障碍物相撞。

同时，车架1的前端周向还可以设有用于机械防撞的弹性挡板7以及与弹性挡板7连接的机械式碰撞传感器。机械防护设计的功能与感应传感的功能相同，主要目的是为了避免出现防撞传感器6遗漏障碍物的情况，机械防护的弹性挡板7可触发机械式碰撞传感器，也能给上位控制器2或者下位控制器2传递信号，将移动设备停止，当然，弹性挡板7为辅助结构，也可以不采用。

上述防撞设置中，冗余的防护设计，有效提高了光伏清洗机器人的可靠性与安全性。

这里需要说明的是，对于该移动设备中的导航定位部件4而言，导航方式有很多种，例如激光导航、磁条导航、GPS导航等，本实施例所应用的是GPS导航，结合惯性测量单元以及里程编码器综合应用的组合导航部件。

GPS导航具有以下特点：1、全天候，不易受任何天气的影响；2、全球覆盖率高达98％；3、三维定点定速定时高精度；4、测站间无需通视；5、快速、省时、高效率；6、应用广泛、多功能；7、可移动定位。

当然，本实施例中所提供的导航定位部件4也可以采用其他形式的组合导航系统，如惯性导航系统与GPS导航的组合，惯性导航系统和里程编码器的组合，或者惯性导航系统和多普勒的组合等，采用这样组合导航系统，可以有效降低对陀螺的要求，成本低，精度高。

本实施例所提供的移动设备，将自动化移动技术应用在太阳能光伏板清洗领域，将一个具备自主驱动、导航的移动设备作为光伏清洗机器人的一个组成模块；自主移动底盘实现了现有移动式的清洗设备不具备的功能：无人操作、驾驶，可以协助完成光伏板阵列清洗的工作，并且自主补给；同时，采用安全防护设计，可有效提高设备的自动化水平，减少人力投入，同时，免除人工操作，突破作业环境限制，实现全天候工作，而且，能够实现自主供给，智能完成工作循环，成本降低，效率提高。

除了上述移动设备以外，本实用新型还提供了一种包括上述移动设备的光伏组件清洗机器人，该光伏组件清洗机器人的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的移动设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。