用于处理和清洁平面、弯曲和模块化表面的飞行机器人的制作方法

本发明涉及一种用于处理和清洁平面、弯曲和模块化表面的飞行机器人

发明背景

太阳能板以及平面或者弯曲镜面上的污染物由于其物理效果可能会导致太阳能发电厂出现过大的能量损失。已经公开的是，使用机器人清洁玻璃立面和太阳能模块。这些机器人很重，因此会在表面上施加较大的力。由抽吸夹具或者轮式驱动装置组成的昂贵的机械装置构成其执行机构，并移动设备。

在干燥地区灰尘和沙粒污染太阳能板，沙粒和石英与玻璃一样拥有相同的原材料。如果使用带轮子或者抽吸夹具的机器人在表面进行工作，可能会形成划痕，除了较高的自重，轮子的滑动或者密封唇在抽吸夹具上的力通过具有类似硬度的沙粒和玻璃的材料配合会增加形成划痕的可能性。

基于处理或者清洁表面，缓慢的移动速度会造成操作时间较长，进而造成较高的能量消耗以及需要使用较多的机器人。

尤其是具有轮式驱动装置的机器人或者清洁装置必须在硬件和软件方面针对所使用的太阳能板进行个性化的调整，因为其尺寸根据模块类型或者反射镜类型以及生产商会发生变化。

此外，轮式驱动装置在实践中还因为太阳能板的倾斜角度而受到很大的限制。过大或者超大的模块间隔同样因机械装置而受到限制，因此仅可实现半自动。

对于其他复合太阳能模块的操作，例如在较大的太阳能发电厂内，由于装置和模块之间较大的间隔，通常仅可以手动对设备进行移位，这会增加人员花费。

发明概要

本发明的任务在于，对平面、弯曲和模块化表面，尤其是太阳能发电厂以较高的自动化程度经济地清除污染物，例如沙粒和灰尘，且可以进行进一步的处理。

上述任务通过权利要求1所述的特征(必要时特征的字面引用)加以解决。

本发明的优点尤其在于，通过较高的移动速度可以更加快速地以本质上较少数量的设备以及在较低的能耗下进行处理。通过飞行的方式，机器人可以跨越较小以及较大的间隔，由此可以提高其机动性，进而提高其自动化程度。

清洁模块和传感器可以相对于无人机且平行于平面和弯曲表面主动进行跟踪移动，或者通过机械制动装置进行对准。除了清洁模块，无其他执行机构在表面上施加机械作用，因为其移动由清洁模块生成。

通过确定清洁头的清洁力的传感器，可以结合测量距离的传感器对太阳能模块的间隔进行优化。通过在清洁过程中记录清洁头的清洁力，可以降低相对于表面进行移动和定位所需的能量。

如果清洁头相对于无人机逆向于安装框架移动，则清洁头在机器人上进行清洁，例如对刷子进行刮擦。通过该方式，可以省去额外的执行机构，例如清洁模块上的执行机构，且有利于降低重量以及延长工作寿命，因为可以利用已经存在的驱动装置进行刮擦。

此外，服务人员在大型太阳能发电厂使用机器人时，其紧凑的结构和较低的重量可以获得较高的机动性。通过在移动过程中和表面以特定间隔进行转向或者擦拭，可以清除其污染物。

本发明的一种有利的实施形式在权利要求2中进行了说明。根据权利要求2的改进形式在设计清洁模块时使得，机器人在停止位置要么通过太阳光，要么通过充电站在底座或者清洁模块的电极上进行充电。

电极为借助感应进行充电的充电线圈结构可以进一步实现耐气候的机器人结构，因为外壳后的电极不需要裸露在外。此外，在这一类盖板上的附加裸露电极可以以冗余方式进行高效的通电和充电。

由于机器人具有比较高的机动性，结合清洁头内置的太阳能电池可以确定最佳的接收最多太阳照射的停止位置。

在机械安装受限以及拆除框架和支座时可以进一步降低重量，停止位置的阳光照射可能受到影响，并使得带太阳能电池的飞行机器人朝向太阳方向下降。

接收智能手机的可能性使得飞行机器人的控制器(必要时包含其连接)集成在智能手机中。清洁模块设有用于其他外设的配合件可以支持单独购买清洁模块用于可能已经存在的外设和基础设施。

附图简述

本发明的实施例在附图中进行说明，在下文中将进行更加详细的描述。

其中：

图1示出了机器人(1)带清洁模块未安装的后部视图

图2示出了机器人带清洁模块已安装的侧面视图

图3示出了机器人带清洁模块未安装的下部视图

具体实施方式

飞行机器人(1)和无人机(6)通过带电机的旋转驱动装置(3)连接在两个带清洁模块(6)的轴(4)上。无人机存在两个、三个、四个、五个、六个或者其他数量的旋转体。在本实施例中选择带四个旋转体的无人机(图3)。

在启动位置，飞行机器人和支撑框架(12)位于地面上，其中，清洁模块通过旋转驱动装置向水平方向翻转。由此，支撑装置(16)的背面和其裸露的电极(17)或者带外壳的感应线圈(10)朝向地面。机械制动装置(8)可以根据待处理表面的角度进行静态对齐。尽管也可以通过旋转驱动装置进行对齐，但通过机械方式可以节省能量。此外，清洁头朝向支撑框架进行旋转，以便对其进行擦拭，例如可以清除刷子上的毛发和沙粒。

超声波传感器(9)测量已清洁表面的距离，和智能手机(13)的连接一样，无人机可以和电子控制装置(11)进行电气连接。电阻应变片(7)在设置在清洁模块上时应使得，该电阻应变片吸收专门通过可插拔清洁头(14)传导的力，并将信号传递至电子控制装置。

清洁头(14)此处以工作刷的形式插入支撑装置中。清洁头也可以是清洁海绵。

在清洁模块的前端存在大面的太阳能电池(15)。该太阳能电池在停止位置对准太阳，由此可以以最佳方式对无人机的蓄电池进行充电。由此可以总体上提高飞行机器人的工作范围，并节省向充电站的往复移动。清洁模块的纵向结构可以进一步降低风阻。

旋转驱动装置可以使得清洁模块的清洁头在工作过程中从支撑框架中伸出并到达待处理表面。

此外，该旋转驱动装置可以对清洁模块在沿太阳能板朝向太阳伸出的优先方向进入充电位置前的对齐过程。清洁模块和太阳能电池的组合可以延长白天的工作时间，且可以以自给自足的方式实现长期使用。

同时，清洁头对支撑框架的清洁有助于实现全自动和节省能源的操作，尤其是大型太阳能发电厂。智能电话的连接可以对飞行机器人的可连接性提供辅助。

感应线圈和电极朝向地面进行对齐可以实现对感应板进行充电，从而对飞行机器人在较高负载下进行快速充电。市面上的无人机已经拥有在规定位置进行充电的功能。如果该机器人配备感应板制成的充电装置，则机器人可以实现全自动和自给自足的操作。在支撑框架(5)上安装电极可以提供辅助的冗余充电装置，且可以防止因错误进入停止位置而无法给支撑装置馈电的情况。

对于不同的模块，例如太阳能反光镜，支撑装置可能会具有相应的造型，由此通过飞行机器人也可以对聚焦镜进行清洁。

如果无人机具有根据机器人的控制通过清洁模块平行于待加工表面进行对齐的能力，则可以取消制动装置和旋转驱动装置。清洁模块安装在无人机上可以有助于沿优先方向的充电，以便使得太阳能板朝向太阳进行对齐。在该操作模式下可以降低重量，减少组件。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.于2015年7月22日送达国际专利办公室

用于处理和清洁表面的飞行机器人，

其特征在于，

—飞行机器人由具有多个机器人的飞行体(称作无人机(1))组成，包含一个清洁模块(6)，对此，该清洁模块以机械方式作用于表面上。

2.根据权利要求1所述的飞行机器人，

其特征在于，

—清洁模块(6)拥有一个机械制动装置。

3.根据权利要求2所述的飞行机器人，

其特征在于，

—清洁模块(6)的机械制动装置用于对齐表面。

4.根据权利要求3所述的清洁模块(6)，

包含：

—一个可更换的支撑装置(16)。

5.根据权利要求1至4其中任意一项或者多项所述的飞行机器人，

其特征在于，

—无人机(1)设有框架(12)，该框架在移动过程中对清洁模块(6)进行清洁

6.根据权利要求1至5其中任意一项所述的飞行机器人，包含：

—一个用于测量距离的传感器(9)

7.根据权利要求1至6其中任意一项或者多项所述的飞行机器人，

其特征在于，

—清洁模块(6)上的轮子、刷子和海绵吸收力。

8.根据权利要求1至6其中任意一项或者多项所述的飞行机器人，

其特征在于，

—清洁模块(6)通过驱动装置(3)相对于无人机(1)在启动时进行翻转，在着陆时向内翻转。