太阳能电池板清洗机器人的制作方法

本实用新型涉及太阳能技术领域，是太阳能电池板清洗领域，具体的说是一种太阳能电池板清洗机器人。

背景技术：

在太阳能电池板技术领域里，清洗并保持良好的阳光透过性，一直是影响太阳能光伏效率的重要因素，然而，现有清洗模式下一般为人工清洗，人工清洗电站成本太高，并容易踩裂电池板，达不到智能化，并且清洗周期长，造成发电量损失较大。需要更快、更高效的设备对电站进行频繁清洗，并把清洗信息实时传送给后台，从后台就可以操作清洗设备的运作。目前为止，相同方案的国内还没有成熟产品。

在已经公开的专利CN104828169A中介绍了一种多排太阳能电池板清洗机器人的行走跨越装置，介绍了一种功能完备的太阳能电池板清洗的设备，然而其设备装置及其复杂，用于无人监管的电站时，可靠和耐用性是最重要的一点，而机械设备越是复杂，故障率越高。

在已经公开的专利CN104889970A中介绍了一种光伏太阳能电池板清洗机器人的行走装置，其提出了部分太阳能清洗机器人的结构和设备。

因此急需一种技术方案来提供一种适合当前太阳能现状的太阳能电池板清洗机器人。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的太阳能电池板清洗机器人技术不成熟的问题，本实用新型提供一种太阳能电池板清洗机器人。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种太阳能电池板清洗机器人，包括基础框架、毛刷、电控箱和智能控制系统，在基础框架的上下两端分别设有底部动力系统和顶部动力系统，底部动力系统包括毛刷拖曳装置和从动轮装置，毛刷本身的两端设有驱动电机，带动毛刷本身转动。

基础框架包括横向支撑柱和竖向支撑柱，横向支撑柱和竖向支撑柱构成矩形框架，在两根竖向支撑柱之间横向连接有横向支撑杆和横向安装杆，竖向支撑柱的外侧两端均设有行走轮安装支架。横向支撑柱、竖向支撑柱和行走轮安装支架均为“王”字形结构材料，中心为空心。王字形结构材料，沟槽较多，其安装过程中能够满足四个面的加减设备，中心为空心，能够满足各种管线及电路线的布线，防止管线和电路线因暴晒而产生的老化严重的问题。所述“王”字形结构材料，包括铝合金或其他轻质材料。这里的“王”字形结构材料可以采用不同的材质，根据实际情况进行筛选。横向安装杆为2根，设置在竖向支撑柱的中心偏右的位置，横向间距为竖向支撑柱整体长度的1/10～1/8。这里的横向安装杆为了安装清洗机器人的电控箱而设置。基础框架在安装时为倾斜安装，横向安装杆设置在靠上端，即电控箱设置在靠上端，避免安装过低，导致灰尘和杂物进入，横向支撑杆设置在靠下端。横向支撑杆为2根，设置在竖向支撑柱的中心偏左的位置，横向间距为竖向支撑柱整体长度的1/4～1/5。横向支撑杆加强整个框架结构的稳定性。上端的行走轮安装支架设置在竖向支撑柱的上侧，下端的行走轮安装支架设置在竖向支撑柱的下侧。行走轮安装支架用于安装行走轮。行走轮安装支架包括连接角铁和安装支架，连接角铁将安装支架螺栓连接在竖向支撑柱上。

毛刷包括平台支架和支撑梁，支撑梁横向连接平台支架Ⅰ和平台支架Ⅱ，在平台支架上侧设有轮支架，轮支架上设有行走卡位轮，在平台支架Ⅰ和平台支架Ⅱ之间设有毛刷，在平台支架Ⅰ上设有平台传动装置，平台传动装置上设有电机安装座，在支撑梁上设有安全扣。在支撑梁上设有安全扣。支撑梁上的安全扣用于连接在基础框架上，防止清扫平台失控后速度过快。同时有利于当清洗平台出现故障时，更换方便。安全扣为清洗平台的上下移动提供动力支持。毛刷为滚筒毛刷，其高度可调。轮支架为L型结构，包括横向支架和竖向支架，竖向支架连接在平台支架Ⅰ上，横向支架和竖向支架上对应分别设有外侧行走卡位轮和内侧行走卡位轮。轮支架的竖向支架垂直连接在平台支架Ⅰ上，其平面与平台支架Ⅰ平行，横向支架与平台支架Ⅰ平面垂直，此处用于行走卡位轮能够正确卡位在基础框架上。平台传动装置为盒状结构，底端开口，其内部中心位置设有主动轮，与主动轮对应的位置外侧设有电机安装座，电机安装座上设有电机，在毛刷对应的位置设有从动轮，在主动轮和从动轮之间设有皮带轮。毛刷优选为2根，可以根据实际清扫面积及清扫环境，决定最终的根数。优选地，毛刷为一前一后设置，清扫更加干净。行走卡位轮为双轮结构，其中心为安装座，安装座两侧分别设有一对行走轮，行走轮卡位在太阳能电池板清洗机器人基础框架的轨道中。所述平台支架Ⅱ为单板结构，固定连接支撑梁的一端，在毛刷连接处设有轴承。

底部动力系统包括底部动力系统安装基础框架、动力轮安装架，动力轮安装座，底部动力系统安装基础框架的外侧固定连接有动力轮安装架，在动力轮安装架的一侧固定连接有动力轮安装座，动力轮安装座的内侧连接有X轴动力轮，下侧连接有Y轴动力轮，内侧中心位置连接有电机，在Y轴动力轮的安装座上设有弹簧座，动力轮安装座为矩形型材，内部中空，齿轮设置在动力安装座的内部，齿轮通过齿轮传动连接电机、X轴动力轮和Y轴动力轮。动力轮安装座为矩形型材，内部中空，齿轮设置在动力安装座的内部，齿轮通过齿轮传动连接电机、X轴动力轮和Y轴动力轮。动力轮安装架为矩形铝型材，其短边所在平面与动力安装座的短边所在平面成垂直关系。动力轮安装座和动力轮安装支架均为铝合金等轻质材料，满足太阳能电池板清洗机器人整体质量要轻的设计要求。X轴动力轮和Y轴动力轮的的中心线相互垂直。弹簧座内部设有弹簧或其他减震装置。X轴动力轮和Y轴动力轮均为摩擦系数较高的橡胶轮。在具体使用过程中，X轴动力轮放置在太阳能电池板平面所在的安装框架上，Y轴动力轮卡在安装框架的上沿，电机带动动力轮，沿安装框架行走。

电控箱分别与各个动力部件、各个数据采集装置连接，其特征在于：包括电控箱壳体，在电控箱壳体内部设有电路控制板、走线槽、电池控制器、电池、红外探头、电源开关、计时器和驱动器；电路控制板设置在电控箱壳体的中心位置，其上下两侧均设有走线槽，在电路控制板的下端，依次设有红外探头、电源开关和计时器，电路控制板的左右两侧分别设有驱动器和电池，在电池的上侧设有电池控制器，电路控制板分别与电池控制器、电池、红外探头、电源开关、计时器和驱动器连接。电路控制板设置在电控箱壳体的中心位置，其上下两侧均设有走线槽，在电路控制板的下端，依次设有红外探头、电源开关和计时器，电路控制板的左右两侧分别设有驱动器和电池，在电池的上侧设有电池控制器，电路控制板分别与电池控制器、电池、红外探头、电源开关、计时器和驱动器连接。电池设有制冷和制热装置，由电池控制器控制。电控壳体的两侧设有固定连接条，其与太阳能电池板清洗机器人基础框架固定连接。在具体使用过程中，走线槽将来自太阳能电池板清洗机器人的各路控制信号数据通过数据线传送至电路控制板，同时，将处理数据反馈信息传送至到各个动力部件，电池通过电路连接到各个动力部件。

智能控制系统包括数据采集模块、数据传输模块、主控模块、执行模块、显示模块、后台控制模块，其特征在于：数据采集模块通过数据传输模块分别与主控模块和后台控制模块连接，显示模块分别通过数据传输模块分别与主控模块和后台控制模块连接，主控模块与执行模块连接；数据采集模块包括计时器、行程采集器、电池板电压采集器、电池工作状态采集器，所述执行模块包括东力电机、电池温控系统、清扫装置。

计时器设置一个固定循环周期，当到达指定时限时，主控模块发出清扫指令，执行模块开始工作，行程采集器包括接近开关、编码器、激光对射传感器，接近开关用于控制机器人上下左右移动时的距离控制，编码器用于监控机器人整体的运动距离，激光对射传感器用于检测，太阳能电池板之间的安装缝隙，为停车清扫提供位置依据，电池板电压采集器实时监测电池板的工作电压，通过数据传输模块传送给后台控制模块，电池工作状态采集器实时监测电池的工作状态，电池温控系统保证电池的温度在正常水平，保证整个机器人正常运转，数据传输模块包括指令发出和指令接收，机器人内部数据的传输，与后台控制模块的数据传输，指令发出和指令接收可以采用在现场采用红外控制器，在后台控制模块可以采用数据传输进行指令的收发，显示器模块包括在机器人本身的显示器和后台控制模块的显示器，可以让现场和后台均能够有效的看到机器人的工作状态，主控模块为单片机控制。

本实用新型相比现有技术有益效果有：

1.每个外设功能都使用单片机的中断处理,响应及时,能快速做出判断,并实现相应的功能动作，如遇到缝隙后能立刻停止,遇到接近开关后能立刻停止并返回,温度过高时能立刻停止对电池充电,温度过低时能立刻启动对锂电池进行加热处理。防止高低温情况下对锂电池充电造成损伤。

2.通过红外遥控器的对应按键,对设备的地址进行设置,并且在数码管上进行显示,防止现场设备地址重复,设置地址方便并且可视化。

3.显示器可循环显示，电池的工作电压，以及设备的运行状态。能实时监控到设备电池板的电压。

4.整体结构框架设计，清洗时间的遮挡阴影面积小。

5.清扫方式决定清扫始终是保持在一个面上,避免因工程施工上电站下沉导致漏刷情况，清扫干净。

6.由上到下的清洗模式，并且距离较短，可以有效的扫雪。

7.行走轮的结构设计对电站的施工情况依赖性较低，无需对电池板整齐度进行批量调整，范围内可自行越过障碍。

8.整体结构采用模块化框架设计，降低安装成本和难度，方便现场安装。

9.毛刷平台采用独立设计，采用挂钩形式与机体结合，方便后期易耗品维护更换。

10.毛刷采用可调节高度方式，能够延长单根毛刷的使用周期且保持最优效果。

11.采用前后双根毛刷一前一后刷扫方式，能够对电池板清扫更加彻底。

12.增加后台监控，可在操作室，远程对设备进行灵活控制，小型电站无后台监控情况可定时清洗。

附图说明

图1本实用新型整体结构立体示意图；

图2为图1中基础框架立体示意图；

图3为图1中毛刷整体立体示意图；

图4为图1中底部动力系统动力轮整体立体示意图；

图5为图1中电控箱整体结构示意图；

图6为本实用新型整体智能控制系统框图示意图。

图中：1基础框架；2毛刷；3从动轮装置；4毛刷拖曳装置；5底部动力系统；6顶部动力系统；7电控箱；

101横向支撑柱、102竖向支撑柱、103行走轮安装支架、104横向支撑杆、105横向安装杆；

201平台支架Ⅰ、202平台支架Ⅱ、203支撑梁、204毛刷、205轮支架、206行走卡位轮207电机安装座、208安全扣、209平台传动装置；

501底部动力系统基础框架、502动力轮安装架、503X轴动力轮、504Y轴动力轮、505电机、506弹簧座、507动力轮安装座、508齿轮；

701电控箱壳体、702电路控制板、703走线槽、704电池控制器、705电池、706红外探头、707电源开关、708计时器、709驱动器；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的介绍。

实施例

一种太阳能电池板清洗机器人，包括基础框架1、毛刷2、电控箱7和智能控制系统，在基础框架1的上下两端分别设有底部动力系统5和顶部动力系统6，底部动力系统包括毛刷拖曳装置4和从动轮装置3，毛刷2本身的两端设有驱动电机，带动毛刷3本身转动。

基础框架包括横向支撑柱101和竖向支撑柱102，横向支撑柱101和竖向支撑柱102构成矩形框架，在两根竖向支撑柱之间横向连接有横向支撑杆104和横向安装杆105，竖向支撑柱102的外侧两端均设有行走轮安装支架103。

毛刷2包括平台支架和支撑梁203，支撑梁203横向连接平台支架Ⅰ201和平台支架Ⅱ202，在平台支架上侧设有轮支架205，轮支架205上设有行走卡位轮206，在平台支架Ⅰ201和平台支架Ⅱ202之间设有毛刷204，在平台支架Ⅰ201上设有平台传动装置209，平台传动装置209上设有电机安装座207，在支撑梁203上设有安全扣208。

底部动力系统5包括底部动力系统安装基础框架501、动力轮安装架502，动力轮安装座507，底部动力系统安装基础框架501的外侧固定连接有动力轮安装架502，在动力轮安装架503的一侧固定连接有动力轮安装座507，动力轮安装座507的内侧连接有X轴动力轮503，下侧连接有Y轴动力轮504，内侧中心位置连接有电机505，在Y轴动力轮504的安装座上设有弹簧座506，动力轮安装座507为矩形型材，内部中空，齿轮508设置在动力安装座507的内部，齿轮508通过齿轮传动连接电机505、X轴动力轮503和Y轴动力轮504。

电控箱分别与各个动力部件、各个数据采集装置连接，包括电控箱壳体701，在电控箱壳体701内部设有电路控制板702、走线槽703、电池控制器704、电池705、红外探头706、电源开关707、计时器708和驱动器709；电路控制板702设置在电控箱壳体701的中心位置，其上下两侧均设有走线槽703，在电路控制板702的下端，依次设有红外探头706、电源开关707和计时器708，电路控制板702的左右两侧分别设有驱动器709和电池705，在电池70的上侧设有电池控制器，电路控制板702分别与电池控制器704、电池705、红外探头706、电源开关707、计时器708和驱动器709连接。

智能控制系统包括数据采集模块、数据传输模块、主控模块、执行模块、显示模块、后台控制模块，数据采集模块通过数据传输模块分别与主控模块和后台控制模块连接，显示模块分别通过数据传输模块分别与主控模块和后台控制模块连接，主控模块与执行模块连接；数据采集模块包括计时器、行程采集器、电池板电压采集器、电池工作状态采集器，所述执行模块包括东力电机、电池温控系统、清扫装置。

计时器设置一个固定循环周期，当到达指定时限时，主控模块发出清扫指令，执行模块开始工作，行程采集器包括接近开关、编码器、激光对射传感器，接近开关用于控制机器人上下左右移动时的距离控制，编码器用于监控机器人整体的运动距离，激光对射传感器用于检测，太阳能电池板之间的安装缝隙，为停车清扫提供位置依据，电池板电压采集器实时监测电池板的工作电压，通过数据传输模块传送给后台控制模块，电池工作状态采集器实时监测电池的工作状态，电池温控系统保证电池的温度在正常水平，保证整个机器人正常运转，数据传输模块包括指令发出和指令接收，机器人内部数据的传输，与后台控制模块的数据传输，指令发出和指令接收可以采用在现场采用红外控制器，在后台控制模块可以采用数据传输进行指令的收发，显示器模块包括在机器人本身的显示器和后台控制模块的显示器，可以让现场和后台均能够有效的看到机器人的工作状态，主控模块为单片机控制。