一种无轨式太阳能光伏板智能干洗机器人的制作方法

本发明涉及一种太阳能光伏板清洁机器，具体涉及一种无轨式太阳能光伏板智能干洗机器人。

背景技术

光伏发电技术是新能源技术的重要组成部分，是正在发展着的高新技术，在国家能源政策的指导下，随着人们对再生能源认识的提高，以及太阳能光伏发电系统、性能、价格比的提高，太阳能资源的开发及应用前景是越来越广阔。然而在实际操作中如何挖掘其发电量，也就成了整个系统中的重中之重了，保持光伏板的清洁也就成了提升发电量的一种重要途径。根据统计，定期对太阳能光伏板进行清洁，可以提升其5％～15％的发电量，而在环境比较恶劣的地域，发电量甚至可提升30％以上，可见光伏板进行定期清洁的重要性。

目前社会上对太阳能光伏板进行清洁的方式有如下几种：

1、人工干洗

利用静电吸附原理，具有吸附灰尘和沙粒的作用，增强尘推吸尘去污能力，能有效地避免在清扫时的灰尘沙粒飞扬。

干洗的缺点是不同操作工的力量不同，对组件造成的压力不同，会使得组件变形过大，造成电池片隐裂，另外一个缺点是，干洗组件效果不佳，常常因拖把沾有过多灰尘，在组件表面上留有部分痕迹，造成大面积阴影遮挡。

2、人工水洗

人工水洗的其操作方式是，使用有蓄水功能的交通工具如装有水箱的拖拉机或城市洒水车，配合不超过0.4mpa的压力喷头来清洗组件，水洗成本价格约为0.2元/m2，与人工干洗价格差不多，但需要两人同时操作，一人开车，一人喷水清洗洗组件。

水洗的缺点是水压对光伏组件压力过大时会造成电池片的隐裂，而我们过程中无法控制操作人员的喷头水压变化，因为水压越大清洗速度和效果越好。另一个缺点是水洗后组件自行晾干，组件表面会形成水渍，相对于组件来说就是微型阴影遮挡。

3、工程车辆清洗

目前以工程车辆为载体改装的清洁设备功率大、效率比较高，清洗工作对组件压力一致性好，不会对组件产生不均衡的压力，造成组件隐裂，而且清洗可采取清扫和水洗两种模式。但对地环境要求比较高，不适合在粘性比较大的地区和其他特殊区域工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能控制、节能环保、工作效率高、清洁效果更佳、不会造成电池片隐裂的无轨式太阳能光伏板智能干洗机器人。

本发明的技术方案如下：一种无轨式太阳能光伏板智能干洗机器人，包括底板、设置在底板后部的移动装置、以及设置在底板前部的滚筒毛刷装置，所述移动装置和滚筒毛刷装置的底面均紧贴于光伏板，所述底板的前后两端分别设置有前传感器和后传感器，机器人在所述移动装置的带动爬行过程中所述前传感器和后传感器检测光伏板的前后两端使机器人始终保持直线运行，所述底板上设置有锂电池和电器控制板，所述锂电池分别电连接所述移动装置、滚筒毛刷装置、电器控制板，所述前传感器、后传感器与所述电器控制板的控制输入端电连接，所述电器控制板的控制输出端电连接所述移动装置和滚筒毛刷装置。

进一步地，所述电器控制板包括主控模块、传感器数据采集模块、电机控制模块、物联网模块、液晶显示器模块和电源控制模块，所述传感器数据采集模块、电机控制模块、物联网模块、液晶显示器模块分别与所述主控模块连接，所述前传感器、后传感器电连接至所述传感器数据采集模块，所述电源控制模块分别与所述主控模块、传感器数据采集模块、电机控制模块、物联网模块、液晶显示器模块电连接，所述锂电池与所述电源控制模块电连接。

进一步地，所述主控模块采用stm32微处理器。

进一步地，所述移动装置包括相对设置在底板左右两侧的左移动装置和右移动装置、以及设置在所述左移动装置和右移动装置之间的导向轮，所述导向轮的底面紧贴于光伏板。

进一步地，所述左移动装置和右移动装置均包括前滚轮、后滚轮、履带和履带电机，所述前滚轮、后滚轮之间通过所述履带传动连接，所述履带电机设置在所述底板上，且所述履带电机的电机输出轴与所述前滚轮或后滚轮连接。

进一步地，所述滚筒毛刷装置包括相对设置在底板左右两侧的左滚筒毛刷、右滚筒毛刷和设置在所述左滚筒毛刷、右滚筒毛刷之间的滚筒毛刷驱动电机，所述滚筒毛刷驱动电机的一端电机输出轴连接所述左滚筒毛刷，另一端电机输出轴连接所述右滚筒毛刷。

进一步地，所述左滚筒毛刷、右滚筒毛刷外设置有滚筒毛刷支撑架，所述滚筒毛刷支撑架固设在所述底板上，所述左滚筒毛刷、右滚筒毛刷通过所述滚筒毛刷支撑架作支撑。

进一步地，所述滚筒毛刷支撑架的左右两侧设置有托轮。

进一步地，还包括遥控器，所述遥控器与所述电器控制板的控制输入端电连接。

进一步地，所述底板上覆盖有机罩。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明自供电，并带有储能，无需提供外部电源；

2、其移动装置在两块光伏板缝隙之间导向，通过前传感器和后传感器矫正方向，无卡死现象；

3、智能控制、无人值守，节省人工费用；

4、利用左滚筒毛刷和右滚筒毛刷将灰尘往两端排、无水清洁、节能环保，节约用水；

5、运行频次自由设定，根据场区环境定期清洁；

6、可由操作人员在各阵列之间移动操作；

7、机器人清扫用力均匀，不会造成电池片隐裂；

8、机器人可以夜间工作；

9、具有定位功能，机器工作的时间、地点和工作量可通过远程系统传到控制中心，实现远程监控。

附图说明

图1为本发明的结构示意图之一；

图2为本发明的结构示意图之二；

图3为本发明的系统框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

请参阅图1、图2，本发明提供的一种无轨式太阳能光伏板智能干洗机器人，包括底板1、设置在底板1后部的移动装置、以及设置在底板1前部的滚筒毛刷装置2，移动装置和滚筒毛刷装置2的底面均紧贴于光伏板，底板1的前后两端分别设置有前传感器3和后传感器4，机器人在移动装置的带动爬行过程中前传感器3和后传感器4检测光伏板的前后两端使机器人始终保持直线运行，底板1上设置有锂电池5和电器控制板6，锂电池5分别电连接移动装置、滚筒毛刷装置2、电器控制板6，前传感器3、后传感器4与电器控制板6的控制输入端电连接，电器控制板6的控制输出端电连接移动装置和滚筒毛刷装置2，底板1上覆盖有机罩7，还包括遥控器8，遥控器8与电器控制板6的控制输入端电连接，机器人自供电，并带有储能，无需提供外部电源；其移动装置在两块光伏板缝隙之间导向，通过前传感器3和后传感器4矫正方向，无卡死现象；通过智能控制、无人值守，节省人工费用；其运行频次自由设定，根据场区环境定期清洁；可由操作人员在各阵列之间移动操作；其智能化使该机器人可以在夜间工作。

如图3所示，所述电器控制板6包括主控模块、传感器数据采集模块、电机控制模块、物联网模块、液晶显示器模块和电源控制模块，所述传感器数据采集模块、电机控制模块、物联网模块、液晶显示器模块以及遥控器8分别与主控模块连接，所述前传感器3、后传感器4电连接至传感器数据采集模块，所述电源控制模块分别与主控模块、传感器数据采集模块、电机控制模块、物联网模块、液晶显示器模块电连接，所述锂电池5与电源控制模块电连接。

所述主控模块采用stm32微处理器。通过stm32微处理器主控，并集成lora远程控制、移动远程链接互联网。已实现远程操控及设备状态，运行数据实时上传至云端服务器，实现设备无缝运维管理。

电源控制模块：该部分是整个控制系统的供电核心，该机器人所使用的锂电池5为一块可更换24v、40ah的动力锂电池组，动力锂电池内部集成过压、过流、欠压、充电均衡电路板，通过市电提供电能，由恒压、恒流充电电路板为锂电池5充电。

传感器数据采集模块：该传感器数据采集模块包括有gps、光电、磁感在内的io传感器；温度、湿度、气压、风速、降雨等环境传感器；用于检测电池电压、充放电电流的ad转换模块；用于采集和记录设备运行时间及关键零部件工作时间的专用数据存储模块。

电机控制模块：该机器人采用3台直流伺服减速电机，包括两个履带电机914和一个滚筒毛刷驱动电机23，所有电机均集成了pwm控制模块、全桥驱动模块和can总线通讯模块，每台电机都有唯一的id便于记录电机运行情况。

主控模块：基于stm32微处理器实现智能自动控制，包括光伏机器人自主导航运行、运行历史、电池组、电机损耗记录，预警等数据处理功能。

互联网模块：基于intel网的后台物联网数据库数据采集、分析、分类管控系统，通过pc、android、ios端能对于运行在千里之外的设备的地理位置、运行状态、部件生命周期等信息进行查询，为供应链到研发生产制造提供有效的数据，真正到达工业4.0规范标准，根据数据采取相应的措施，持续提高运维系统的可靠性，降低运维成本。使机器人具有定位功能，机器工作的时间、地点和工作量可通过远程系统传到控制中心，实现远程监控。

具体地，对于结构设计，所述移动装置包括相对设置在底板1左右两侧的左移动装置91和右移动装置92、以及设置在左移动装置91和右移动装置92之间的导向轮93，导向轮93的底面紧贴于光伏板。所述左移动装置91和右移动装置92均包括前滚轮911、后滚轮912、履带913和履带电机914，前滚轮911、后滚轮912之间通过履带913传动连接，履带电机914设置在底板1上，且履带电机914的电机输出轴与前滚轮911或后滚轮912连接。本实施中，所述履带电机914的电机输出轴与后滚轮912连接，带动后滚轮912转动。所述电机控制模块连接所述履带电机914。

所述滚筒毛刷装置2包括相对设置在底板1左右两侧的左滚筒毛刷21、右滚筒毛刷22和设置在左滚筒毛刷21、右滚筒毛刷22之间的滚筒毛刷驱动电机23，滚筒毛刷驱动电机23的一端电机输出轴连接左滚筒毛刷21，另一端电机输出轴连接右滚筒毛刷22。左滚筒毛刷21、右滚筒毛刷22外设置有滚筒毛刷支撑架24，滚筒毛刷支撑架24固设在底板1上，左滚筒毛刷21、右滚筒毛刷22通过滚筒毛刷支撑架24作支撑。滚筒毛刷支撑架24的左右两侧设置有托轮25。所述电机控制模块连接所述滚筒毛刷驱动电机23，机器人利用左滚筒毛刷21和右滚筒毛刷22将灰尘往两端排、无水清洁、节能环保，节约用水；机器人清扫用力均匀，不会造成电池片隐裂。

工作时，在遥控器8上按下启动按钮，滚筒毛刷驱动电机23随即启动并带动左滚筒毛刷21、右滚筒毛刷22进行旋转运动，左右履带913在履带电机的带动下往前开始爬行，机器人在爬行过程中前传感器3和后传感器4检测光伏板的前后两端使机器人始终保持直线运行，而导向轮93始终在两块光伏板的缝隙内利用弹性原理随时调整机器人的状态，使机器人不会往两边滑，机器人的运行路径及运行指令均由电器控制板6中所设置的程序控制指行，其所有电源均由锂电池5提供。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。