本发明涉及太阳能光伏电板维护的技术领域，特别是一种全自动太阳能光伏电板清扫检测机器人。
背景技术
太阳能是一种可再生的清洁能源，取之不尽，用之不竭。太阳能光伏发电是通过光伏电板吸收太阳辐射能，并利用光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能而得到利用。太阳能光伏电板表面如果被灰尘等遮挡会极大地降低其吸收太阳能的效率，从而影响发电效率，降低发电设备寿命，严重时甚至可能引发火灾。
太阳能光伏电站基本采用同一规格的光伏电板进行大面积铺设进行发电，由许多小的光伏电板拼凑成一块大的光伏电板，再进行光伏电板组大面积的铺设。而光伏电板组中如果其中一块小的光伏电板因积灰出现热斑或裂纹等缺陷，会影响整个光伏电板组的发电效率。如果能及时发现、及时清扫并将缺陷光伏电板进行更换，则可以大大提升系统发电效率。
现有技术的维护设备，基本上只能解决一块或多块连续的同倾角的光伏电板组的清扫。如需解决在光伏板板面平行方向错位的清扫问题，需要人工干预。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种全自动太阳能光伏电板清扫检测机器人，该全自动太阳能光伏电板清扫检测机器人能自动行走在光伏板阵列组钢架上，能够自动适应不同倾角以及光伏电板板面平行和垂直方向错位情况，实现光伏电板的全自动清扫。另外，还能够对光伏电板运行过程中的电板破损等缺陷情况进行检测，并将有缺陷的位置发送到云平台进行标识，指导维护更换。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种全自动太阳能光伏电板清扫检测机器人，包括盖板、清扫机构、形变固定机构和机器人行走机构。
形变固定机构包括上侧机架、下侧机架、连杆一和连杆二；上侧机架和下侧机架相平行，连杆一和连杆二相平行，连杆一和连杆二的两端均分别与上侧机架和下侧机架相铰接。
盖板的一侧与连杆一相铰接，盖板的另一侧与连杆二滑动连接。
清扫机构包括滚刷组件和万向节一；滚刷组件能够转动，万向节一设置在滚刷组件的两端，两个万向节一的另一端与上侧机架或下侧机架转动连接。
机器人行走机构包括至少两个主动轮，主动轮与上侧机架或下侧机架转动连接。
机器人行走机构包括两个主动轮和两个从动轮，两个主动轮的转动和滚刷组件的转动由同一套驱动装置所驱动。
两个主动轮之间通过传动组件相连接，传动组件包括伸缩传动杆、两个万向节二、驱动轴一和驱动轴二；驱动轴一的一端通过万向节二与伸缩传动杆的一端相连接，驱动轴一的另一端与上侧机架转动连接；驱动轴二的一端通过万向节二与伸缩传动杆的另一端相连接，驱动轴二的另一端与下侧机架相连接；伸缩传动杆的长度能够伸缩调节。
驱动装置包括电机、套装在电机输出轴上的主动齿轮和套装在驱动轴一上的从动齿轮；电机输出轴的一端穿过上侧机架后与滚刷组件一端的万向节一相连接，驱动滚刷组件转动；主动齿轮和从动齿轮相啮合，驱动主动轮转动；滚刷的转动方向与主动轮的转动方向相反。
连杆二的上表面嵌套有滚珠，滚珠上表面与盖板下表面相接触。
还包括位置传感器，位置传感器用于检测机器人在光伏板阵列组上的极限位置信息，当机器人达到极限位置时，位置传感器能发出停止控制信号给机器人行走机构。
还包括位姿传感器，位姿传感器由两组测距传感器组成；位姿传感器用于检测光伏板阵列组中钢架导轨的位姿信息，位姿信息包括倾角和距离；并将检测的位姿信息传输给机器人搬运车，以便调整机器人进入光伏板组的行走角度和位置。
还包括图像扫描传感器，图像扫描传感器能对光伏板表面进行实时扫描，并将扫描到的视频图像连同位置信息通过无线传送的方式发送给维护管理云平台，维护管理云平台对光伏板表面的缺陷进行检测。
滚刷组件的中部设置有承托环，承托环的顶部通过支承销轴与横杆相连接，横杆两端分别与连杆一和连杆二相连接。
还包括行走导向机构，行走导向机构包括四个导向轮和四根导向轴，其中两个导向轮分别通过导向轴与上侧机架相铰接，另外两个导向轮分别通过导向轴与下侧机架相铰接。
盖板的顶部设置有光伏电板。
本发明具有如下有益效果：
1.导向轮能够行走于高低、前后错位的钢架导轨上，形变固定机构变形后保持主动轮在钢架上方沿轨道行走，根据机器人动力及爬坡能力，能适应不超过高低40°，前后45°渐变轨道，能适应复杂的铺设场景。
2.两测距传感器能检测光伏板阵列组中钢架导轨的精确倾角和距离等位姿信息，进而给搬运车提供调整机器人角度和位置的信息；便于机器人顺利进出钢架导轨。
3.清扫机构中滚刷旋转方向和主动轮旋转方向相反，可实现逆向清扫，防止将灰尘等杂物扫回清理过的表面而形成二次污染，降低清理效果。
4.本发明仅需一个电机实现行走和清扫工作，较之两个以上电机的方案降低控制难度，确保两侧驱动轮的同步，并且更加节能，可一次实现更大范围的清扫维护。
5.一次清扫同时实现光伏电板表面图像扫描，供平台进行缺陷检测，同时可将缺陷板定位；维护管理云平台则可以根据此信息进行后期定点维护指引。
附图说明
图1显示了本发明一种太阳能光伏电板清扫机器人搬运车中轨道的布设图。
图2显示了本发明一种太阳能光伏电板清扫机器人搬运车车体部分的立体图一。
图3显示了本发明一种太阳能光伏电板清扫机器人搬运车车体部分的立体图二。
图4显示了本发明一种太阳能光伏电板清扫机器人搬运车车体沿导轨滑移的立体图一。
图5显示了本发明一种太阳能光伏电板清扫机器人搬运车车体沿导轨滑移的立体图二。
图1至图5中有：
1-清扫机器人；2-扫刷支架；3-扫刷；4-活动导轨；5-对接头；6-电池板；7-底架；8-连接座；9-车轮架；10-车轮；11-轨道；12-定位器13-定位开关；14-驱动链轮；15-行走电机；16-链条；17-从动链轮；18-驱动轮；19-驱动轴；20-齿轮；21-齿条；22-对接电机；23-对接驱动杆；24-可调连杆；25-上斜架；26-距离传感器；27-拼接杆；28-光伏板阵列组。
图6显示了本发明一种全自动太阳能光伏电板清扫检测机器人不含盖板的结构示意图。
图7显示了图6中a端的放大示意图。
图8显示了图6中b端的放大示意图。
图9显示了本发明的清扫检测机器人行走在前后错位光伏电板上的示意图。
图10显示了本发明的清扫检测机器人从光伏电板行走至倾斜过渡架上的变形示意图。
图11显示了本发明的清扫检测机器人从倾斜过渡架行走至光伏电板上的变形示意图。
图12显示了图11中的端部放大示意图。
图13显示了盖板上各传感器的布设位置示意图。
图6至图13中有：
31.滚刷；32.万向节一；33.支撑轴；
41.上侧机架；42.下侧机架；43.连杆一；431.销；44.连杆二；441.滚珠；45.横杆；451.支承销轴；
50.主动轮；51.驱动轴一；52.从动齿轮；53.伸缩传动杆；54.万向节二；55.驱动轴二；
60.从动轮；61.从动轴；
71.电机；72.主动齿轮；
81.导向轮；82.导向轴；
90.盖板；91.图像扫描传感器；92.位置传感器；93.测距传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图6、图7、图8和图13所示，一种全自动太阳能光伏电板清扫检测机器人，包括盖板90、清扫机构、形变固定机构、机器人行走机构、行走导向机构、光伏电板、位置传感器92、位姿传感器和图像扫描传感器91。
光伏电板设置在盖板顶部，能为清扫机构、机器人行走机构、位置传感器、位姿传感器和图像扫描传感器进行供电。
如图13所示，位置传感器（或限位开关）优选安装于盖板两侧，位置传感器用于检测机器人在光伏板阵列组上的极限位置信息，当机器人达到极限位置时，位置传感器能发出停止控制信号给机器人行走机构。
两测距传感器93组成的位姿传感器优选安装于盖板一侧，靠近上下边缘。位姿传感器用于检测光伏板阵列组中钢架导轨的倾角和距离等位姿信息，并将检测的位姿信息传输给机器人搬运车，以便调整机器人进入光伏板组的行走角度和位置。
图像扫描传感器（摄像头）可以为一个，也可以为两个。当图像扫描传感器（摄像头）只使用一个时，优先安装于盖板上方一定距离的位置，也可以用一组摄像头，此时，可以安装于盖板另一侧。
图像扫描传感器能对光伏板表面进行实时扫描，并将扫描到的视频图像连同位置信息通过无线传送的方式发送给维护管理云平台，维护管理云平台对光伏板表面的缺陷进行检测；维护管理云平台优选内置在电脑、手机或ipad等智能终端中。
上述位置传感器和测距传感器可选用常见的超声波测距传感器、激光测距传感器、红外测距传感器等。限位开关则可以选用机械式行程开关或接近传感器等。图形扫描传感器可选用各种摄像头等。
形变固定机构包括上侧机架41、下侧机架42、连杆一43和连杆二44。
上侧机架和下侧机架相平行，连杆一和连杆二相平行，连杆一和连杆二的两端均分别与上侧机架和下侧机架相铰接。
盖板的一侧与连杆一相铰接，连杆一上优选设置有销431，销的数量优选为两个，盖板通过销431与连杆一相连接。
盖板的另一侧与连杆二滑动连接，连杆二的上表面优选嵌套有滚珠441，滚珠上表面与盖板下表面相接触，对盖板进行支撑。
清扫机构包括滚刷组件和万向节一32；滚刷组件能够转动，万向节一设置在滚刷组件的两端，两个万向节一的另一端与上侧机架或下侧机架转动连接。也即，其中一个万向节的另一端通过与支撑轴33相连接，支撑轴的另一端与下侧机架相铰接。另一个万向节一的另一端与驱动装置中电机的输出轴相连接，电机的输出轴与上侧机架相铰接。
滚刷组件可以包括一根滚刷，可以包括多个同轴设置的滚刷31。当滚刷长度较长，在滚刷的中部设置承托环。当采用多个滚刷时，在相邻两个滚刷的连接部位设置承托环。对于较短的滚刷，中间无需承托环。
承托环的顶部通过支承销轴451与横杆45相连接，横杆两端分别与连杆一和连杆二相连接。
机器人行走机构包括至少两个主动轮50，主动轮与上侧机架或下侧机架转动连接。本申请中，机器人行走机构优选包括两个主动轮和两个从动轮60，两个主动轮的转动和滚刷组件的转动由同一套驱动装置所驱动。
两个主动轮之间通过传动组件相连接，传动组件包括伸缩传动杆53、两个万向节二54、驱动轴一51和驱动轴二55；驱动轴一的一端通过万向节二与伸缩传动杆的一端相连接，驱动轴一的另一端与上侧机架转动连接；驱动轴二的一端通过万向节二与伸缩传动杆的另一端相连接，驱动轴二的另一端与下侧机架相连接。
伸缩传动杆的长度能够伸缩调节，伸缩传动杆在光伏板阵列组前后错位时能自动适应长度变化。
一个从动轮通过从动轴61与上侧机架相铰接，另一个从动轮通过从动轴与下侧机架相铰接。
驱动装置包括电机71、套装在电机输出轴上的主动齿轮72和套装在驱动轴一上的从动齿轮52。电机输出轴的一端穿过上侧机架后与滚刷组件一端的万向节一相连接，驱动滚刷组件转动；主动齿轮和从动齿轮相啮合，驱动主动轮转动；滚刷的转动方向与主动轮的转动方向相反。
行走导向机构包括四个导向轮81和四根导向轴82，其中两个导向轮分别通过导向轴与上侧机架相铰接，另外两个导向轮分别通过导向轴与下侧机架相铰接。其中，主动轮和导向轮轴线垂直，分别和光伏板阵列组钢架导轨正面及外侧面两个垂直面接触。
本发明清扫机器人的运动控制流程如下：
1.盖板上的光伏电板给电机供电，经减速后将运动传递给电机的输出轴。
2.固定于输出轴上的主动齿轮旋转，带动啮合的从动齿轮旋转；从动齿轮带动驱动轴一旋转，进而带动主动轮旋转，驱动设备在光伏板阵列组中的钢架导轨上行走。
3.驱动轴一同时带动万向节二，进一步带动伸缩传动杆旋转，伸缩传动杆带动下侧的万向节二旋转，进而带动驱动轴二和下侧的主动轮旋转。两个主动轮保持绝对同步。
4.电机输出轴带动万向节一旋转，万向节一带动滚刷旋转。滚刷可以是一个或多个组合，多个组合时中间由承托环支撑。滚刷另一端同样连接万向节一和支撑轴，保证滚刷平稳旋转实现清扫工作。滚刷的旋转方向和主动轮的旋转方向相反，可以保证扫除的灰尘往移动方向清扫，避免二次污染。
5.在高低错位光伏板上移动时，主要由主动轮和从动轮决定侧身角度，沿钢架导轨行走。
6.如图9至图12所示，前后错位时，从动轮沿钢架导轨移动，引起上侧机架绕垂直线的旋转一定角度，连杆一和连杆二与机架是铰链连接，可以转动。在连杆一和连杆二的作用下，下侧机架同步旋转相同角度，正常位置上的矩形结构变化为平行四边形。伸缩传动杆和滚刷因为连接有万向节，可以做同步的旋转，并保持前进和清扫的旋转运动。中间横杆与连杆一、连杆二和承托环的连接均为铰链连接，可以绕支撑销轴转动，不存在干涉。
前后错位时，盖板固定于连杆一上，和连杆一的相对方向位置保持不变。连杆二和连杆一的相对位置发生变化，连杆二和盖板的相对位置同时发生变化，连杆二上安装的滚珠沿盖板内表面滚动，同时保持对盖板的受力支撑。
7.机器人清扫过程中，测距传感器和图像扫描传感器实时进行扫描检测，并将检测结果和位置数据通过无线网发回维护管理云平台，维护管理云平台经检测运算后如发现光伏板有缺陷，进行相关信息记录和标识。
8.机器人两侧的位置传感器（或行程开关）用于机器人设备到达极限位置时发出停止控制信号，防止机器人继续移动。也可以通过其他如悬空传感器的实现同样的功能。
如图1至图5所示，一种太阳能光伏电板清扫机器人搬运车，包括轨道11和搬运车车体。
轨道设置在若干排光伏板阵列组的一侧，并贯穿所有排光伏板阵列组。每排光伏板阵列组28包括若干个位于同一直线的光伏板阵列，相邻两个光伏板阵列之间通过搭接架相连接。
搬运车车体包括行走机构、调节机构、对接机构、位置检测机构和自洁机构。
行走机构能沿轨道进行行走，行走机构包括底架7、车轮10、行走驱动装置和上斜架25。
车轮优选不少于三个，本申请中为四个，每个车轮均优选通过车轮架9悬挂在底架底部。
行走驱动装置用于驱动车轮沿轨道进行行走。
上述行走驱动装置优选包括驱动轮18、驱动链轮14、链条16、从动链轮17、驱动轴19和行走电机15。上述车轮中，有两个车轮为驱动轮，两个驱动轮同轴设置在驱动轴的两端，驱动轴的中部套装从动链轮，行走电机固定设置在底架上，并带动驱动链轮转动；驱动链轮通过链条带动从动链轮转动。
上斜架设置在底架的上方，上斜架底部一端优选通过两个连接座8与底架相铰接，上斜架底部另一端通过调节机构与底架相连接；调节机构用于调节上斜架的倾斜角度。
调节机构优选为长度能够伸缩的可调连杆24。可调连杆24优选为由电机驱动的电动推杆，但也可以为正反向螺杆等。调节机构的设置，从而能使得本发明的搬运车通用性强，能适应不同倾斜度的光伏板。
对接机构包括活动导轨4和对接驱动装置。
活动导轨与上斜架的上下两侧滑动连接，并能与光伏板阵列组中的钢架导轨相拼接。
活动导轨优选包括两条滑动轨道和一根拼接杆27。两条滑动轨道相互平行，拼接杆设置在靠近光伏板阵列组的一侧，并将两条滑动轨道固定连接，拼接杆能与光伏板阵列组中的钢架导轨相拼接。拼接杆朝向光伏板阵列组的一侧优选设置有能与光伏板阵列组中的钢架导轨相拼合的连接头5。
上斜架的上下两侧均优选设置有导向滑槽，活动轨道中的两条滑动轨道能在导向滑槽内滑动。
对接驱动装置用于驱动活动导轨的滑动。
对接驱动装置包括对接驱动杆23、对接电机22、齿轮20和齿条21。作为替换，对接驱动装置也可以选用电动推杆等。
对接驱动杆两端与活动轨道中的两条滑动轨道固定连接，导向滑槽中设置有横向开口，对接驱动杆能沿横向开口滑移。
齿条固定设置在对接驱动杆的底部；对接电机固定设置在上斜架底部，对接电机驱动齿轮转动，齿轮与齿条相啮合。
位置检测机构包括距离传感器26、定位器12和定位开关13。
距离传感器设置在活动导轨上，用于检测活动导轨与光伏板阵列组中钢架导轨端部之间的距离；对接驱动装置根据距离传感器检测的距离值驱动活动导轨的滑动位移。
上述距离传感器的设置，能自动检测活动导轨与光伏板阵列组中钢架导轨端部之间的距离，从而避免有搬运车与钢架导轨之间距离不一致，也即光伏板阵列组左右错位的现象。
定位开关设置在底架底部。
与每排光伏板阵列组相对应的轨道上均设置一个定位器，用于触发定位开关。
清扫机器人1放置在上斜架上，并能沿活动导轨行走。进一步，上斜架的外侧，也即远离光伏板阵列组的一侧，优选设置有定位挡板，对清扫机器人进行限位阻挡，防止清扫机器人跌落。
上述自洁机构包括扫刷支架2和扫刷3；扫刷支架的两端通过支架设置在靠近光伏板阵列组侧的上斜架上方，扫刷设置在扫刷支架的底部；清扫机器人顶部设有光伏电板，当清扫机器人沿活动导轨行走并经过扫刷支架下方时，扫刷能对光伏电板进行清扫。
进一步，上述搬运车体还优选包括电池板6，电池板设置在靠近光伏板阵列组侧的上斜架的框架内，电池板能为行走驱动装置、对接驱动装置、调节机构和位置检测机构进行供电；当清扫机器人沿活动导轨行走时，能对电池板上表面进行清扫。
一种太阳能光伏电板清扫机器人的搬运方法，包括如下步骤。
步骤1，定位触发：太阳能光伏电板清扫机器人搬运车，简称搬运车，在行走驱动装置的驱动下，沿轨道进行行走；当底架下方的定位开关与定位器相接触并触发，搬运车停止行走；此时，搬运车与要清扫的其中一排光伏板阵列组位于同一轴线。
步骤2，活动导轨拼接：距离传感器检测活动导轨前端与光伏板阵列组中钢架导轨端部之间的距离；对接驱动装置根据距离传感器检测的距离值驱动活动导轨滑动相应的位移；使活动导轨的前端与光伏板阵列组的钢架导轨端部相拼接。
步骤3，清扫机器人启动清扫：清扫机器人沿上斜架和活动导轨的顶部行走至对应的光伏板阵列组上进行光伏板上表面的清扫，该排光伏板阵列组完成一次循环清扫后，返回至上斜架上的放置区。
步骤3中，清扫机器人沿上斜架和活动导轨的顶部行走时，清扫机器人将从电池板上表面和扫刷支架底部经过，完成对电池板上表面以及清扫机器人上光伏电板的自清扫。
步骤4，其他排光伏板阵列组清扫：重复步骤1至3，完成其他排光伏板阵列组的清扫。
本发明的搬运车能在多排光伏电板组之间进行搬运移动，并能适应光伏电板组铺设不整齐的实际情况，无需对现有光伏电板钢架进行改动，便于施工，极大地提升清扫机器人的利用率，降低维护成本。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。