光伏组件智能清洁机器人的制作方法

本发明属于清洁机器人技术领域，具体涉及一种用于清洁光伏组件的光伏组件智能清洁机器人。

背景技术：

光伏组件表面积灰会导致光伏组件接受的太阳辐照减少，带来光伏组件发电量的降低，因此需要定期地对光伏组件进行清洁以去除表面灰尘。对于长期暴露于室外甚至野外的光伏组件，通常采用人工清洁的方法，但其效率低、人力成本高、耗水量大，极大增加了光伏电站的运维成本。现有技术中也提出了一些大型车载式光伏组件清洁装置、小型轨道式清洁装置和吸盘式清洁装置。例如：公开号为cn107294484a的专利申请提出了一种自动行走光伏清洁机器人，其为车载式清洁装置，行走装置上连接机械臂，机械臂上装有长的毛刷；cn105478408a提出了一种太阳能光伏组件自适应清洁机器人，其为车载式清洁装置，在车上加装清扫装置，采用冲水、刷洗、吹风方式进行清洁作业，该装置加装摄像头来判断水箱内的水位；cn106362976a提出了一种遥控型太阳能光伏清洁装置，其为轨道式清洁装置，在光伏板上加装行动装置，光伏板两侧加装轴承座和基座盒，吸尘滚刷安装在转轴，由两侧的电机带其横向运动；cn106513404a提出了一种新型全自动光伏板清洁机，其为轨道式清洁装置，在光伏板上加装行动装置，纵向清洁，滚轮采取干湿结合；cn105562374a提出了一种仿生光伏清洁车，其为吸盘式清洁装置，清洁车车轮表面加装吸盘，利用活塞使吸盘吸附在板面，利用清洁液进行清洁。

上述现有技术提供的大型车载式光伏组件清洁装置体积较大，灵活度较差，能耗高，需要人工参与，并且地面的不平整影响刷架对光伏组件的接触效果；上述现有技术提供的小型轨道式清洁装置以及吸盘式清洁装置的运行机构复杂，光伏组件上附加装置较多，增加了成本投入，且装置缺乏灵活性，效率低。此外，光伏组件通常与地面存在30°～40°的夹角，普通清扫机器人无法实现在斜坡上的运行。

因此，提供一种以简单的结构实现在光伏组件表面的灵活运动和智能清扫的光伏组件智能清洁机器人，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种光伏组件智能清洁机器人，能够以简单的结构实现在光伏组件表面的可靠灵活运动和智能清扫，提高光伏组件的清洁效率和有效性。

为此，本发明的光伏组件智能清洁机器人包括：行走装置，所述行走装置采用四驱轮式结构，包括车架、四个驱动轮和相应的四个驱动轮电机；电池及充电装置，所述电池及充电装置包含锂电池和自动充电装置；无水清洁组件，所述无水清洁组件包括滚刷及滚刷驱动系统；图像检测与处理系统，所述图像检测与处理系统包括摄像头和图像处理组件；以及对所述行走装置、电池及充电装置、无水清洁组件、图像检测与处理系统进行总体控制的通信及控制系统，其中，所述车架的中间位置安装有推压装置；所述驱动轮的轮胎采用具有大附着系数的颗粒状轮胎。

进一步地，在上述光伏组件智能清洁机器人中，所述推压装置是螺旋桨推压装置或者涵道风机结构。

进一步地，在上述光伏组件智能清洁机器人中，所述具有大附着系数的颗粒状轮胎是圆柱胶粒轮胎或者长胶粒轮胎

进一步地，在上述光伏组件智能清洁机器人中，所述通信及控制系统包括无线通信装置和控制器。

进一步地，在上述光伏组件智能清洁机器人中，所述无线通信装置采用wifi或射频无线通信方式对光伏组件智能清洁机器人进行路径远程规划和操控，并能够实时接收天气信息；所述控制器为内置有存储器的可编程自动控制器或中央处理器。

进一步地，在上述光伏组件智能清洁机器人中，所述滚刷采用鬃毛滚刷形式，由滚刷筒和刷毛构成，刷毛呈螺旋状排列，滚刷筒两端安装有轴头；所述滚刷驱动系统包括安装于所述车架上的滚刷驱动电机、连接于滚刷驱动电机的齿轮箱、曲轴及轴承，所述轴承套装于所述轴头。

进一步地，在上述光伏组件智能清洁机器人中，所述无水清洁组件安装在所述行走装置的行进前端或行进后端，或者所述无水清洁组件安装在所述行走装置的前后两端。

进一步地，在上述光伏组件智能清洁机器人中，所述车架整体为铝合金材质结构。

在本发明的光伏组件清洁智能机器人中，由于采用了诸如螺旋桨推压装置或涵道风机结构的推压装置，以及采用了具有大附着系数的颗粒状轮胎，使得本发明的光伏组件智能清洁机器人在倾斜表面上的附着系数显著增大，由此可以实现光伏组件智能清洁机器人在光伏组件表面上的可靠、灵活行走；由于采用了图像检测与处理系统，能够对光伏组件智能清洁机器人的行走路径进行跟踪和智能纠偏，由此可以按照预定路径对光伏组件表面进行准确清洁。因此，本发明的光伏组件智能清洁机器人能够以简单的结构实现在光伏组件表面的可靠灵活运动和智能清扫，提高了光伏组件的清洁效率和有效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，附图中：

图1为本发明的光伏组件智能清洁机器人的总体结构示意图；

图2为图1所示光伏组件智能清洁机器人中的行走装置的结构示意图；

图3a和3b分别为图2所示行走装置中驱动轮的轮胎的示例结构；

图4为图1所示光伏组件智能清洁机器人中的电池及充电装置及对应的充电座的结构示意图；

图5为图1所示光伏组件智能清洁机器人中的滚刷的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图3a和3b、图4以及图5所示，本发明的光伏组件智能清洁机器人包括行走装置1、电池及充电装置2、无水清洁组件3、图像检测与处理系统4、通信及控制系统5。

行走装置1采用四驱轮式结构，包括车架11和四个驱动轮12，车架11例如可以整体为铝合金材质结构，车架11的中间位置安装有推压装置13。四个驱动轮12分别由一个独立的驱动轮电机14直接驱动，驱动轮12的轮胎采用具有大附着系数的颗粒状轮胎121，例如图3a所示的圆柱胶粒轮胎、图3b所示的长胶粒轮胎等。推压装置13例如可以是螺旋桨推压装置，由螺旋桨及螺旋桨驱动电机构成，利用螺旋桨的升力原理反过来产生推压作用。可选地，推压装置13也可以是涵道风机，由风扇及风扇驱动电机构成，利用风扇来产生推压作用。具有大附着系数的颗粒状轮胎121和推压装置13的应用，使得本发明的光伏组件智能清洁机器人在倾斜表面上的附着系数显著增大，由此可以实现光伏组件智能清洁机器人在光伏组件表面上的可靠、灵活行走。

电池及充电装置2包含锂电池和自动充电装置，锂电池为光伏组件智能清洁机器人的正常作业供电，当电量不足时，光伏组件智能清洁机器人可移动到设置在光伏组件下与光伏组件的直流输出端相连的充电座c，利用磁铁吸力将充电插头21精确对接充电座c的充电插座，实现自动充电，充电所用电能为光伏发电系统输出的电能。

无水清洁组件3包括滚刷31及滚刷驱动系统。滚刷31采用鬃毛滚刷形式，由滚刷筒311和刷毛312构成，刷毛呈螺旋状排列，滚刷筒两端安装有轴头313。滚刷驱动系统包括安装于行走装置1的车架11上的滚刷驱动电机、连接于滚刷驱动电机的齿轮箱、曲轴及轴承，滚刷驱动系统的轴承套装于滚刷筒311的轴头313。通过行走装置1以及无水清洁组件3中的滚刷驱动系统，实现滚刷31对光伏组件表面的清洁。优选地，无水清洁组件3安装在行走装置1的行进前端；可选地，无水清洁组件3也可以安装在行走装置1的行进后端或者安装在行走装置1的前后两端。

图像检测与处理系统4包括摄像头和图像处理组件，当光伏组件智能清洁机器人在光伏组件表面上行走时，摄像头摄取光伏组件表面暗纹的图像，图像处理组件根据摄像头摄取的图像生成光伏组件智能清洁机器人的运动轨迹，由此实现光伏组件智能清洁机器人行走路径的识别。

通信及控制系统5包括无线通信装置和控制器，无线通信装置例如可以采用wifi、射频(rf)等无线通信方式实现光伏组件智能清洁机器人的路径远程规划和操控，同时无线通信装置能够实时接收天气信息；控制器例如可以采用内置有存储器的可编程自动控制器(pac)、中央处理器(cpu)等，用于对行走装置1、电池及充电装置2、无水清洁组件3、图像检测与处理系统4进行总体控制。

具体而言，在需要光伏组件智能清洁机器人进行清洁作业时，通信及控制系统5在其存储器中预先存储规划清洁路径，然后通信及控制系统5控制行走装置1中驱动轮12的驱动轮电机14以及螺旋桨推压装置的螺旋桨驱动电机或者涵道风机的风扇驱动电机，由此控制行走装置1并进而光伏组件智能清洁机器人按照规划清洁路径在光伏组件表面的灵活行走，同时通信及控制系统5控制无水清洁组件3中的滚刷驱动系统，由此使得滚刷31对光伏组件表面进行清洁。

通信及控制系统5在清洁作业过程中实时接收图像检测与处理系统4所生成的光伏组件智能清洁机器人的运动轨迹，并与存储在存储器中的规划清洁路径进行比对，由此实现光伏组件智能清洁机器人的行走路径的实时跟踪。当光伏组件智能清洁机器人的运动轨迹相对于规划清洁路径发生偏差时，通信及控制系统5通过控制行走装置1对光伏组件智能清洁机器人的行走路径进行纠偏，由此确保光伏组件智能清洁机器人按照规划清洁路径对光伏组件进行清洁作业。

而且，通信及控制系统5可以经由其无线通信装置实时接收诸如雨雪、沙尘、风向预报等的天气信息，例如当接收到近期有雨、沙尘等天气预报信息后，通信及控制系统5不启动对行走装置1的控制，因此使得光伏组件智能清洁机器人不进行清洁作业；再例如，当接收到风向信息后，通信及控制系统5能够根据风向调整规划清洁路径，由此防止清洁后的灰尘二次污染。

此外，通信及控制系统5在清洁作业过程中随时检测电池及充电装置2的电量剩余情况，当电量不足时通信及控制系统5控制行走装置1并进而光伏组件智能清洁机器人移动到充电座c对电池及充电装置2进行充电。

综上所述，在本发明的光伏组件清洁智能机器人中，由于采用了诸如螺旋桨推压装置或涵道风机的推压装置，以及采用了具有大附着系数的颗粒状轮胎，使得本发明的光伏组件智能清洁机器人在倾斜表面上的附着系数显著增大，由此可以实现光伏组件智能清洁机器人在光伏组件表面上的可靠、灵活行走；由于采用了图像检测与处理系统和通信及控制系统，能够对光伏组件智能清洁机器人的行走路径进行跟踪和智能纠偏，由此可以按照预定路径对光伏组件表面进行准确清洁；由于采用了通信及控制系统，能够根据天气信息确定是否进行清洁作业以及调整规划清洁路径，由此可以对光伏组件表面进行有效清洁。因此，本发明的光伏组件智能清洁机器人能够以简单的结构实现在光伏组件表面的可靠灵活运动和智能清扫，提高了光伏组件的清洁效率和有效性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作。同时，本文中使用的术语“相连”、“连接”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。