一种太阳能板智能除雪除尘机器人的制作方法

本实用新型属于光伏发电系统辅助工具技术领域，特别涉及一种太阳能板智能除雪除尘机器人。

背景技术：

近年来国家扶持太阳能发电行业的政策力度不断加大，全国各地太阳能发电项目开发呈井喷状况，中国正在由世界第一光伏生产大国走向光伏应用大国。据资料显示，我国大规模安装光伏电站的地区灰尘组件的影响超过25％，而在实际测量中，个别缺乏维护手段的电站，发电量损失高达40％，光伏组件发电效率每提升1％-2％，将耗费大量的研发资金，灰尘对光伏组件的污染，使得发电效率降低25％-40％，严重影响发电收益；太阳能板除了受到灰尘影响之外积雪对发电效率的影响也十分显著，积雪的遮挡造成发电效率下降，下降率可达25％以上，限制了光伏面板正常效能的发挥，华北电力大学的张利等学者对光伏面板在阴影遮挡的影响做研究，得出阴影遮挡的面积小于50％时，光伏面板的输出性能有下降但还能维持在正常水平，当遮挡面积大于50％时，光伏面板的输出性能急剧下降，开路电压和短路电流都下降为原来的3％，输出功率几乎降到0，因此，为提高光伏发电系统的投资效益、保证发电收益，需对光伏组件表面灰尘进行及时、有效地清洁。由于光伏面板是串联和并联工作，在阳光的照射下，一旦部分组件受遮挡，遮挡部分的组件就会从发电元件变成耗电元件，在内部电阻的影响下，遮挡部分的温度会升高，并远远大于未被遮挡的部分。夏季时，测得的光伏面板表面受太阳照射温度均在60℃左右，如果自身又产生热量，长时间的高温就会出现发电元件的损坏现象，在其实验中还发现，一个光伏组件只要出现了局部的暗斑，就会造成开路电压的降低，短路电流减小，温度明显升高。

目前建成的多数光伏发电系统没有配备专用的灰尘清理设施，仅仅是依赖于降雨和自然风等自然作用对光伏面板的积灰清除，随意性较大，效果一般；还有就是进行人工喷水除尘或扫尘，需要大量人工劳动，对于偏远地区的大型光伏电站，其清扫成本极高，而在我国北方，冬季降雪频繁且雪量较大不易融化，造成太阳能光伏蓄电池板表面长期积雪无法发电，进而影响光伏系统的总体发电量。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种太阳能板智能除雪除尘机器人。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种太阳能板智能除雪除尘机器人，包括履带底盘，所述履带底盘顶部设置有绕绳机构，所述履带底盘的一端支撑底座顶部螺接有雪犁铲板，所述履带底盘的另一端支撑座顶部螺接有圆盘刷。

所述履带底盘的支撑底座的中部凸起部分设置有支撑板，所述支撑板顶部靠近雪犁铲板一侧左右两端分别设置有第一红外线传感器和蜂鸣器，所述履带底盘的支撑底座的下凸台前端面中部设置有第二红外线传感器，所述履带底盘底端两前轮之间安装有前轮驱动电机，所述履带底盘底端两后轮之间安装有后轮驱动电机，所述履带底盘底端靠近后轮驱动电机一侧设置有微型控制器，所述履带底盘底端靠近前轮驱动电机一侧设置有雨雪感应器，所述履带底盘凸起部分内腔侧壁安装有自检测蓄电池。

所述雪犁铲板包括第一底座和第一支撑板，所述第一底座顶部设置有第一支撑架，所述第一支撑架顶部转动安装有第二支撑架，所述第二支撑架中部耳板与第一支撑架之间安装有第一电动推杆，所述第二支撑架末端中上部与第一支撑板后端中上部安装有第二电动推杆，所述第二支撑架末端中下部与第一支撑板后端中下部之间通过吊耳转动安装，所述第一支撑板前端四周通过第三电动推杆安装有铲子，所述铲子中下部设置有除尘拖把。

所述圆盘刷包括第二底座，所述第二底座顶部安装有第三支撑架，所述第三支撑架顶部转动安装有长连杆，所述第三支撑架中下部与长连杆中部的耳板之间安装有第四电动推杆，所述长连杆末端安装有短连杆，所述短连杆底部设置有第二支撑板，所述第二支撑板与第五电动推杆一端连接，所述第五电动推杆另一端与第三支撑板顶部连接，所述第三支撑板中部设置有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴与毛刷盘固定安装。

所述绕绳机构包括阶梯轴，所述阶梯轴外表面设置有卷筒，所述卷筒底部抵住阶梯轴的凸台上表面，所述卷筒顶部阶梯轴外表面螺接有止端螺母，所述阶梯轴外表面设置有圆柱滚子轴承，所述圆柱滚子轴承内圈与阶梯轴过盈配合，所述圆柱滚子轴承外圈与履带底盘的支撑板凸台内表面过盈配合，且圆柱滚子轴承位于卷筒下端，所述圆柱滚子轴承下端阶梯轴上设置有减速器，所述减速器输出端设置有第二驱动电机。

所述第一红外线传感器、第二红外线传感器和雨雪感应器输出端分别与微型控制器输入端电连接，所述微型控制器输出端分别与第一驱动电机、第二驱动电机、前轮驱动电机、后轮驱动电机和蜂鸣器电连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型装置通过雪犁铲板、圆盘刷、绕绳机构和履带底盘，针对北方地区可以对太阳能板上的积雪进行清扫，同时也可以清扫太阳能板上的灰尘，针对南方地区可以对太阳能板上的灰尘进行清扫，一是避免部分组件受遮挡，造成太阳能板组件局部出现暗斑，进而造成开路电压降低，短路电流减小，温度明显升高的现象，本实用新型装置清扫及时能够保证总体发电量；二是本实用新型装置可代替大量的人工劳动，降低清扫成本。

附图说明

图1为本实用新型总体结构示意图；

图2为本实用新型雪犁铲板结构示意图；

图3为本实用新型圆盘刷结构示意图；

图4为本实用新型绕绳机构结构示意图；

图5为本实用新型履带底盘结构示意图；

1-履带底盘，2-绕绳机构，3-雪犁铲板，4-圆盘刷，5-支撑板，6-第一红外线传感器，7-蜂鸣器，8-第二红外线传感器，9-前轮驱动电机，10-后轮驱动电机，11-微型控制器，12-雨雪感应器，13-自检测蓄电池，14-第一底座，15-第一支撑板，16-第一支撑架，17-第二支撑架，18-第一电动推杆，19-第二电动推杆，20-第三电动推杆，21-铲子，22-除尘拖把，23-第二底座，24-第三支撑架，25-长连杆，26-第四电动推杆，27-短连杆，28-第二支撑板，29-第五电动推杆，30-第三支撑板，31-第一驱动电机，32-毛刷盘，33-阶梯轴，34-卷筒，35-止端螺母，36-圆柱滚子轴承，37-减速器，38-第二驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-5所示，一种太阳能板智能除雪除尘机器人，包括履带底盘1，所述履带底盘1中部设置有绕绳机构2，所述履带底盘1的一端支撑底座顶部螺接有雪犁铲板3，所述履带底盘1的另一端支撑座顶部螺接有圆盘刷4。

所述履带底盘1的支撑底座的中部凸起部分设置有支撑板5，所述支撑板5顶部靠近雪犁铲板3一侧左右两端分别设置有第一红外线传感器6和蜂鸣器7，所述履带底盘1的支撑底座的下凸台前端面中部设置有第二红外线传感器8，所述履带底盘1底端两前轮之间安装有前轮驱动电机9，所述履带底盘1底端两后轮之间安装有后轮驱动电机10，所述履带底盘1底端靠近后轮驱动电机10一侧设置有微型控制器11，所述履带底盘1底端靠近前轮驱动电机9一侧设置有雨雪感应器12，所述履带底盘1凸起部分内腔侧壁安装有自检测蓄电池13。

所述雪犁铲板3包括第一底座14和第一支撑板15，雪犁铲板3通过第一底座14螺接在履带底盘1前端上凸台顶部，第一支撑板15为铲子21和除尘拖把22的方向性调节提供支撑，所述第一底座14顶部设置有第一支撑架16，所述第一支撑14架顶部转动安装有第二支撑架17，所述第二支撑架17中部耳板与第一支撑架16之间安装有第一电动推杆18，第一电动推杆18调节着第二支撑架17的高低，进而调节铲子21和除尘拖把22的高低，所述第二支撑架17末端中上部与第一支撑板15后端中上部安装有第二电动推杆19，第二电动推杆19调节着第一支撑板15在竖直平面内的转动，通过第一支撑板15的转动来调节铲子21在此平面的转动角度，所述第二支撑架17末端中下部与第一支撑板15后端中下部之间通过吊耳转动安装，所述第一支撑板15前端四周通过第三电动推杆20安装有铲子21，第三电动推杆20调节铲子21和除尘拖把22在水平面的转动角度，调节铲子21的角度方便积雪在铲子21上的顺利滑出，所述铲子21中下部设置有除尘拖把22。

所述圆盘刷4包括第二底座23，圆盘刷4通过第二底座23螺接在履带底盘1后端上凸台顶部，所述第二底座23顶部安装有第三支撑架24，所述第三支撑架24顶部转动安装有长连杆25，所述第三支撑架24中下部与长连杆25中部的耳板之间安装有第四电动推杆26，通过第四电动推杆26与第三支撑架24和长连杆25相连来改变长连杆25的角度，进而调节圆盘刷4的高低，所述长连杆25末端安装有短连杆27，所述短连杆27底部设置有第二支撑板28，所述第二支撑板28与第五电动推杆29一端连接，所述第五电动推杆29另一端与第三支撑板30顶部连接，所述第三支撑板30中部设置有第一驱动电机31，所述第一驱动电机31的输出轴与毛刷盘32固定安装。

所述绕绳机构2包括阶梯轴33，所述阶梯轴33外表面设置有卷筒34，所述卷筒34底部抵住阶梯轴33的凸台上表面，所述卷筒34顶部阶梯轴33外表面螺接有止端螺母35，所述阶梯轴33外表面设置有圆柱滚子轴承36，所述圆柱滚子轴承36内圈与阶梯轴33过盈配合，所述圆柱滚子轴承36外圈与履带底盘1的支撑板8凸台内表面过盈配合，且圆柱滚子轴承36位于卷筒34下端，所述圆柱滚子轴承36下端阶梯轴33上设置有减速器37，所述减速器37与阶梯轴33之间通过普通平键实现周向定位，所述减速器37输出端设置有位于支撑板5底端的第二驱动电机38。

所述第一红外传感器6、第二红外传感器8和雨雪感应器12输出端分别与微型控制器11输入端电连接，所述微型控制器11输出端分别与第一驱动电机31、第二驱动电机38、前轮驱动电机9、后轮驱动电机10和蜂鸣器7电连接。

一种太阳能板智能除雪除尘机器人的控制方法，采用一种太阳能板智能除雪除尘机器人，包括以下步骤：

步骤一，充电完成，开始工作，雨雪感应器12检测是否有雪，有雪，雪犁铲放3下；

步骤二，无雪，雪犁铲板3转动，圆盘刷4下放；

步骤三，第一红外线传感器6检测是否有障碍物，没有障碍物，前轮驱动电机9和后轮驱动电机10启动，装置开始工作；有障碍物，系统报警，不工作；

步骤四，自检测蓄电池13检测本身电量，高电量，继续工作；低电量，系统报警，不工作；

步骤五，第二红外线传感器8检测是否到达太阳能板边线，到达边线，发出指令，履带底盘1转向，掉头，绕绳机构2放绳；未到达，继续工作；

步骤六，第二红外线传感器8检测是否到达清扫终点位置，到达终点，发出指令，蜂鸣器7铃声响起；未到达，继续工作。

本实用新型一种太阳能板智能除雪除尘机器人的具体工作过程为：

当除雪除尘时，将绕绳机构2与太阳能板上的轨道牵引装置的绳索相连接，启动本实用新型装置，绕绳机构2旋转，履带底盘1向上运动，当运动至太阳能板上部边线时，第二红外线传感器8检测并发出信号，绕绳机构2上的第二驱动电机38停止转动，前轮驱动电机9和后轮驱动电机10工作，实现本实用新型装置原地顺时针旋转90度，通过轨道牵引装置上的两个光电开关使轨道牵引装置与本实用新型装置以相同的速度直线运动，当轨道牵引装置和本实用新型装置一同运动至太阳能板右侧边线时，第二红外线传感器8检测并发出信号，此时绕绳机构2上的第二驱动电机38停止转动，前轮驱动电机9和后轮驱动电机10工作，实现本实用新型装置原地顺时针旋转90度，随后轨道牵引装置与本实用新型装置以相同的速度直线运动，使得本实用新型装置向下运动一个扫雪宽度，即铲子21的宽度。此时绕绳机构2停止转动，前轮驱动电机9和后轮驱动电机10工作，实现底盘原地顺时针旋转90度，同时调节雪犁铲板3，随后轨道牵引装置与本实用新型装置以相同的速度直线运动，使得本实用新型装置和轨道牵引装置一同往左运动。如此重复，当太阳能板的整体宽度为扫雪宽度的整数倍时，履带底盘1向右行驶到达太阳能板右侧边线时，第二红外线传感器8检测到达太阳能板右侧边线，此时第二红外线传感器8检测与边线的距离等于0，履带底盘1顺时针转向90度，此时转向后若第二红外线传感器8检测5到仍为太阳能板下边线则认为已经清扫完毕。当太阳能板的整体宽度不是本实用新型装置的扫雪宽度的整数倍时，当履带底盘1向右运行，第二红外线传感器8检测到达右侧边线，履带底盘1顺时针转向90度，此时转向后若检测到不是太阳能板下边线，则检测到距离不为0，且距离边线的距离小于清扫宽度，随后履带底盘1将向下一直运行，直到第二红外线传感器8检测已经到达太阳能板下边线。然后再顺时针转90度，然后往左运行至左侧边线，本实用新型装置停止运行，同时蜂鸣器7发出警报，清扫完毕，此时解下绕绳机构2与轨道牵引装置的连接绳索并放置好绳索于固定位置即可；

当除尘时，除尘时需将圆盘刷4置于前面，将雪犁铲板3置于后部，同时调节雪犁铲板3的角度，使铲子21抬起，位于铲子21下部的除尘托把22与太阳能板平面平行且相接触，圆盘刷4作为除尘主力机构，除尘托把22作为辅助进行二次除尘。随后，再将其与牵引装置的绳索与绕绳机构2相连，此后整体的行走路径以及动作顺序与除雪除尘过程一样，这里不再重复叙述。