一种适用于分布式电站前后排转移的清扫机器人系统以及控制方法与流程

本发明属于光伏组件清扫领域，具体涉及一种适用于分布式电站前后排转移的清扫机器人系统以及控制方法。

背景技术：

光伏组件表面的积尘严重制约着光伏发电站的电能转换效率，直接影响电站的发电量，国内多家业主通过对比发现，清扫后的组件发电量提升10-15％，对于长时间运行的光伏发电系统，面板积尘的清扫势在必行。

目前，分布式光伏发电站主要采用人工清扫和清扫机器人清扫两种方式。其中人工清扫存在一些显著的劣势，比如：1)清扫一次所需的时间较长，且不能实时清扫，多数情况下，全年清扫3-6次，对全年发电量的提升效果不明显；2)清扫的干净程度与工人的责任心有关，清扫效果难以控制。

市场上现有的清扫机器人大多数只能清扫单排，无法进行跨排清扫作业，可以实现跨排清扫的机器人均需要另外设置转移车，不仅需要另外增加一套传动系统和传感系统，增加了故障点，而且转移车成本高，不利于产品的推广。

技术实现要素：

分布式电站的阵列坡度多数为5％～15％，具有倾角小，前后阵列间距小，附着在屋面上等特点，如图8所示。

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种适用于分布式电站前后排转移的清扫机器人系统以及控制方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种适用于分布式电站前后排转移的清扫机器人系统以及控制方法，主要包括盖板(1)、主框架(2)、清扫部件(3)、电源(4)、导向轮(5)、控制系统(6)、驱动轮(7)、换向转移系统(8)、辅助轨道系统(9)、导轨(10)等。

所述的盖板(1)主要包裹于主框架(2)的外部，以保护电源(3)、控制系统(6) 等关键设备，同时也可提高产品的整体刚度、稳定性。

所述的主框架(2)，采用拼接的方式，可根据清扫区域大小，将分段框架进行联接，达到对主框架的长度进行调整的目的。

所述的电源(3)固定在主框架(2)上，是一种可多次充放电的直流电源。

所述的清扫部件(4)主要由毛刷、轴承和驱动组成，毛刷的两端通过轴承主框架(2)连接，驱动可以是专用电机，也可以通过链传动、带传动或齿轮传动等传动方式与驱动轮共享驱动电机，毛刷采用模块化拼接，可根据清扫区域调整长度。

进一步的，所述的控制系统(6)可根据各传感器的信号发出停机、转移等信号，实时控制清扫机器人的移动。

进一步的，所述的换向转移系统(8)主要由伸缩杆(801)，斜撑杆(802)，斜撑杆挡块(803)、换向轮(804)组成。其中伸缩杆的一端铰接在主框架上，另外一端铰接在换向轮支座上，所述的伸缩杆有电流保护以防止伸缩杆过流造成伸缩杆电气破坏，伸缩杆还设置限位装置，用于保证伸缩杆的伸长距离。换向轮固定在换向轮支座上，斜撑杆的一端铰接在主框架上，另外一端铰接在换向轮支座上，斜撑杆挡块固定在主框架上，主要用于限制斜撑杆的移动，防止换向轮驱动时，斜撑杆出现“溜杆”。

更进一步的，所述辅助轨道系统(9)是清扫机器人清扫完一个阵列后撤出清扫区域准备换向的过渡导轨，主要由过渡导轨(901)、挡块(902)、扭簧(903)、面板(904)、合页(905)组成，其中过渡导轨的一端固定在阵列最外侧的组件的边框上，另外一端通过支撑件固定在屋面上，挡块固定在过渡导轨的末端，主要用于配合距离传感器测量距离和清扫机器人的停机限位作用，扭簧的一端与过渡导轨联接，另外一端与面板联接，面板通过合页与过渡导轨联接，合页的旋转角度可用于控制面板的打开方向，防止从动轮经过时，面板向过渡导轨内侧打开，面板主要用于导向轮在过渡导轨上移动时的临时支撑，当换向轮推动面板时，在换向轮的推力作用下，扭簧变形，面板打开，保证换向轮顺利通过，当换向轮通过后，面板在扭簧带动下回归原位，

更进一步的，所述导轨(10)铺设在屋面上，用于串接各排组件，导轨主要由导轨模块(1001)、联接螺栓、限位块(1002)组成。联接螺栓将所有的导轨模块联接起来形成整个电站的导轨系统，限位块是带豁口的小型导轨模块，根据现场导轨的情况对限位块的位置进行调整，限位块与辅助轨道系统的距离跟换向轮到从动轮的纵向距离相协调，主要用于配合控制系统完成换向轮的精准定位。当清扫机器人进行前后排转移时，换向转移系统沿导轨运动实现转移。

本发明还提供一种新型的光伏组件清扫机器人驱动方法，包括：

在清扫机器人清扫完一个阵列到达辅助导轨，此时机器人自带的距离传感器发出信号，清扫机器人停机，在惯性力作用下，机器人会继续前行，直到触碰挡块。

清扫机器人清扫停机后，控制系统同时给四套换向转移系统的伸缩杆一个电流信号，伸缩杆开始带动转向轮向下移动，此时斜撑杆也被带动移动。当转向轮与导轨接触后，控制系统会增大伸缩杆的电流，直到到达设定的伸长距离，此时伸缩杆锁死，此时清扫机器人整机的重量被均匀分配给四个转向轮，驱动轮和从动轮与过渡轨道脱开。控制系统开始向转向轮发出电流信号，并按照程序预先设定的增量逐渐增大电流，当达到转向轮的驱动功率后，转向轮开始沿着导轨向前转动。

当清扫机器人接近下一排组件所在的过渡导轨时，距离传感器给控制系统发出电流信号，控制系统断开转向轮的电流，机器人在惯性作用下，继续缓慢前行，直到前侧的两个转向轮进入限位块中，因没有持续的驱动力，转向轮便停止在限位块中。

待清扫机器人停稳后，控制系统会再次确认距离传感器的信号，确认无误后，控制系统开始向伸缩杆发出反向电流信号，伸缩杆开始收缩，并带动斜撑杆移动，在收缩过程中，驱动轮逐渐落在过渡轨道上，整机重量重新由驱动轮承担，当伸缩杆收缩至极限位置后，伸缩杆的限位装置发出电信号，控制系统断开伸缩杆的电流，开始向驱动轮提供电流信号，并按照程序预先设定的增量逐渐增大电流，当达到驱动轮的驱动功率后，清扫机器人开始清扫下一排组件。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明不仅可实现清扫机器人的前后排转移，而且不需要转移车，具有故障点少、安装方便、综合使用成本低等优点。

附图说明

图1为本发明清扫机器人的总体结构示意图；

图2为本发明清扫机器人的换向转移系统工作状态下的结构示意图；

图3为本发明清扫机器人的驱动轮工作状态下的结构示意图；

图4为本发明清扫机器人的导轨铺设示意图；

图5为本发明清扫机器人的导轨与辅助轨道系统铺设示意图；

图6为本发明清扫机器人的导轨与辅助轨道系统铺设C-C示意图；

图7为本发明清扫机器人的导轨与辅助轨道系统铺设D向示意图；

图8为分布式电站的结构示意图；

图中，各符号的含义如下：

1盖板、2主框架、3清扫部件、4电源、5导向轮、6控制系统、7驱动轮、 8换向转移系统、9辅助轨道系统、10导轨、801伸缩杆、802斜撑杆、803斜撑杆挡块、804换向轮、901过渡导轨、902挡块、903扭簧、904面板、905合页、1001导轨模块、1002限位块。

具体实施方式

本发明属于光伏组件清扫领域，具体涉及一种适用于分布式电站前后排转移的清扫机器人系统以及控制方法，如图1所示，一种适用于分布式电站前后排转移的清扫机器人系统，主要包括清扫部件(3)、电源(4)、导向轮(5)、控制系统 (6)、驱动轮(7)、换向转移系统(8)、辅助轨道系统(9)、导轨(10)等。

清扫机器人的清扫部件、电源、导向轮、控制系统、驱动轮、换向转移系统在车间内完成安装，采用整机发货的方式，现场安装时，只需要根据电站阵列的布置情况铺设导轨和辅助轨道系统，铺设完成后，先对清扫机器人进行整场区试运行，调试各测控传感器和结构的位置，调试完成后清扫机器人即可展开工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。