行走机器人用多排太阳能光伏板的连接变轨机构及变轨方法与流程

本发明涉及光伏板清扫检测机器人技术领域，特别是一种行走机器人用多排太阳能光伏板的连接变轨机构及变轨方法。

背景技术：

传统能源日渐短缺，新能源的开发利用势在必行。而其中太阳能作为清洁能源，有着取之不尽用之不竭、环保等不可替代的优势，得到大力的推广利用。而太阳能光伏发电其转化率是十分重要的指标，不仅关系到太阳能的利用，而且关系到发电厂的效益。

目前，有超过一半的光伏电厂建设于条件恶劣地区，常年缺水多灰，沙尘严重，如果不及时清理太阳能电板表面的灰尘、污渍等，不仅严重影响发电效率，而且会造成热斑等现象，造成光伏电板的永久性损坏。由于太阳能电厂铺设面积较大，而且环境恶劣，太阳能的清扫检测工作量特别巨大，人工清扫成本较高，清扫车清扫受到客观环境限制不能被普遍采用，而且其工作量也较大。

比较理想的是通过机器人进行自动清扫，同时进行相关缺陷检测。然而，现有机器人只能作业一排光伏板，其他排得通过自动搬运车或人工进行机器人的搬运。另外，架设搬运轨道及设置搬运车及其不便，而且效率较低，控制繁琐。

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，而提供一种行走机器人用多排太阳能光伏板的连接变轨机构及变轨方法，该行走机器人用多排太阳能光伏板的连接变轨机构及变轨方法能将不同排光伏板架串接起来，一台机器人即可完成全部串接起来的光伏板作业，同时效率比搬运车模式效率提升至少一倍，作业里程增加一倍以上。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种行走机器人用多排太阳能光伏板的连接变轨机构，用于连接相邻两排光伏板架；相邻两排光伏板架分别为前排光伏板架和后排光伏板架；光伏板架为倾斜设置。

变轨机构呈“人”字形，包括前轨和后轨。

前轨包括从前排光伏板架侧开始依次连接铺设的爬升轨道、过渡轨道一和自动降轨。

后轨包括从后排光伏板架侧开始依次连接铺设的爬升进深轨道和过渡轨道二。

过渡轨道一、过渡轨道二均与光伏板架相平行，过渡轨道一的高度大于过渡轨道二的高度，且高度差大于行走机器人的车身高度。

爬升轨道包括两根相互平行且相等的倾斜导轨一。

爬升进深轨道包括两根相互平行且相等的倾斜导轨二。

自动降轨与过渡轨道一的外侧端相铰接，并能绕铰接轴进行转动；当自动降轨向后下方转动时，自动降轨底部指向过渡轨道二。

自动降轨通过销轴和复位弹簧与过渡轨道一的外侧端相连接；当复位弹簧处于自然状态时，自动降轨与过渡轨道一位于同一个平面；当行走机器人行走至自动降轨上时，自动降轨将向后下方转动时，自动降轨底部指向过渡轨道二；当行走机器人从自动降轨转移至过渡轨道二上后，自动降轨在复位弹簧的作用下恢复至初始状态。

复位弹簧为扭转弹簧或板簧。

自动降轨还包括滚动轴承；自动降轨的下方设置有位置固定的支撑板，该支撑板垂直于销轴轴线；滚动轴承设置在自动降轨的底部，并随自动降轨进行转动，在转动过程中，滚动轴承的外圈始终与支撑板相接触。

自动降轨还包括加强横杆、加强纵杆、斜撑和轴承安装座；加强横杆有两根，分别垂直设置在自动降轨的前端与后端，两根加强横杆和自动降轨的两根轨道形成矩形，加强纵杆垂直设置在两根加强横杆之间，并将矩形分割成大矩形和小矩形；轴承安装座设置在加强纵杆底部，滚动轴承安装在轴承安装座上；斜撑设置在大矩形中，两端分别与加强纵杆和远离销轴的一根加强横杆相连接。

斜撑的一端设置在轴承安装座与加强纵杆的连接处。

一种行走机器人用多排太阳能光伏板的连接变轨方法，包括如下步骤。

步骤1，行走机器人沿前排光伏板架沿爬升轨道向上爬升至过渡轨道一上。

步骤2，行走机器人前轮越过过渡轨道一，移动到自动降轨上，在重力作用下，将自动降轨向后下方压迫，自动降轨绕销轴向后下方旋转。

步骤3，着行走机器人逐渐全部移动到自动降轨上，自动降轨受到机器人全部重力作用，并在行走机器人前进的过程中，绕销轴的转矩越来越大；在销轴转动过程中，位于自动降轨底部的滚动轴承始终与支撑板相接触，支撑板与销轴轴线相垂直，改善自动降轨在机器人重力作用下对销轴产生的弯矩作用；行走机器人的重力在快离开自动降轨时处于力臂最大状态，因而能够克服复位弹簧对自动降轨向上的作用力，自动降轨将旋转下降到底部，并将底部远端架设于过渡轨道二上；行走机器人逐渐离开自动降轨，进入过渡轨道二；此时，自动降轨在复位弹簧弹力作用下旋转至初始状态。

步骤4，行走机器人行走到过渡轨道二的末端，行走机器人的行程开关触碰到阻挡板后，反向行走，沿过渡轨道二行走到爬升进深轨道上。

步骤5，行走机器人沿爬升进深轨道移动到后排光伏板架上进行清扫作业。

步骤6，重复步骤1-5，实现一台机器人对全部光伏板架上光伏板的清扫作业。

本发明具有如下有益效果：本发明无需其他外力控制，可以实现机器人自动过渡到第二排光伏板架上。因其无需回到起点进行搬运，行走路径都在进行清扫检测，几乎全部有效，减少了空驶的行驶里程，将作业范围增加了至少一倍以上，时间节省了至少一半，取消了人工干预环节，极大提升了作业效率，增加了清扫检测频次，提升发电效率，降低成本。

附图说明

图1显示了本发明一种行走机器人用多排太阳能光伏板的连接变轨机构的结构示意图。

图2显示了本发明中的变轨机构在多排光伏板架中的具体布设实例示意图。

图3显示了自动降轨与过渡轨道一处于同一平面时的结构示意图。

图4显示了自动降轨的侧视图。

其中有：

1-前排光伏板；2-爬升轨道；3-过渡轨道一；4-复位弹簧；5-销轴；6-自动降轨；7-滚动轴承；8-支撑板；9-过渡轨道二；10-爬升进深轨道；11-后排光伏板；12.加强横杆；13.加强纵杆；14.斜撑；15.轴承安装座；16.支杆。

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。

在相邻两排光伏板架的一侧或两侧各设置一个本发明的变轨机构。

当在相邻两排光伏板架的一侧设置一个本发明的变轨机构时，若干个变轨机构在若干排光伏板架之间呈如图2所示的交错布设，行走机器人每次将沿第一排光伏架板至最后一排光伏架板依次进行自动清扫。

当在相邻两排光伏板架的一侧设置一个本发明的变轨机构时，行走机器人可以沿第一排光伏架板至最后一排光伏架板依次进行自动清扫；也可以反向从最后一排光伏架板向第一排光伏架板依次进行清扫，具体可以根据需要进行设置。

相邻两排光伏板架分别为前排光伏板架1和后排光伏板架11。这里所指的“前”和“后”，是沿行走机器人的行进方向进行区分的，也即行走机器人是从前排光伏板架行走至后排光伏板架。对于同一排光伏板架，如图2所示，可能在右侧变轨机构中为后排光伏板架，但在左侧的变轨机构中，则为前排光伏板架。

如图1和图2所示，一种行走机器人用多排太阳能光伏板的连接变轨机构，呈“人”字形，包括前轨和后轨。

前轨包括从前排光伏板架侧开始依次连接铺设的爬升轨道2、过渡轨道一3和自动降轨6。

后轨包括从后排光伏板架侧开始依次连接铺设的爬升进深轨道10和过渡轨道二9。

过渡轨道一、过渡轨道二均与光伏板架相平行，过渡轨道一的高度大于过渡轨道二的高度，且高度差大于行走机器人的车身高度。过渡轨道一优选比过渡轨道二的高度高500mm，超过机器人自身高度约100mm以上。

过渡轨道一至前排光伏板架之间的距离小于过渡轨道二至后排光伏板架之间的距离。

爬升轨道包括两根相互平行且相等的倾斜导轨一。

爬升进深轨道包括两根相互平行且相等的倾斜导轨二和设置于倾斜导轨二之间的若干根加强杆。倾斜导轨二的倾斜方向与倾斜导轨一的倾斜方向相反。

自动降轨与过渡轨道一的外侧端相铰接，并绕铰接轴进行转动。当自动降轨向后下方转动时，自动降轨底部指向过渡轨道二。当自动降轨高度将至最低时，自动降轨的最远端优选假设在过渡轨道二的前端上表面上，此时，过渡轨道二对自动降轨有支撑作用。

假设以前后排光伏板距离为2000mm设计，爬升轨道高度上升角度优选等于30°，长度选

择1000mm，自动降轨转动角度优选选择30°，长度1000mm，过渡轨道二外伸长度为500mm，过渡轨道二总长600mm，爬升进深轨道高度上升角度优选小于30度，机器人可以稳定行走于轨道上。

自动降轨优选通过销轴5和复位弹簧4与过渡轨道一的外侧端相连接。复位弹簧优选为扭转弹簧或板簧等。

当复位弹簧处于自然状态时，自动降轨与过渡轨道一位于同一个平面；当行走机器人行走至自动降轨上时，自动降轨将向后下方转动时，自动降轨底部指向过渡轨道二；当行走机器人从自动降轨转移至过渡轨道二上后，自动降轨在复位弹簧的作用下恢复至初始状态。

如图1、图3和图4所示，自动降轨还包括滚动轴承7、加强横杆12、加强纵杆13、斜撑14和轴承安装座15。

轴承安装座设置在加强纵杆底部，滚动轴承安装在轴承安装座上。

斜撑设置在大矩形中，两端分别与加强纵杆和远离销轴的一根加强横杆相连接。斜撑的一端优选设置在轴承安装座与加强纵杆的连接处。

自动降轨的下方优选设置有位置固定的支撑板，该支撑板垂直于销轴轴线，支撑板优选通过支杆16独立固定于地基，也可以固定于过渡轨道一上。

滚动轴承设置在自动降轨的底部，并随自动降轨进行转动，在转动过程中，滚动轴承的外圈始终与支撑板相接触。

支撑板以及上述滚动轴承安装位置优选靠近下侧，便于让开足够空间供机器人行走。

滚动轴承设置在自动降轨的底部，并随自动降轨进行转动，在转动过程中，滚动轴承的外圈始终与支撑板相接触。进而，改善自动降轨在机器人重力作用下对销轴产生的弯矩作用。

当自动降轨向后下方转动时，支撑板顶部能处于小矩形中，支撑板顶部优选设置有平面和下斜面，也即使得支撑板顶部不超过受行走机器人重力作用下降的自动降轨的顶部平面。

一种行走机器人用多排太阳能光伏板的连接变轨方法，包括如下步骤。

步骤1，行走机器人沿前排光伏板架沿爬升轨道向上爬升至过渡轨道一上。

步骤2，行走机器人前轮越过过渡轨道一，移动到自动降轨上，在重力作用下，将自动降轨向后下方压迫，自动降轨绕销轴向后下方旋转。

步骤3，着行走机器人逐渐全部移动到自动降轨上，自动降轨受到机器人全部重力作用，并在行走机器人前进的过程中，绕销轴的转矩越来越大；在销轴转动过程中，位于自动降轨底部的滚动轴承始终与支撑板相接触，支撑板与销轴轴线相垂直，改善自动降轨在机器人重力作用下对销轴产生的弯矩作用；行走机器人的重力在快离开自动降轨时处于力臂最大状态，因而能够克服复位弹簧对自动降轨向上的作用力，自动降轨将旋转下降到底部，并将底部远端架设于过渡轨道二上；行走机器人逐渐离开自动降轨，进入过渡轨道二；此时，自动降轨在复位弹簧弹力作用下旋转至初始状态，其与过渡轨道二以及爬升进深轨道之间留有足够的空间供机器人行走。

步骤4，行走机器人行走到过渡轨道二的末端，行走机器人的行程开关触碰到阻挡板后，反向行走，沿过渡轨道二行走到爬升进深轨道上。

步骤5，行走机器人沿爬升进深轨道移动到后排光伏板架上进行清扫作业。

步骤6，重复步骤1-5，实现一台机器人对全部光伏板架上光伏板的清扫作业。

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。