光伏组件清扫机器人及其充电系统的制作方法

本实用新型属于光伏组件自动清扫领域，特别涉及一种光伏组件清扫机器人及用于光伏组件清扫机器人的充电系统。

背景技术：

目前，光伏清扫机器人是光伏组件清理环节中的一种重要的设备。其中，机器人的充电方案的好坏，极大的影响了机器人的可靠性和安全性以及运行效率。

一种典型的光伏清扫机器人中，光伏清扫机器人需要外接电源以获取电能，在光伏清扫机器人运行的过程中，清扫小车始终通过电线与外接电源相连接，外接电源自身通常由光伏组件之外的其他相关设备进行供电或者为一次性充电设备，外接电源获取电能的方式较为复杂，在一定程度上增加了为清扫机器人供电的难度。

因此，如何更加方便地对清扫小车进行充电，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种用于光伏组件清扫机器人的充电系统，能够更加方便地对清扫小车进行充电。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述充电系统的光伏组件清扫机器人，该充电系统能够更加方便地对清扫小车进行充电。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于光伏组件清扫机器人的充电系统，包括：

用于电连接于光伏组件的光储电池；

用于设于清扫机器人中的清扫小车上的清扫小车电池；

电连接于所述光储电池的充电器组件，所述充电器组件用于对所述清扫小车电池充电。

优选地，所述充电器组件为无线充电器组件。

优选地，还包括用于设于清扫机器人中的换行小车上的换行小车电池；

所述充电器组件包括:

直接电连接于所述光储电池的第一充电器，所述第一充电器用于为所述换行小车电池充电；

直接电连接于所述换行小车电池的第二充电器，所述第二充电器用于为所述清扫小车电池充电。

优选地，所述充电器组件中与所述光储电池直接电连接的充电器的发射端的数量为至少两个，且各与所述光储电池直接电连接的充电器的发射端分别设于对应的预设充电位上。

优选地，还包括用于设置在清扫小车上以对所述清扫小车电池进行充电的光伏板片，所述光伏板片电连接所述清扫小车电池。

优选地，还包括电连接于所述清扫小车电池的电量检测装置和电连接于所述电量检测装置的加电控制装置，所述电量检测装置用于实时检测所述清扫小车电池的剩余电量，所述加电控制装置用于在所述电量检测装置检测到的电量低于预设电量时控制所述清扫小车返回预设位置进行充电。

一种光伏组件清扫机器人，包括清扫小车和换行小车，还包括权利要求至任一项所述的充电系统。

优选地，所述换行小车可滑动地设于换行轨道上，所述换行轨道上设有用于锁定所述换行小车于预设停止位的锁止装置。

优选地，还包括用于设置在所述换行小车与光伏组件之间的第一定位传感部件，所述第一定位传感部件电连接清扫机器人控制器，所述清扫机器人控制器电连接所述换行小车的换行小车驱动器。

优选地，所述清扫小车与所述换行小车之间配合设有第二定位传感部件，所述第二定位传感部件电连接清扫机器人控制器，所述清扫机器人控制器电连接所述清扫小车的清扫小车驱动器。

本实用新型提供的用于光伏组件清扫机器人的充电系统，包括：用于电连接于光伏组件的光储电池；用于设于清扫机器人中的清扫小车上的清扫小车电池；电连接于光储电池的充电器组件，充电器组件用于对清扫小车电池充电。

采用光储电池对光伏组件的光伏电能进行存储，可以直接对光伏组件进行利用，解决了户外机器人运行电力来源的问题，便于电池电能的获取，从而更加方便地对清扫小车进行充电。

本实用新型提供的包括上述充电系统的光伏组件清扫机器人，该充电系统能够更加方便地对清扫小车进行充电。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供光伏组件清扫机器人在清扫光伏组件时的结构图；

图2为本实用新型所提供光伏组件清扫机器人的前视图；

图3为本实用新型所提供光伏组件清扫机器人的后视图；

图4为本实用新型所提供光伏组件清扫机器人的充电流程图；

图5为本实用新型所提供光伏组件清扫机器人与光伏组件的位置关系图。

图1至图5中：

1-光伏板，2-清扫小车电池，3-光储电池，4-第二充电器发射端，5-换行小车，6-换行小车电池，7-换行轨道，8-第一充电器接收端，9-第一充电器发射端，10-清扫小车，11-光伏板片，12-第二充电器接收端，13-光伏组件，14-第二接近开关，15-第二接近开关挡板，16-第一接近开关，17-第一接近开关挡板，18-预设充电位。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种用于光伏组件清扫机器人的充电系统，能够更加方便地对清扫小车进行充电。

本实用新型的另一核心是提供一种包括上述充电系统的光伏组件清扫机器人，该充电系统能够更加方便地对清扫小车进行充电。

在实用新型的描述中，需要说明的是，上、下、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，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。此外，第一、第二仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型所提供用于光伏组件清扫机器人的充电系统的一种具体实施例中，包括光储电池3、充电器组件和清扫小车电池2。其中，光储电池3用于电连接于光伏组件13，清扫小车电池2用于设于清扫机器人中的清扫小车10上，可以为清扫小车10的运行提供电能。充电器组件电连接于光储电池3，充电器组件用于对清扫小车电池2充电。

其中，光伏组件13通常包括若干行光伏板1，每行光伏板1包括若干列光伏板1，光伏组件13中各行光伏板1沿着换行轨道7的延伸方向依次设置，通过换行小车5带着清扫小车10在换行轨道7上运动实现清扫小车10的换行，清扫小车10对各行光伏板1中的每列光伏板1进行清扫。其中，行和列为两个具有大于0的夹角的方向，通常夹角为90度，以图5所示方位为例，横向为行，纵向为列。

其中，可选地，光储电池3与光伏组件13可以通过降压模块相连，具体可以为DCDC降压模块。更具体地，光储电池3可以通过无线模块与降压模块相连。在光照条件下，通过DCDC降压模块，使光伏组件13向光储电池3进行快速充电。光储电池3具体可以采用大容量锂电池，以满足多次充放电需要。另外，清扫机器人运行电力可以全部来源于光伏组件13本身，无需外接其他电源及相关设备。

采用光储电池3对光伏组件13的光伏电能进行存储，可以直接对光伏组件13进行利用，解决了户外机器人运行电力来源的问题，便于电池电能的获取，从而更加方便地对清扫小车10进行充电。

在上述实施例的基础上，充电器组件具体可以为无线充电器组件，采用无线充电的方式，操作方便，无需进行插头插座的插接等动作，有利于提高充电效率，且充电的安全性提高。另外，运用光储无线充电系统，充电时，提供电能的部件与获取电能的部件的相对位置在要求的范围内即可，而不必须是在唯一的相对位置关系下充电，可以实现清扫机器人的多点续航，扩大了清扫小车的续航里程，提升了清扫小车的利用效率。

在上述任一实施例的基础上，该充电系统还可以包括用于设置在清扫机器人中的换行小车5上的换行小车电池6，换行小车电池6用于为换行小车5的运行提供电能。充电器组件具体包括:电连接于光储电池3的第一充电器和电连接于换行小车电池6的第二充电器。第一充电器用于为换行小车电池6充电，第二充电器用于为清扫小车电池2充电。

第一充电器与光储电池3相连，从光储电池3取电并为换行小车电池6进行充电。清扫小车电池2通过第二充电器从换行小车电池6取电，实现对清扫小车电池2电量的快速补充。由于清扫小车10的活动范围较大，光储电池3经换行小车电池6实现对清扫小车电池2的供电，则清扫小车10不必在每次充电时均回到光储电池3对应的充电范围，有利于提高清扫小车10的充电效率。

其中，各充电器通常包括发射端和接收端，发射端直接电连接在提供电能的部件上，接收端直接电连接在去获取电能的部件上，发射端与接收端的配合实现充电操作，充电器与提供电能的部件的直接电连接指的是充电器的发射端与提供电能的部件的直接电连接。当充电器组件为无线充电器组件时，在发射端与相适配的接收端的位置关系或距离达到预设要求时，即可进行充电。

以图1为例，第一充电器发射端9直接电连接光储电池3，相适配的第一充电器接收端8直接电连接换行小车电池6，以此对换行小车电池6进行充电；第二充电器发射端4直接电连接换行小车电池6，相适配的第二充电器接收端12直接电连接清扫小车电池2，以此对清扫小车电池2进行充电，光储电池3、换行小车电池6与清扫小车电池2通过无线充电的方式充电，并配合清扫机器人控制器，可以对机器人进行持久高效的充电。

其中，清扫机器人控制器用于控制清扫机器人中换行小车、清扫小车等各部分的运行，清扫机器人控制器中的各个模块可以分设在不同的部件或位置，也可以均设置在一个部件上。

其中，可选地，第一充电器发射端9可以设置在换行轨道7的底端，第一无线充电器接收端可以设置在换行小车5的底端，当换行小车5运动至第一无充电器接收端与第一充当器发射端的距离为可充电的距离时，即可为换行小车电池6进行充电。

在上述任一实施例的基础上，充电器组件中与光储电池3直接电连接的充电器的发射端的数量可以为至少两个，具体可以为两个、三个或者其他数量，且各与光储电池3直接电连接的充电器的发射端分别设于对应的预设充电位18上。

需要说明的是，与光储电池3直接电连接的充电器的发射端为至少两个时，这些发射端相适配的充电器接收端可以设置为同一个；又或者，该发射端相适配的充电器接收端可以设置至少两个，每个发射端均有对应的接收端。

其中，与光储电池3直接电连接的充电器的发射端的数量与排列方式可以根据实际需要进行设置。一种具体实施例中，第一充电器与光储电池直接电连接，第一充电器为无线充电器，所有第一充电器的发射端沿着换行轨道7的延伸方向等间距设置，具体以图5为例，预设充电器位为3个，各预设充电位18上对应设有1个第一充电器发射端9。

通过至少两个与光储电池3直接电连接的充电器的发射端的设置，可以增加换行小车5的充电点，换行小车5不必每次充电时均回到一个固定的位置，而是可以就近充电，实现多点续航，避免了对清扫小车行走范围的限制，解决了清扫小车行走路线的扩展问题，能够进一步提高充电效率。

在上述任一实施例的基础上，该充电系统还可以包括光伏板片11，该光伏板片11用于设置在清扫小车10上，以对清扫小车电池2进行充电，光伏板片11电连接清扫小车电池2。在天气良好情况下，光伏板片11可以在白天持续为清扫小车电池2补充电量，可以减少清扫小车10返回充电器组件对应的充电点位置进行充电的频率。采用车载光伏板片11加光储电池3两者给清扫小车电池2供电的方式，解决了清扫小车电池2充电周期长、运行效率低的问题，可以增加清扫机器人的续航里程，提高清扫效率。

在上述任一实施例的基础上，该充电系统还可以包括电连接于清扫小车电池2的电量检测装置和电连接于电量检测装置的加电控制装置，电量检测装置用于实时检测清扫小车电池2的剩余电量，加电控制装置用于在电量检测装置检测到的电量低于预设电量时控制清扫小车10返回预设位置进行充电，该预设位置可以根据需要设置为任一个预设充电位。通过电量检测装置和加电控制装置的设置，可以使清扫小车10在低电量时自动返回充电位充电，达到自动续航的效果。

除了上述充电系统，本实用新型还提供了一种清扫机器人，该清扫机器人包括充电系统、清扫小车10以及换行小车5，具体可以为以上任一实施例中提供的充电系统，有益效果可以相应参考以上各个实施例。

在上述实施例的基础上，换行小车5可以可滑动地设置在换行轨道7上。换行轨道7上可以设置锁止装置，以将换行小车5锁定在对应的停止位，从而可以防止换行小车5在预设停止位上因意外而发生倾覆或滑移。

其中，可选地，预设停止位可以包括预设充电位18或者其他需要换行小车暂停的位置。

其中，可选地，锁止装置可以电连接于清扫机器人控制器，通过清扫机器人控制器实现对换行小车5的自动锁定。具体地，换行轨道7旁可以设置固定支架，锁止装置可以包括锁紧电缸，锁紧电缸的缸体固定连接于换行小车5。当换行小车5运动至预设停止位后，清扫机器人控制器控制锁紧电缸启动，锁紧电缸的活塞杆插入固定支架的锁定孔中，实现锁定。另外，固定支架与换行小车5之间可以设置接近开关等定位部件，定位部件电连接清扫机器人控制器，清扫机器人控制器通过定位部件的信号判断换行小车5是否运动到预设停止位，进而控制锁紧电缸的启动。

在上述任一实施例的基础上，该光伏组件清扫机器人还可以包括用于设置在换行小车5与光伏组件13之间的第一定位传感部件，第一定位传感部件电连接清扫机器人控制器，清扫机器人控制器电连接换行小车5的换行小车驱动器。通过第一定位传感部件的设置，可以感知光伏组件13与换行小车5的相对位置，以及时止停换行小车5。

其中，优选地，光伏组件清扫机器人还可以包括用于与光伏组件13平滑对接的桥接架，该桥接架用于设置在光伏组件13与换行轨道7之间，桥接架能够搭接在换行轨道7与光伏组件13之间，实现清扫小车10由换行小车5顺利运动到光伏组件13上。

其中，对于第一定位传感部件中的信号发射端和信号接收端两者，一者设置在换行小车上，另一者设置在光伏组件13上或者相对于光伏组件固定的部件上，例如桥接架、换行轨道7等部件。另外，对于设置在光伏组件13上或者相对于光伏组件固定的部件上的一者，其位置可以根据实际需要进行设置。清扫机器人控制器可以根据第一定位传感部件的信号进一步控制换行小车5和/清扫小车10的下一步动作。

其中，可选地，第一定位传感部件可以包括设置于换行小车5与换行轨道中的一者上的RFID读卡器以及另一者上的RFID芯片；又或者，第一定位传感部件可以包括设置于换行小车5与换行轨道中的一者上的接近开关以及另一者上的接近开关挡板；又或者，第一定位传感部件可以包括设置于换行小车5与换行轨道中的一者上的磁性传感器以及另一者上的磁钉。当然，第一定位传感部件的种类可以包括以上实施方式中的一种或者至少两种。

一种具体实施例中，第一定位传感部件包括设置在换车轨道上的第一接近开关挡板17和设置在换行小车5上的第一接近开关16，当换行小车5运动至第一接近开关16与对应的第一接近开关挡板17相对时，第一接近开关16向清扫机器人控制器发送信号，清扫机器人接收到该信号后，控制换行小车驱动器停止运行，换行小车5停止在与一行光伏板1对齐的位置，然后，清扫机器人控制器控制清扫小车10向与换行小车5对齐的光伏板1上运动，以清扫该行光伏板1。

在上述任一实施例的基础上，清扫小车10与换行小车5之间可以配合设置第二定位传感部件，第二定位传感部件电连接清扫机器人控制器，清扫机器人控制器电连接清扫小车10的清扫小车驱动器。通过第二定位传感部件的设置，可以感知清扫小车10与换行小车5的相对位置，以及时止停清扫小车10。

其中，可选地，第二定位传感部件可以包括设置于换行小车5与清扫小车10中的一者上的RFID读卡器以及另一者上的RFID芯片；又或者，第二定位传感部件可以包括设置于换行小车5与清扫小车10中的一者上的接近开关以及另一者上的接近开关挡板；又或者，第二定位传感部件可以包括设置于换行小车5与清扫小车10中的一者上的磁性传感器以及另一者上的磁钉。当然，第二定位传感部件的种类可以包括以上实施方式中的一种或者至少两种。

其中，对于第二定位传感部件中的信号发射端和信号接收端两者，设置在换行小车5上的一者的位置可以根据实际需要进行设置，清扫机器人控制器可以根据第二定位传感部件的信号进一步控制换行小车5和/清扫小车10的下一步动作。

其中，可选地，如图2所示，换行小车5的顶部可以为倾斜的板状结构，清扫小车10在该板状结构上具有一定的活动空间。第二定位传感部件包括设置在该板状结构的顶端的第二接近开关挡板15和设置在清扫小车10上的第二接近开关14，通过第二接近开关14与第二接近开关挡板15的配合，清扫机器人控制器可以确定清扫小车10是否运动到板状结构的顶端，进而控制清扫小车驱动器是否启动，从而避免清扫小车10从换行小车5的顶端掉落。

本实用新型所提供光伏组件清扫机器人的一种具体实施例中，由于清扫机器人大部分时间处于不工作状态，保持在初始停止位，初始停止位设置为一个预设充电位18。光储电池3布置在初始停止位旁光伏组件下端，与光伏组件电连接，用于存储光伏组件13产生的电能。同时光储电池3电连接第一充电器发射端9，第一充电器发射端9布置在换行轨道7下端，在充电时，第一充电器发射端9位于换行小车5上第一充电器接收端8正下方，以此实现对换行小车电池6的充电。另外，由于系统中清扫小车10为主要耗电元件，在换行小车5上端和清扫小车10上同样布置有第二充电器，用于实现换行小车电池6对清扫小车电池2电量的补充。同时，在该系统中，根据实际光伏场地大小，沿换行轨道7以一定的间隔布置有多个预设充电位18，以实现在系统运行过程中对系统电量的持续补充，增大机器人的续航里程，满足机器人系统长时间运行的电能需要。

以上清扫机器人一种具体工作流程如下：

换行小车5搭载清扫小车10从初始停止位沿换行轨道7出发，如图3所示，通过第一接近开关16和第一接近开关挡板17相配合，实现换行小车5与每一行光伏板1的桥接架的准确对齐。在换行小车5与换行轨道7锁定后，清扫小车10启动，通过桥接架登上每行光伏板1，开始清扫工作。在清扫完成后，沿原路径返回换行小车5。第二接近开关14与第二接近开关挡板15相配合感知到清扫小车10运动至倾斜的换行小车5的顶部时，止停清扫小车10。之后，锁止装置断开，换行小车5前往下一行光伏板1。全部光伏板1清扫完成后，换行小车5搭载清扫小车10返回初始停止位。

其中，在光伏组件13清扫完成后或者清扫小车10电量不足时，换行小车5需搭载清扫小车10归于换行轨道7的一个预设充电位18。充电完成后，清扫小车10继续前往待清扫的光伏组件13进行清扫或继续处于预设充电位18待命。

清扫小车10电量补充流程如下：清扫小车10自身搭载有一片一定功率的光伏板片11，在天气良好情况下，光伏板片11可以在白天持续为清扫小车电池2补充电量。另外，清扫小车电池2可以通过第二充电器从换行小车电池6取电，实现对清扫小车电池2电量的快速补充，在每次清扫机器人工作过程中，当清扫小车10回到换行小车5时，换行小车电池6可以为清扫小车电池2补充电量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的光伏组件清扫机器人及其充电系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。