一种光伏电站清洁机器人的制作方法

1.本实用新型涉及光伏电站清洁技术领域，特别涉及一种光伏电站清洁机器人。


背景技术：

2.现有的光伏电站一般通过人工清洗，存在人工成本高，清洁效率低的问题；随着污染问题的加重，个别地区的空气粉尘量增大，光伏电站清洁后，可保持洁净的日期缩短，若频繁对光伏电站进行人工清洁，意味着清洁运维成本高；但若不进行清洁，过多的灰尘覆盖于光伏组件表面，会降低发电效率，严重时还会导致光伏组件表面出现热斑或导致光伏组件损坏。
3.现有技术中，也存在用于清洁光伏组件的光伏清洁机器人，但该类光伏清洁机器人一般用于规模较大的光伏电站，如大型地面电站或工商业电站，由于制作成本高，难以普及到户用电站的清洁中；此外，户用电站一般选择在居民楼屋顶直接架高或架空以进行搭建，意味着户用电站的清洗工作为高空作业，因此，需要户用电站的清洁需要专业的清洁人员完成，高昂的清洁费用，导致大多数户用电站的用户选择不清理光伏组件，随着光伏组件的使用时间增长，由于光伏组件表面积灰的问题，光伏组件的发电效率逐渐下降。
4.可见，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种光伏电站清洁机器人，控制系统可获取控制中心的清洁路线，控制系统根据定位信息和清洁路线调整第一驱动机构和第二驱动机构的工作状态，以对光伏组件进行清洁。
6.为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：
7.一种光伏电站清洁机器人，包括壳体，所述壳体内设置有控制系统以及第一驱动机构，所述壳体的左侧和右侧分别设置有第一运动机构和第二运动机构，所述第一运动机构和第二运动机构分别与第一驱动机构传动连接；所述壳体的前侧设置有安装板、升降机构、第二驱动机构以及滚刷，所述升降机构设置于所述安装板上，所述升降机构与所述第二驱动机构传动连接，所述第二驱动机构与所述滚刷传动连接；所述壳体上还设置有用于获取光伏组件表面信息和清洁机器人所行走的路线的路况信息的监控机构，所述控制系统包括控制单元、用于实现清洁机器人与控制中心的通讯连接的无线通讯单元以及用于获取清洁机器人实时位置的定位单元；所述第一驱动机构、升降机构、第二驱动机构、监控机构、无线通讯单元以及定位单元分别与控制单元电性连接。
8.所述的光伏电站清洁机器人中，所述壳体上还设置有第一光伏组件，所述第一光伏组件与光伏电站的光伏组件平行，所述第一光伏组件上设置有用于检测太阳辐照度的辐照度检测装置；所述壳体内还设置有用于将第一光伏组件输出的太阳能转化为电能并存储的储能系统，所述储能系统以及所述辐照度检测装置分别与所述控制单元电性连接。
9.所述的光伏电站清洁机器人中，所述壳体上还设置有用于识别清洁机器人边缘位
置的防跌落机构，所述防跌落机构与所述控制单元电性连接。
10.所述的光伏电站清洁机器人中，所述壳体的后侧固设有水刮，所述水刮上开设有若干安全孔。
11.所述的光伏电站清洁机器人中，所述防跌落机构包括若干第一超声波传感器和若干第二超声波传感器，所述第一超声波传感器设置于安装板上，所述第二超声波传感器设置于水刮上。
12.所述的光伏电站清洁机器人中，所述壳体内还设置有冷却剂控制器以及与所述冷却剂控制器电性连接的冷却剂存储器，所述壳体的底部设置有冷却风扇、冷却管道以及用于检测光伏组件表面温度的温度检测装置，所述冷却管道与所述冷却剂存储器连接，所述冷却管道位于所述冷却风扇的下方；所述冷却风扇、温度检测装置以及冷却剂控制器与所述控制单元连接。
13.所述的光伏电站清洁机器人中，所述第一运动机构包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、第一承重轮以及第一皮质履带，所述第一驱动机构包括第一电机和第一从动轴；所述第一传动齿轮与所述第一从动轴传动连接，所述第二传动齿轮与所述第一电机连接；所述第一皮质履带的内壁与第一传动齿轮和第二传动齿轮啮合；所述第一承重轮固设于所述壳体上，所述第一承重轮位于所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮之间，所述第一承重轮的底部与所述第一皮质履带的内壁抵接；所述第一电机与所述控制单元电性连接。
14.所述的光伏电站清洁机器人中，所述升降机构包括丝杆、丝杆座、第三电机、主动齿轮和从动齿轮，所述第三电机和所述丝杆座固设于所述安装板上，所述丝杆可转动地设置于所述丝杆座内；所述第三电机与所述主动齿轮连接，所述丝杆与所述从动齿轮连接，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合；所述丝杆与所述第二驱动机构传动连接；所述第三电机与所述控制单元电性连接。
15.所述的光伏电站清洁机器人中，所述第二驱动机构包括固定座和轮毂电机，所述固定座与所述丝杆连接，所述轮毂电机设置于所述固定座的前端，所述轮毂电机与所述滚刷连接。
16.所述的光伏电站清洁机器人中，所述监控机构包括用于获取光伏组件表面信息的高清摄像头、用于获取光伏组件表面污迹信息的红外线摄像头以及用于获取清洁机器人所行走的路径的路况信息的双目深度相机和四个激光雷达；四个所述激光雷达分别设置于所述壳体的四个边角位上；所述高清摄像头、红外线摄像头、双目深度相机以及激光雷达分别与所述控制单元电性连接。
17.有益效果：
18.本实用新型提供了一种光伏电站清洁机器人，控制系统可通过无线通讯单元获取清洁路线，控制单元控制第一驱动机构带动第一运动机构和第二运动机构沿着清洁路线运动，第二驱动机构带动滚刷旋转，以对清洁路线上的光伏组件进行清洁；定位单元和监控机构实时反馈位置信息和环境信息至控制单元，控制单元可根据位置信息与清洁路线的偏差距离调整第一驱动机构的工作状态，以提高清洁机器人工作时的可靠性；此外，当环境信息显示清洁路线上存在障碍物时，控制单元可控制升降机构升起滚刷，以降低清洁机器人越过障碍物的难度，提高清洁机器人工作时的平稳性。
附图说明
19.图1为本实用新型提供的清洁机器人的结构示意图；
20.图2为本实用新型提供的清洁机器人的另一视角的结构示意图；
21.图3为本实用新型提供的除去滚刷后的清洁机器人的结构示意图
22.图4为本实用新型提供的除去滚刷和皮质履带后的清洁机器人的另一视角的结构示意图；
23.图5为本实用新型提供的壳体的内部结构图；
24.图6为本实用新型提供的壳体的仰视结构图。
25.主要元件符号说明：1
‑
壳体、11
‑
控制系统、12
‑
通讯天线、13
‑
水刮、131
‑
安全孔、14
‑
数据存储单元、21
‑
第一电机、22
‑
第一从动轴、23
‑
第二电机、24
‑
第二从动轴、31
‑
第一传动齿轮、32
‑
第二传动齿轮、33
‑
第一承重轮、34
‑
第一皮质履带、41
‑
第三传动齿轮、42
‑
第四传动齿轮、43
‑
第二承重轮、44
‑
第二皮质履带、51
‑
高清摄像头、52
‑
红外线摄像头、53
‑
双目深度相机、54
‑
激光雷达、61
‑
安装板、621
‑
丝杆、622
‑
第三电机、623
‑
丝杆座、631
‑
固定座、632
‑
轮毂电机、64
‑
滚刷、71
‑
第一光伏组件、72
‑
储能系统、81
‑
第一超声波传感器、82
‑
第二超声波传感器、91
‑
冷却剂控制器、92
‑
冷却剂存储器、93
‑
冷却风扇、94
‑
温度检测装置。
具体实施方式
26.本实用新型提供了一种光伏电站清洁机器人，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步详细说明。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“左”、“右”、“后”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实用新型和简化描述，不能理解为对本实用新型的限制；此外，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，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在本实用新型中的具体含义。
28.请参阅图1至图6，本实用新型提供了一种光伏电站清洁机器人，包括壳体1，所述壳体1内设置有控制系统11以及第一驱动机构，所述壳体1的左侧和右侧分别设置有第一运动机构和第二运动机构，所述第一运动机构和第二运动机构分别与第一驱动机构传动连接；所述壳体1的前侧设置有安装板61、升降机构、第二驱动机构以及滚刷64，所述升降机构设置于所述安装板61上，所述升降机构与所述第二驱动机构传动连接，所述第二驱动机构与所述滚刷64传动连接；所述壳体1上还设置有用于获取光伏组件表面信息和清洁机器人所行走的路线的路况信息的监控机构；所述控制系统11包括控制单元、用于实现清洁机器人与控制中心的通讯连接的无线通讯单元以及用于获取清洁机器人实时位置的定位单元；所述第一驱动机构、升降机构、第二驱动机构、监控机构、无线通讯单元以及定位单元分别与控制单元电性连接；在一个实施例中，所述控制单元可以是mcu微控制单元。
29.本技术公开的光伏电站清洁机器人，控制系统11可通过无线通讯单元获取控制中心所反馈的清洁路线，控制单元控制第一驱动机构带动第一运动机构和第二运动机构沿着清洁路线运动，第二驱动机构带动滚刷64旋转，以对清洁路线上的光伏组件进行清洁；定位单元实时反馈位置信息至控制单元，监控机构实时反馈环境信息至控制单元，控制单元可根据位置信息与清洁路线的偏差距离调整第一驱动机构的工作状态，确保清洁机器人沿着清洁路线前进，以提高清洁机器人工作时的可靠性；此外，当环境信息显示清洁路线上存在
障碍物时，控制单元可控制升降机构升起滚刷64，以减少清洁机器人与地面之间的摩擦力，降低清洁机器人越过障碍物的难度，提高清洁机器人工作时的平稳性；当第一运动机构或第二运动机构接触障碍物时，即监控机构所反馈的环境信息的视角相对于正常视角偏上时，控制单元控制升降机构降下滚刷64，确保清洁机器人的清洁效果；当清洁机器人的实时位置为清洁路线的终点时，控制单元控制清洁机器人返回充电平台以进行充电，确保每次清洁任务的有效进行，清洁机器人可自动完成光伏组件的清洁任务，避免灰尘在光伏组件表面积累，延长了光伏组件的使用寿命。
30.在一个实施例中，所述控制中心可通过无人机采集需要清洁的光伏组件的图片，以规划和生成清洁路线，所述无人机可停靠在清洁机器人的上表面。
31.在一个实施例中，请参阅图5，所述壳体1内还设置有数据存储单元14，所述数据存储单元14用于存储控制中心反馈至控制单元中的信息，如清洁路线，便于控制单元在执行清洁任务时调用。
32.请参阅图1至图4，在一个实施例中，所述壳体1上设置有通讯天线12，所述通讯天线12用于提高控制系统11和控制中心的无线通讯效果以及用于提高定位单元的定位准确度。
33.进一步地，请参阅图1至图4，所述壳体1上还设置有第一光伏组件71，所述第一光伏组件71与光伏电站的光伏组件平行，所述第一光伏组件71上设置有用于检测太阳辐照度的辐照度检测装置；所述壳体1内还设置有用于将第一光伏组件71输出的太阳能转化为电能并存储的储能系统72，所述储能系统72以及所述辐照度检测装置分别与所述控制单元电性连接；采用第一光伏组件71对清洁机器人进行实时充电，可延长清洁机器人的工作时间，提高清洁机器人工作时的稳定性和可靠性；在一个实施例中，所述储能系统72包括光伏控制器和蓄电池，所述光伏控制器用于将太阳能转化为电能，以为蓄电池充电；所述辐照度检测装置为辐照度检测仪。
34.在本实施例中，第一光伏组件71与光伏电站的光伏组件平行，使辐照度检测装置所检测的实时辐照度与光伏组件表面所受到的辐照度一致；控制单元可根据辐照度检测装置所反馈的实时辐照度以调整清洁机器人的工作，当太阳辐照度高于预设于控制单元内的工作辐照度时，控制单元控制清洁机器人不工作，避免对光伏电站的发电工作带来消极影响。
35.进一步地，请参阅图1至图4，所述壳体1上还设置有用于识别清洁机器人边缘位置的防跌落机构，所述防跌落机构与所述控制单元电性连接。
36.进一步地，请参阅图2和图4，所述壳体1的后侧固设有水刮13，所述水刮13上开设有若干安全孔131；在清洁机器人清洁的过程中，采用水刮13将清洁后的光伏组件上所残留的水刮13除干净，防止残留的水渍粘覆有灰尘，在阳光的暴晒下在光伏组件表面形成热斑，提高清洁机器人的清洁效果，并提高光伏组件使用时的安全度；所述安全孔131用于防止机器人在高空作业过程中，由于外力影响而出现意外脱落的情况，比如出现小鸟撞击清洁机器人导致清洁机器人意外脱落等情况；在实际使用过程中，通过摇臂将牵引绳扣入安全孔131内，当出现意外脱落情况时，牵引绳可吊住清洁机器人，提高清洁机器人工作时的安全度。
37.进一步地，请参阅图1至图4，所述防跌落机构包括若干第一超声波传感器81以及
若干第二超声波传感器82，所述第一超声波传感器81设置于所述安装板61上，所述第二超声波传感器82设置于所述水刮13上；在一个实施例中，所述第一超声波传感器81包括两个，两个第一超声波传感器分别设置于安装板61的左侧和右侧；所述第二超声波传感器82包括两个，两个第二超声波传感器分别设置于水刮13的左侧和右侧；设置用于检测清洁机器人活动位置的防跌落传感器，当清洁机器人意外偏离清洁路线时，可避免清洁机器人因接近边缘位置而出现掉落的情况，提高清洁机器人使用时的稳定性。
38.进一步地，请参阅图5和图6，所述壳体1内还设置有冷却剂控制器91以及与所述冷却剂控制器91电性连接的冷却剂存储器92，所述壳体1的底部设置有冷却风扇93、冷却管道以及用于检测光伏组件表面温度的温度检测装置94，所述冷却管道与所述冷却剂存储器92连接，所述冷却管道位于所述冷却风扇93的下方；所述冷却风扇93、温度检测装置94以及冷却剂控制器91与所述控制单元连接；在一个实施例中，所述温度检测装置包括两条温度检测条，两条所述温度检测条分别设置于所述壳体1底部的前侧和后侧。
39.当温度检测装置94反馈的实时温度大于等于预设于控制单元内的工作温度时，控制单元控制冷却剂控制器91和冷却风扇93开始工作，冷却剂存储器92开始向冷却管道输送冷媒，冷却风扇93将空气吹向冷却管道，清洁机器人输出冷风以对光伏组件表面进行降温，从而提高光伏组件的工作效果，即提高光伏组件的发电效率。
40.进一步地，请参阅图1至图5，所述第一运动机构包括第一传动齿轮31、第二传动齿轮32、第一承重轮33以及第一皮质履带34，所述第一驱动机构包括第一电机21和第一从动轴22；所述第一传动齿轮31与所述第一从动轴22传动连接，所述第二传动齿轮32与所述第一电机21连接；所述第一皮质履带34的内壁与第一传动齿轮31和第二传动齿轮32啮合；所述第一承重轮33固设于所述壳体1上，所述第一承重轮33位于所述第一传动齿轮31与所述第二传动齿轮32之间，所述第一承重轮33的底部与所述第一皮质履带34的内壁抵接；所述第一电机21与所述控制单元电性连接；在一个实施例中，所述第一承重轮33包括多排小轮，可将第一运动机构所受到的压力平均分摊，降低压强，提高清洁机器人运动时的稳定性。
41.请参阅图1至图5，所述第二运动机构包括第三传动齿轮41、第四传动齿轮42、第二承重轮43和第二皮质履带44，所述第一驱动机构还包括第二电机23和第二从动轴24；所述第三传动齿轮41与所述第二电机23连接，所述第四传动齿轮42与所述第二从动轴24连接，所述第二皮质履带44的内部与第三传动齿轮41和第四传动齿轮42啮合；所述第二承重轮43固设于所述壳体1上，所述第二承重轮43位于所述第三传动齿轮41和第四传动齿轮42之间，所述第二承重轮43的底部与所述第二皮质履带44的内壁抵接；所述第二电机23与所述控制单元电性连接；在一个实施例中，所述第二承重轮43包括多排小轮，可将第二运动机构所受到的压力平均分摊，降低压强，提高清洁机器人运动时的稳定性。
42.在一个实施例中，所述第一电机21和第二电机23为无刷电机，具有低干扰、低噪声的优点；所述第一皮质履带34和第二皮质履带44可确保清洁机器人与光伏组件之间的摩擦力，且可避免清洁机器人对光伏组件表面造成伤害；此外，由于皮质履带的材料较软，具有优秀的承重表现，可确保清洁机器人即使在沾水的情况下也能够在光伏组件表面行动自如。
43.优选地，请参阅图5，所述第一电机21与所述第二从动轴24相对，所述第二电机23与所述第一从动轴22相对，即采用对用的方式设置电机和从动轴，可直接通过差速或翻转
实现清洁机器人的快速转弯或掉头，也可实现清洁机器人的原地旋转清洁，提高清洁机器人的使用灵活度。
44.进一步地，请参阅图1和图2，所述升降机构包括丝杆621、丝杆座623、第三电机622、主动齿轮和从动齿轮，所述第三电机622和所述丝杆座623固设于所述安装板61上，所述丝杆621可转动地设置于所述丝杆座623内；所述第三电机622与所述主动齿轮连接，所述丝杆621与所述从动齿轮连接，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合；所述丝杆621与所述第二驱动机构传动连接；所述第三电机622与所述控制单元电性连接；在本实施例中，所述第三电机622设置于所述丝杆621的后侧。
45.进一步地，请参阅图1和图3，所述第二驱动机构包括固定座631和轮毂电机632，所述固定座631与所述丝杆621连接，所述轮毂电机632设置于所述固定座631的前端，所述轮毂电机632与所述滚刷64连接；在一个实施例中，所述第二驱动机构包括两个，两个第二驱动机构分别设置于安装板61的左端和右端，所述滚刷64的左端和右端分别与两个第二驱动机构的轮毂电机632传动连接；所述轮毂电机632与所述控制单元电性连接。
46.进一步地，请参阅图1至图4，所述监控机构包括用于获取光伏组件表面信息的高清摄像头51、用于获取光伏组件表面污迹信息的红外线摄像头52以及用于获取清洁机器人所行走的路径的路况信息的双目深度相机53和四个激光雷达54；四个所述激光雷达54分别设置于所述壳体1的四个边角位上；所述高清摄像头51、红外线摄像头52、双目深度相机53以及激光雷达54分别与所述控制单元电性连接；所述双目深度相机53和激光雷达54配合，以获取清洁机器人行进过程中的环境信息，控制单元将所换取的环境信息传递至控制中心，以建立三维空间信息，将显示空间障碍物还原在世界坐标系中，识别出障碍物，并测算出障碍物与清洁机器人之间的实际距离，控制中心将实际距离反馈至控制单元，控制单元调整第一驱动机构的工作状态，以实现自动避障。
47.在一个实施例中，所述高清摄像头51用于获取光伏组件的表面信息，以判断光伏组件表面是否存在裂痕；当高清摄像头51所获取的图片信息中表明光伏组件表面存在裂痕，控制单元可输出报警信息至控制中心，以提醒用户及时对光伏组件进行维修维护。
48.在一个实施例中，当红外线摄像头52所获取的污迹信息中，污迹的面积较大且颜色较深时，控制单元控制升降机构降下滚刷64，以增大滚刷64对光伏组件表面的压力，从而提高清洁机器人对污迹的清洁效果和清洁效率；此外，当污迹的面积较大且颜色较深时，控制单元可调整第一运动机构的工作状态，使清洁机器人原地旋转，以加强清洁机器人对光伏组件的清洁效果；当旋转圈数达到预设于控制单元内的最高圈数时，控制单元控制清洁机器人继续沿着清洁路线前进。
49.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型的保护范围。