清洁机器人在太阳能电池板上的磁性停放

技术领域

所公开的技术总体涉及太阳能电池板技术，并且特别地涉及用于停放和对接太阳能电池板的清洁机器人的方法和系统。

背景技术

全球气候变化和能量电路需求的挑战已使可再生能源替代物的开发对于人类的未来至关重要。在太阳能电池板上使用直接太阳辐射可能会产生足够多的能量，以满足整个地球的能量需要。随着太阳能动力的价格的下降和常规的燃料导致的污染的加剧，太阳能业务已进入全球增长的新时代。

为了使利用太阳能的技术离常规的燃料更近一步并直至能与常规的燃料不相上下，必须提高太阳能系统的有效率。太阳能电池板效率尤其取决于其表面的清洁度。由灰尘和污物导致的能量损失可能会达到40％以上。在许多太阳能园区所在的沙漠地区，污物和灰尘问题很严重。

快速地增长的太阳能园区的类型是太阳能跟踪器园区。太阳能跟踪器有能力通过从东(早晨)到西(晚上)改变其倾斜角度来连续地跟踪太阳从早晨到晚上的位置，以便提高效率。用于太阳能跟踪器的自动清洁解决方案通常涉及大量的水和/或在太阳能跟踪器园区中安装专用网格来将自动清洁器从一个太阳能跟踪器移动到另一个太阳能跟踪器。此类解决方案不是成本有效的，并且要求增加的安装劳动。

用于清洁太阳能电池板和太阳能跟踪器的表面的自主清洁机器人(在本文中缩写为ARC)在本领域中是已知的。美国专利第9,455,665号、美国专利申请公开第2015/0272413号和美国专利申请公开第2015/0236640号中描述了此类系统的示例。配备有可再充电电池的ARC需要定期地再充电，并且在不使用时(例如，在太阳能电池板正在发电的日间时数期间)，还要求对接舱或停放位置。一般而言，在ARC的重量与其在太阳能电池板的表面上和停放位置的稳定性之间存在折衷，尤其是在大风状况下。当ARC的重量增加时，即使以一角度并甚至是在有风状况期间，它也在太阳能电池板的表面上将更稳定，然而，如果重量过重，则ARC的移动可能会使太阳能电池板的表面或覆盖太阳能电池板的表面的任何涂层破裂或损坏。较轻的ARC因在生产中使用的原材料较少而可能更具成本效益，并且将不损坏太阳能电池板的表面。然而，这种ARC在烈风中可能更容易从太阳能电池板上掉落，在强风状况下可能会从停放舱或对接站移出，或者可能被吹到太阳能电池板的表面上方，从而导致太阳能电池板、太阳能电池板所在的太阳能园区中的其他部件损坏，或者甚至对附近的人员或工人造成伤害。因此，需要一种用于在大风状况和恶劣天气状况下停放ARC的系统和方法，使得ARC在清洁期间不会掉落或被吹到太阳能电池板上方，并且即使在存在阵风和恶劣天气时也不会从停放舱或对接站移出。

发明内容

所公开的技术通过提供一种用于将自主清洁机器人锚固到与太阳能电池板联接的锚固站的新颖且创造性的系统和机构来克服现有技术的缺点。因此，根据所公开的技术的一个方面，提供了一种用于清洁具有锚固机构的太阳能电池板的自主清洁机器人(ARC)。ARC包括至少一个可再充电电源、至少一个清洁机构、控制器和锚固机构。清洁机构用于清洁掉太阳能电池板的表面上的污垢，控制器用于控制ARC的清洁过程，并且锚固机构用于将ARC磁性锚固至与太阳能电池板联接的锚固表面。锚固机构包括臂和驱动机构。臂包括至少一个铁磁端件，并且驱动机构与臂联接。驱动机构使臂在与锚固表面的磁性接合位置和与锚固表面的磁性脱离位置之间移动。

因此，根据所公开的技术的另一方面，提供了一种用于在变化的天气状况下清洁太阳能跟踪器的太阳能电池板的太阳能跟踪器清洁系统，其中该太阳能跟踪器能够以预定角度定位。该太阳能跟踪器清洁系统包括多个铁磁锚固站、自主清洁机器人(ARC)和主控制器。锚固站与太阳能跟踪器的至少一个边缘联接，并且主控制器用于从太阳能跟踪器和ARC接收数据以及向太阳能跟踪器和ARC传输数据。ARC包括至少一个可再充电电源、至少一个清洁机构、控制器和锚固机构。清洁机构用于清洁掉太阳能电池板的表面上的污垢，控制器用于控制ARC的清洁过程，并且锚固机构用于将ARC磁性锚固至铁磁锚固站中的至少一个。锚固机构包括臂和驱动机构。臂包括至少一个铁磁端件，并且驱动机构与臂联接。驱动机构使臂在与铁磁锚固站中的至少一个的磁性接合位置和磁性脱离位置之间移动。主控制器确定天气状况，并且如果确定的天气状况低于预定阈值，则向ARC提供清洁命令。如果确定的天气状况高于预定阈值，则主控制器向ARC提供锚固命令以锚固在铁磁锚固站中的一个中。

因此，根据所公开的技术的另一方面，提供了一种用于在变化的天气状况下清洁太阳能电池板的固定角度太阳能电池板清洁系统，其中太阳能电池板以预定角度定位。该固定角度太阳能电池板清洁系统包括多个铁磁锚固站、自主清洁机器人(ARC)和主控制器。铁磁锚固站与太阳能电池板的至少一个边缘联接，并且主控制器用于从ARC接收数据以及向ARC传输数据。ARC包括至少一个可再充电电源、至少一个清洁机构、控制器和锚固机构。清洁机构用于清洁掉太阳能电池板的表面上的污垢，控制器用于控制ARC的清洁过程，并且锚固机构用于将ARC磁性锚固至铁磁锚固站中的至少一个。锚固机构包括臂和驱动机构。臂包括至少一个铁磁端件，并且驱动机构与臂联接。驱动机构使臂在与铁磁锚固站中的至少一个的磁性接合位置和磁性脱离位置之间移动。主控制器确定天气状况，并且如果确定的天气状况低于预定阈值，则向ARC提供清洁命令。如果确定的天气状况高于预定阈值，则主控制器向ARC提供锚固命令以锚固在铁磁锚固站中的一个中。

根据所公开的技术的另一方面，所述清洁机构选自由以下组成的列表：利用水的清洁机构；利用清洁剂的清洁机构；利用液体的清洁机构；利用真空的清洁机构；包括刷子的清洁机构；包括微纤维翅片的清洁机构；产生定向空气流的清洁机构；产生加压气流的清洁机构；以及包括至少一个擦拭器的清洁机构。

根据所公开的技术的另一方面，驱动机构选自由以下组成的列表：包括旋转轴的驱动马达；电子活塞；致动器；包括螺栓和螺母轮的蜗轮；螺线管；液压活塞；液压马达；气动压缩机；以及气动活塞。

附图说明

从以下结合附图进行的详细描述中，将更充分地理解和了解所公开的技术，在附图中：

图1是根据所公开的技术的实施方案构造和操作的具有铁磁停放站的太阳能跟踪器的俯视图；

图2A是根据所公开的技术的另一实施方案构造和操作的包括磁性停放臂的第一实施方案的自主清洁机器人的仰视图；

图2B是根据所公开的技术的另一实施方案构造和操作的图2A的自主清洁机器人沿线A-A的侧视图；

图3是根据所公开的技术的另一实施方案构造和操作的包括在各种位置的磁性停放臂的自主清洁机器人的侧视图的集合；

图4是根据所公开的技术的另一实施方案构造和操作的与自主清洁机器人一起使用的磁性停放臂的第二实施方案的侧视图；并且

图5是根据所公开的技术的另一实施方案构造和操作的与自主清洁机器人一起使用的磁性停放臂的第三实施方案的侧视图。

具体实施方式

所公开的技术通过在太阳能跟踪器和配备有可与铁磁对接舱、铁磁停放站或两者接合和脱离的磁性臂的自主清洁机器人(在本文中简称为ARC)上提供铁磁对接舱和铁磁停放站配置，克服了现有技术的缺点。根据所公开的技术，在ARC与锚固站(停放舱、对接站等)之间形成强磁性联接，使得即使在烈风状况和恶劣天气(诸如下雨、下雪)下，ARC也可保持牢固地联接。在一个实施方案中，ARC配备有包括强永磁体的磁性臂，使得当与对接舱或停放站接合时，即使在狂风(诸如，140km/h或甚至更快的龙卷风类风)状况下，ARC也可经由磁性臂保持牢固地联接。在另一实施方案中，锚固站包括强永磁体，并且ARC包括可与锚固站的永磁体磁性联接的铁磁臂。ARC无线地联接至处理器，该处理器可与太阳能跟踪器附近的天气信息站或其他天气指示器联接。在清洁循环期间，当检测到在预定风速阈值以上的强风时，会将信号发送到ARC，以行进到最靠近的对接舱或停放站并接合其磁性臂。一旦强风和/或恶劣天气消散并且检测到的风速低于预定风速阈值，则可继续清洁循环。预定风速阈值可为峰值阵风风速，这意味着即使在短时间内(诸如，几秒钟)，风速也足以超过阈值，并且可向ARC提供锚固信号。ARC的磁性臂还可与对接站或停放舱形成电连接，使得ARC当磁性联接时可为其电池或电源再充电。电连接也可用于向中央处理器传输信息和/或从中央处理器接收信息。在另一实施方案中，ARC可使用射频(本文缩写为RF)协议或用于移动通信的全球系统(本文缩写为GSM)协议来与主控制器或中央处理器无线地通信。

一般而言，在整个说明书中使用的术语“铁磁材料”是指处理形成永磁体的机构的任何材料和/或被磁体吸引的材料。铁磁材料的示例包括镀锌钢、钴、铁、氧化铁、镍、二氧化铬、钆、钐钴、钕、坡莫合金、磁铁矿等，包括上面列出的元素和化合物的合金和组合物。

现在参看图1，其为根据所公开的技术的实施方案构造和操作的具有铁磁金属停放站的太阳能跟踪器的俯视图，所述太阳能跟踪器大体用标号150表示。如图示出了两个太阳能跟踪器台152A和152B。太阳能跟踪器台152A和152B在南北方向上定位(如图所示)，使得它们在一天中可从东向西倾斜(也示出)。许多太阳能跟踪器台包括两个区段，诸如图1中所示，然而太阳能跟踪器台可包括两个以上的区段(未示出)，诸如三个、四个、五个、六个或甚至更多区段，每个区段经由桥接器彼此联接。太阳能跟踪器台152A和152B中的每一个都由多个太阳能电池板154组成。多个太阳能电池板154可覆盖有用于提高太阳能生产效率的抗反射涂层(未示出)。根据所公开的技术，每个太阳能跟踪器的两个区段经由桥接器158联接在一起。桥接器158可配备有太阳能电池板162，用于产生电力以对所公开的技术的ARC的可再充电电源进行充电，如下面所解释的。桥接器158由铁磁材料制成。太阳能电池板162不同于构成每个太阳能跟踪器台的多个太阳能电池板154，因为太阳能跟踪器园区使用从多个太阳能电池板154产生的电力来存储可出售给客户的电力，其中从太阳能电池板162产生的电力用于给所公开的技术的ARC再充电和供电。太阳能跟踪器台152A和152B所在的太阳能园区也可与例如城镇或市政当局的电网联接，其中由多个太阳能电池板154产生的电力经由转换器传递到电网。另外，太阳能跟踪器台152A和152B的各区段中的一个可配备有对接站160。对接站160可位于太阳能跟踪器台的北侧或南侧，这取决于所公开的技术的太阳能跟踪器台安装在哪个半球上。如图1中所示，对接站160位于太阳能跟踪器台的北侧。对接站160包括多个锚固元件164和用于容纳ARC 166的充电总成(图1中未示出)，该ARC仅在图1中示意性地示出。对接站160可由铁磁材料制成。ARC166的细节在下面的图2A、图2B和图3中提供。在一个实施方案中，多个锚固元件164使得ARC 166能够在恶劣天气时段期间被锚固至对接站160。多个锚固元件164可形成充电总成(未示出)的一部分，使得ARC 166可同时被锚固和再充电。多个锚固元件164是任选的，并且不必包括在对接站160中。太阳能跟踪器152A和152B还包括多个停放站170和172。停放站170和172也可被称为停放舱或停放坞。停放站170和172可由铁磁材料制成。如图所示，多个停放站170和172可位于太阳能跟踪器(停放站170)的东侧或西侧和/或太阳能跟踪器(停放站172)的南侧(或对接站160的相对侧)。当太阳能跟踪器152A和152B正在发电时，对接站160可能是日光源期间ARC 166的首选停靠场所，然而停放站170和172以及停放站160中的每一个都可用作ARC 166的磁性锚固站。停放站170和172可与太阳能电池板162电联接，并且如下面所解释的，当ARC 166停在停放站170和172中的一个中时，ARC 166可与太阳能电池板162电联接以对ARC 166的可再充电电源或电池(未示出)进行充电。

作为自主机器人，ARC 166可在太阳能跟踪器的表面上以多种图案和路径(例如以锯齿形路径、扫掠路径、光栅扫描路径(均未示出))移动，以清洁太阳能跟踪器152A和152B的整个表面。一般而言，当ARC 166清洁太阳能跟踪器152A和152B的表面时，使太阳能跟踪器处于+10°与-10°之间的水平角度，并且优选地处于大致0°度的水平角度。在无风天气状况下在这种角度范围内，ARC 166可清洁太阳能电池板的表面，而不必担心由于微风或中速的风或由于太阳能跟踪器所定位的角度而掉落。应当注意，当安装太阳能跟踪器台152A和152B时，它们优选地在南北方向上定位，然而太阳能跟踪器台152A和152B的实际方向取决于安装时使用的仪器和校准。例如，太阳能跟踪器台152A和152B可被安装成使得对接站160面向磁北、真北或偏离这些方向中的一个，取决于在太阳能跟踪器安装期间使用的仪器以及如何对它们进行校准(或未校准)。

在图1中示出的实施方案中，对接站160、桥接器158以及多个停放站170和172各自由铁磁金属制成，所述铁磁金属诸如铁、钢、镀锌金属(即，涂覆有锌的金属)等。应当注意，一般而言，太阳能跟踪器152A和152B以及多个太阳能电池板154全部由诸如铝、塑料和玻璃等材料(换句话说，非铁磁的材料)制成。这是太阳能电池板的首选构造。然而，在所公开的技术的另一实施方案中，太阳能跟踪器的太阳能电池板可由铁磁材料(诸如不锈钢或镀锌钢)制成，而锚固表面(即，对接站、停放站和桥接器)由非铁磁材料制成。如下所述，ARC166配备有磁性臂(未示出)，用于将ARC 166与对接站160、桥接器158和多个停放站170和172中的任何一个磁性联接。磁性臂的磁性连接是强力的，并且如果接合，则可能会损坏多个太阳能电池板154。然而，因为太阳能电池板154和太阳能跟踪器152A和152B一般不是由磁性材料制成的，所以几乎不用担心磁性臂将接合在太阳能电池板154的表面上，因为磁性臂不会将ARC 166锚固在这些表面上。对接站160、桥接器158以及多个停放站170和172也可各自具有与太阳能跟踪器152A和152B所在的太阳能园区的中央处理器(未示出)的有线或无线连接。当ARC 166停放在对接站160、桥接器158或多个停放站170和172中的一个中时，ARC 166可能能够经由该连接将数据传递到中央处理器。

如图所示，多个停放站170定位在多个太阳能电池板154周围的各种位置处，使得无论ARC 166位于太阳能电池板154的表面上的什么位置，ARC 166始终足够靠近它可停放的位置，并且在恶劣天气的情况下快速地锚固，只需几秒钟。一般而言，在日光时数期间，太阳能跟踪器152A和152B跟随太阳在地平线上的移动并发电，并且在夜间时段期间，ARC 166在太阳能电池板154的表面上方移动，并且清洁表面的污垢、灰尘和碎屑以将太阳能电池板154的能量效率保持在最佳水平。太阳能跟踪器152A和152B可在包含多个太阳能跟踪器的太阳能园区(未示出)中，其中该太阳能园区通常位于远离可能会使太阳能电池板154的表面上蒙上阴影的自然结构(诸如，山和谷)和人造结构(诸如，高楼大厦和桥梁)的开放地区中。此类开放地区可能遭受恶劣天气的影响，并且特别是在沙漠地区，恶劣天气可能包括强风和狂风状况，包括速度达到140km/h甚至更高的龙卷风样风。此类风速可能导致在清洁循环期间ARC 166从太阳能电池板154上掉落，可能导致ARC 166从对接站160移出，并且可能导致ARC 166在太阳能电池板154的表面上跌落和翻倒，从而导致太阳能电池板和太阳能园区的其他元件损坏。ARC 166甚至可能被吹离太阳能电池板154的表面，由此导致对太阳能园区附近的工人或人员造成损害。如上面所提及，现有技术的解决方案未能成功地防止ARC在狂风和强风状况下(例如龙卷风样风速)下保持在其停放舱或停放站。

根据所公开的技术，并且如下面在图2A、图2B和图3中详细描述的，ARC 166配备有由强磁体制成的磁性臂，所述强磁体诸如稀土金属磁体或任何已知的稀土金属磁性材料。ARC 166可配备有无线收发器(未示出)，并且太阳能跟踪器152A和152B所在的太阳能园区可包括与天气信息中心联接的中央处理器(未示出)，和/或可包括诸如气压计、湿度计、风速计、温度计等气象仪，用于确定太阳能园区附近的天气状况。在清洁循环期间，当ARC 166在太阳能电池板154的表面上行进时，天气信息中心和/或气象仪连续监测太阳能园区附近的天气状况。可对预定的风速阈值或其他阈值恶劣天气指标(诸如，下雨、雷暴、下雪等)进行编程，使得如果天气信息中心和/或气象仪确定已达到此阈值，则向ARC 166发送信号以立即停止其清洁循环，并锚固且停放在对接站160、桥接器158或停放站170和172中的一个中，直到恶劣天气消退并且太阳能园区附近的确定的天气状况低于预定风速阈值或恶劣天气阈值为止。预定风速阈值可能是风速为100km/h、120km/h、140km/h或被认为强到足以潜在地导致ARC 166从太阳能电池板154的表面掉落和/或导致对太阳能电池板或周围地区的损坏的任何其他风速。因为所公开的技术适用于可自主地在太阳能电池板的表面上方移动的任何种类的自主式清洁机器人，所以预定的风速阈值和/或恶劣天气阈值是可特定于ARC的设计、大小、形状和重量的设计参数，并且可由本领域技术人员确定。上面提及的阈值还可能会随太阳能园区所在的物理和环境位置以及太阳能园区所经历的恶劣天气的种类而变化。ARC 166配备有编码器(未示出)和/或传感器(未示出)，用于确定其在太阳能电池板154的表面上的位置。当ARC 166由于恶劣天气而接收到停止清洁循环信号时，ARC 166中的处理器(未示出)或太阳能园区的中央处理器可确定用于锚固ARC 166直到恶劣天气过去为止的最靠近的停放位置。如上面所提及，锚固位置可包括对接站160、桥接器158以及停放站170和172。已知的最短路径算法可用于确定哪个锚固位置最靠近，以及ARC 166应当行进到哪里以到达最靠近的锚固站。一旦进入锚固站，ARC 166就使其磁性臂接合以将ARC 166与锚固站磁性联接。如上面所提及，太阳能跟踪器152A和152B上的所有可能的锚固站都是铁磁表面。由锚固表面与ARC 166之间的吸引力形成的磁性连接是足够的强力的，使得即使在严酷天气状况和高速的风下，ARC 166也保持停放并与锚固表面联接。例如，磁性连接可能是足够的强力的，使得需要15公斤力的水平力才能移开水平方向上的磁性连接。作为另一示例，需要等于ARC 166的重量加上另一12千克力的力的竖直力才能移开竖直方向上的磁性连接。当锚固时，因为也可经由磁性臂在ARC 166与锚固表面之间建立电连接，所以可对ARC 166的可再充电电池进行再充电。可使用由太阳能电池板162收集并存储在电池单元(未示出)中的能量来对ARC 166的可再充电电池进行再充电。一旦由天气信息中心和/或与太阳能园区联接的气象仪所指示的恶劣天气已经消退，则可向ARC 166提供来自中央处理器或其自身的处理器的恢复清洁循环信号。可存储ARC 166的先前位置，使得ARC 166可在其停止的地方恢复清洁太阳能电池板154的表面。

如上面所提及，包括对接站160、桥接器158以及停放站170和172的锚固表面可由任何铁磁材料制成或可由非铁磁材料制成，但是可包括至少一个永磁体。在所公开的技术的一个实施方案中，铁磁材料被制成为永磁性的，使得ARC 166仅需使其铁磁臂接合在锚固表面上就能进行停放和锚固。在所公开的技术的另一实施方案中，每个锚固站包括至少一个永磁体，其中ARC包括铁磁臂，该铁磁臂可被接合以将ARC与锚固表面的永磁体联接。在所公开的技术的另一实施方案中，锚固表面可由电磁材料制成，使得仅当将电流提供给锚固表面时，该锚固表面才呈现出强磁性。在该实施方案中，每个锚固表面与电源联接。当由于恶劣天气而向ARC 166提供停止清洁循环信号以停止清洁时，提供类似的信号以将电力发送到每个锚固表面，由此导致电磁效应出现并使每个锚固表面磁化。当向每个ARC提供恢复清洁信号时，将提供类似的信号以停止向每个锚固表面发送电力。在该实施方案中，可将永磁体添加到锚固表面，使得ARC可接合其铁磁臂。如上面所提及，在所公开的技术的另一实施方案中，太阳能电池板可由非磁性材料制成，而锚固表面可包括永磁体，并且ARC可包括可与锚固表面的磁体联接的铁磁臂。

现在参考图2A，图2A是根据所公开的技术的另一实施方案构造和操作的包括磁性停放臂的第一实施方案的自主清洁机器人的仰视图，所述自主清洁机器人大体用标号200表示。图2A示出了第一对接站202和ARC 204，它们分别基本上类似于已经更详细地示出的对接站160和ARC 166(图1)。ARC 204可具有塑料主体，或者可由其他材料(未示出)制成。ARC 204包括左驱动轮206A、右驱动轮206B、左直流(本文缩写为DC)驱动马达208A和右DC驱动马达208B。左驱动轮206A包括左轮编码器248A，而右驱动轮206B包括右轮编码器248B。左驱动带210A将左驱动轮206A联接至左DC驱动马达208A，使得左DC驱动马达208A可驱动左驱动轮206A。右驱动带210B将右驱动轮206B联接至右DC驱动马达208B，使得右DC驱动马达208B可驱动右驱动轮206B。左轮编码器248A和右轮编码器248B可被实施为接近传感器，并且可分别读取左驱动轮206A和右驱动轮206B中的每一个的转数。例如，左轮编码器248A和右轮编码器248B可对驱动轮或驱动带中的链节或肋的数量进行计数。在一个示例中，驱动轮可具有每转6个脉冲，每转12个脉冲或每转任何其他数量的脉冲，其中每个脉冲可由左轮编码器248A和右轮编码器248B计数和读取。因此，左轮编码器248A和右轮编码器248B可用于确定左驱动轮206A和右驱动轮206B的角度位置。轮子编码器与控制单元220(在下面解释)一起支持控制ARC 204在太阳能跟踪器的表面上方的转向以及线性运动。应当注意，左轮编码器248A和右轮编码器248B是任选的部件，并且可使用其他元件来实施。例如，左DC驱动马达208A和右DC驱动马达208B可能是具有使用霍尔效应的内置编码器的现成部件，由此消除了对诸如左轮驱动编码器248A和右轮驱动编码器248B等额外编码器的需要。与其中编码器和DC马达分开的实施方案相比，此类具有内置霍尔效应编码器的DC驱动马达可具有更简单的构造和更高的分辨率。另外，霍尔效应编码器不受灰尘和碎屑的影响，并且因此是ARC中设计用于移除灰尘、污垢和碎屑的编码器的适当选择。

ARC 204还包括清洁滚筒212。多个翅片(例如多个微纤维翅片214)与清洁滚筒212联接，以清洁太阳能跟踪器台的表面。通过在太阳能跟踪器台的太阳能电池板的表面上产生定向空气流或流，多个微纤维翅片214用于将污垢推离太阳能跟踪器台的表面。定向空气流使得多个微纤维翅片214施加在太阳能电池板的表面上的压力小于0.1g/cm

另外，ARC 204包括至少一个边缘传感器，诸如接近传感器，用于识别和确定太阳能跟踪器台的边缘。在一个示例中，如图2A中所示，ARC 204包括五个接近传感器230A至230E，然而这仅是示例，并且可使用任何数量的接近传感器。由于使用自主清洁机器人清洁太阳能跟踪器台的一般灰尘状况，边缘传感器或接近传感器可被优选地实施为超声波接近传感器，然而也可使用其他类型的传感器，诸如IR传感器、电容传感器等。如上面所提及，接近传感器与控制单元220一起使用，以防止ARC 204从太阳能跟踪器台的侧面掉落，并且还用于允许ARC 204沿着太阳能跟踪器台的边缘精确地移动。ARC 204沿着线A-A的横截面图在下面示出并且在图2B中解释。

图2A还示出了第一对接站202的部件，包括多个锚固元件238和物理屏障244。如下所述，物理屏障244可具体地定位在第一对接站202的北侧(在北半球安装中)，以在清洁过程开始时用于校准电子陀螺仪222。在南半球安装中，物理屏障可定位在对接站的南侧。多个锚固元件238基本上类似于多个锚固元件164(图1)。锚固元件用于对ARC 204的可再充电电源228进行锚固和再充电。多个锚固元件238中的每一个包括：导电条242，所述导电条可由导电金属(诸如，不锈钢合金316或其他合金)制成；以及多个支撑元件240，所述多个支撑元件联接在每个导电条的端部处。导电条242用于在第一对接站202的东侧或西侧对ARC进行锚固和充电。在所公开的技术的一个实施方案中，第一对接站202可在对接站的东侧和西侧两者上包括多个锚固元件。支撑元件240是挠性的，其中每个支撑元件240包括弹簧(未示出)以确保适当的导电性来对可再充电电源228进行再充电。如上面所提及，ARC 204包括多个再充电连接器232，用于将ARC 204与导电条242联接。多个再充电连接器232与可再充电电源228联接。同样如上面所提及，第一对接站202可包括物理屏障244，该物理屏障可被实施为竖直壁，用于在ARC 204移入第一对接站202时使其停止。物理屏障244也可用于至少6轴线运动传感器246的校准过程，特别是用于校准电子陀螺仪222。

如上面所提及，多个锚固元件238和多个再充电连接器232是任选的元件。如图2A中所示，ARC 204还包括具有磁性端件252的停放臂250、停放臂DC齿轮马达254、停放臂轴253、停放马达支撑件255和停放轴支撑件256。这些元件(250、252、253、254、255和256)一起可称为锚固机构。停放臂轴253与停放臂250联接，其中一端与停放轴支撑件256联接，而另一端与停放臂DC齿轮马达254联接。如图2A中所示，停放轴支撑件256和停放马达支撑件255与ARC 204的框架联接。停放臂DC齿轮马达254经由停放臂轴253旋转停放臂250。磁性端件252可制造为稀土金属磁体，诸如钕磁体或钐钴磁体，或者由稀土金属磁性材料制成，然而可使用用于制造永磁体的其他材料来制造磁性端件252。

停放臂DC齿轮马达254将停放臂轴253旋转90°，从而使停放臂250能够处于水平(脱离)或竖直(接合)两个位置中的一个。在停放臂250的水平位置，ARC 204可清洁太阳能电池板的表面。在停放臂250的竖直位置，ARC 204可与对接舱、桥接器或停放站磁性联接，如上面在1中所示出和描述的。在竖直位置，ARC 204无法移动，并且如下面在图3中更加详细地示出的，停放臂250稍长于回转轮226的竖直距离，由此将回转轮226抬离锚固表面的表面并防止ARC 204在停放和锚固时到处移动。作为示例，停放臂DC齿轮马达254可具有5或6的RPM(每分钟转数)，这意味着在约10秒内转完整一圈或在约2.5秒内转90度。在该示例中，停放臂250可在几秒钟内快速接合和脱离。其他RPM也是可能的，并且是设计选择的问题。此外，停放臂DC齿轮马达254的扭矩可约为30kg/cm，以确保停放臂250与锚固表面之间强大而快速的磁性联接，然而其他扭矩也是可能的，并且是取决于ARC 204的设计考虑和因素的设计选择。使用RPM和扭矩的上述示例，如图2A中示出的使用稀土金属磁体作为磁性端件252的ARC 204可强大地与锚固表面联接，并且即使在快至140km/h的风力状况下也可牢固地停放和锚固。如上面所提及，如果ARC 204需要在更快的风速下进行牢固的联接，则可使用更强大或更大型的磁体作为磁性端件252。图2A中的由如图2A中示出的停放臂250实施的锚固机构仅是用于将ARC 204锚固至锚固表面的磁性锚固机构的一个示例。所公开的技术的停放臂的其他实施方案也是可能的，诸如电子活塞配置、蜗轮配置、致动器配置、螺线管配置、液压活塞或液压马达配置、气动压缩机配置和气动活塞配置。这些配置中的每一个可包括臂和用于使臂在磁性接合位置与磁性脱离位置之间移动的驱动机构。各种驱动机构可包括驱动马达、电子活塞、蜗轮、致动器、螺线管、液压活塞、液压马达、气动压缩机和气动活塞中的至少一个。应当注意，驱动机构和锚固机构的其他配置也是可能的，并且是设计选择的问题。作为另一示例，下面分别在图4和图5中更详细地描述了电子活塞配置和蜗轮配置，然而如上面所提及，其他配置也是可能的。

停放臂轴253可具有圆形横截面或正方形横截面。正方形横截面可能是更可取的，因为它会导致更大的扭矩，尤其是当需要使磁性端件252从锚固表面脱离时。如图所示，停放臂250可由塑料、另一种有色金属材料或任何其他非磁性材料制成，例如出于成本效益的目的，仅使磁性端件252被制作为永磁体。如图2A中示出的停放臂250的配置仅作为示例。如所示出的停放臂250在ARC 204内居中地定位在左驱动轮206A与右驱动轮206B之间，而且与多个微纤维翅片214保持一定距离。然而，停放臂250可放置在ARC 204的底侧上的任何位置，这样不会干扰多个微纤维翅片214的清洁功能，并且不限于如图2A中所示出的定位。另外，如图2A中所示，停放臂DC齿轮马达254和停放臂轴253经由停放轴支撑件256和停放马达支撑件255与ARC 204的框架(未标记)联接。用于将停放臂DC齿轮马达254联接至ARC 204的框架的其他配置也是可能的，并且所示出的仅是非限制性示例。

现在参考图2B，其为根据所公开的技术的另一实施方案构造和操作的图2A的自主清洁机器人沿线A-A的侧视图，所述自主清洁机器人大体用标号260表示。示出了图2B中的所有元件和零件，并且除了少数几个之外，已经都在上面的图2A中进行解释。因此，在图2B中，对于图2A中示出的相同元件使用相同的附图标记。图2B另外示出了弹簧264，该弹簧支撑支撑元件240，从而使支撑元件240和导电条242有弹性和挠性。另外示出的是角形扁平元件262，其邻近清洁滚筒212定位，用于通过增加由多个微纤维翅片214产生的定向空气流的强度来改善清洁过程。角形扁平元件262通过将由多个微纤维翅片214产生的空气流向前引导并因此吸收在清洁滚筒212旋转多个微纤维翅片214时可能向后飞的灰尘颗粒中的一些来改善清洁过程。角形扁平元件262使多个微纤维翅片214的定向空气流有力且强力，并且由此减小了对太阳能电池板的抗反射涂层的冲击和压力。如上面所提及，多个锚固元件238(图2A)是任选的，并且因此支撑支撑元件240的弹簧264以及导电条242是任选的部件。

虽然如上面所提及，示出了停放臂轴270(类似于图2A中的停放臂轴253)具有圆形横截面，但是其也可具有正方形或甚至矩形横截面。停放臂轴270将停放臂272、272'(类似于图2A中的停放臂250)与磁性端件274、274'(类似于磁性端件252)联接。示出了该停放臂与停放臂272和磁性端件274一样处于竖直、磁性接合位置，并且还与停放臂272'和磁性端件274'一样处于水平、磁性脱离位置。在水平位置(使用虚线示出)，磁性端件274'未与铁磁锚固表面276磁性接合，并且因此多个微纤维翅片214可旋转并执行太阳能电池板表面的清洁功能。在竖直位置(如图所示)，磁性端件274与铁磁锚固表面276磁性联接并与其接合，由此将ARC 204与铁磁锚固表面276牢固地联接。图2B中还示出了由停放臂的停放臂轴270进行的从竖直位置到水平位置的90°移动。

应当注意，在竖直位置，磁性端件274可将铁磁锚固表面276与控制单元220电联接。例如，磁性端件274可包括将其与控制单元220联接的电线连接(未示出)。在这个方面，一旦与铁磁锚固表面276建立了磁性联接，也就建立了电联接。因此，当停放臂272磁性接合时，电荷和电流可传递至ARC 204的可再充电电池。

现在参看图3，其为根据所公开的技术的另一实施方案构造和操作的包括在各种位置的磁性停放臂的自主清洁机器人的侧视图的集合，所述自主清洁机器人大体用标号300表示。第一侧视图302A示出了具有与铁磁锚固表面(未标记)接合的停放臂306的ARC312。停放臂306与停放臂轴304联接，所述停放臂轴可使停放臂306在竖直位置与水平位置之间旋转。ARC 312的大多数元件未标记，以便不使图3混乱，然而图3示出了回转轮308。如上面所提及，第一侧视图302A示出了具有在竖直位置的停放臂306的ARC 312。停放臂306稍长于回转轮308的直径，使得当停放臂306在竖直位置时，回转轮308会稍微从其到处移动和操纵时通常会触碰的太阳能电池板的表面或锚固表面抬离。如图所示，线310A示出了回转轮308可在其上旋转的平面，而线310B示出了停放臂306在接合时停靠在其上的平面。线310B稍低于线310A，由此示出了当接合停放臂306时，回转轮会稍微从锚固表面(未示出)的表面抬离。在线310A与线310B之间的距离可小到3毫米。其他距离也是可能的，但是原则上，当停放臂306接合时，在停放臂306将使ARC 312磁性联接至锚固表面时，应当防止回转轮308旋转并导致ARC 312到处移动。这也确保了停放臂306与铁磁锚固表面之间的良好且牢固的磁性连接。

第二侧视图302B示出了停放臂306从铁磁锚固表面脱离了一半的ARC 312。在该视图中，停放臂轴304正处于将停放臂306旋转到水平位置的过程中。第三侧视图302C示出了停放臂306从铁磁锚固表面完全脱离的ARC 312。回转轮现在触碰磁性锚固表面，并且可将ARC 312移回到太阳能电池板(未示出)的表面上。

现在参考图4，其为根据所公开的技术的另一实施方案构造和操作的与自主清洁机器人一起使用的磁性停放臂的第二实施方案的侧视图，所述磁性停放臂大体用标号350表示。磁性停放臂350被示出为可在两个位置之间移动的电子活塞或致动器，所述两个位置即磁性脱离位置(如图所示)和磁性接合位置(未示出)。磁性停放臂350包括致动器352，所述致动器也可被实施为电子活塞。致动器352包括延伸部356，所述延伸部在箭头362的方向上移动，以使其与铁磁锚固表面364接合和脱离。与延伸部356联接的是非磁性板358，所述非磁性板包括两个磁性端件360。当致动器352在箭头362的方向上将延伸部356朝向锚固表面延伸以使得磁性端件360触碰铁磁锚固表面364时，磁性端件360可与铁磁锚固表面364联接。如上面所提及，非磁性板358可包括至少一个磁性端件(未示出)。另外，从延伸部延伸的板可由铁磁材料(未示出)制成，其中磁性端件(作为永磁体)被并入锚固表面(未示出)中。

致动器352与ARC(未示出)的主框架354联接。多个电线366将致动器352与ARC的电源电联接。致动器352基于经由多个电线366提供的电流而在箭头362的方向上上下移动延伸部356。当ARC由于恶劣天气或强风状况而要锚固时，就会从中央处理器或控制单元向ARC提供锚固信号，以找到最靠近的锚固表面。一旦将ARC定位在最靠近的锚固表面上，就经由多个电线366施加电流，以通过启用致动器352来接合磁性停放臂350。延伸部356可在若干秒内延伸。可经由多个电线366施加第二电流，以通过在相反方向上再次启用致动器352来使磁性停放臂350脱离。致动器352可与ARC的任何坚固区段或部分联接，而不必只与主框架354联接。

现在参考图5，其为根据所公开的技术的另一实施方案构造和操作的与自主清洁机器人一起使用的磁性停放臂的第三实施方案的侧视图，所述磁性停放臂大体用标号380表示。磁性停放臂380被示出为可在两个位置之间移动的蜗轮，所述两个位置即磁性脱离位置(如图所示)和磁性接合位置(未示出)。磁性停放臂380包括螺栓394、螺母轮388、螺栓止动件396、导向槽398、导向销400、螺栓壳体408、非磁性板402、两个磁性端件404、蜗轮驱动马达382、驱动轮386和驱动带392。蜗轮驱动马达382和螺栓壳体408两者与ARC(未示出)的主框架384联接，以支撑磁性停放臂380。蜗轮驱动马达382包括轴(未标记)，该轴联接至驱动轮386，并且可在两个方向上旋转驱动轮386，如由箭头390所示。蜗轮驱动马达382可被实施为DC驱动马达。驱动带392联接在驱动轮386与螺母轮388之间。当驱动轮386旋转时，驱动带392致使螺母轮388也旋转。螺母轮388的旋转致使螺栓394根据蜗轮驱动马达386的旋转方向而顺时针或逆时针旋转，由此使螺栓394和非磁性板402在箭头410的方向上移动。在一个方向(例如，顺时针方向)上，螺母轮388的旋转致使非磁性板402移动得更靠近铁磁锚固表面406，并且在相反方向(例如，逆时针方向)上，螺母轮388的旋转致使非磁性板402移动得更远离铁磁锚固表面406。螺栓止动件396防止螺栓394旋转超出螺母轮388的上端(未标记)。导向槽398使导向销400能够在箭头410的方向上上下移动。导向销400与螺栓394联接，并且导向槽是螺栓壳体408的一部分。导向销400和导向槽398确保螺栓394在垂直于铁磁锚固表面406的上表面(未标记)的方向上朝向铁磁锚固表面406移动，并且从所述铁磁锚固表面移动离开。磁性停放臂350(图4)和380仅是可在所公开的技术中使用的锚固机构的两个示例。可使用其他驱动机构来实施如以上在图2A、图4和图5中所示的磁性停放臂，所述其他驱动机构包括致动器、螺线管、液压活塞、液压马达、气动压缩机和气动活塞。而且，如上面所提及，用于驱动机构和锚固机构的其他配置也是可能的，并且是设计选择的问题。

如上文在图4中所描述，当ARC(未示出)接收到停放或对接命令时，ARC的处理器(未示出)确定最靠近的锚固表面，并且然后通过向ARC的驱动马达提供信号以将其移动到最靠近的锚固表面来选择ARC应当锚固于的锚固表面。一旦定位在锚固表面上，处理器就向蜗轮驱动马达382发送信号以进行旋转，由此旋转驱动轮386、驱动带392和螺母轮388，以使螺栓394朝着铁磁锚固表面406移动，使得磁性端件404可与铁磁锚固表面406磁性接合。当恶劣天气或有风状况过去时，处理器向蜗轮驱动马达382发送另一信号以在相反方向上进行旋转，由此使磁性端件404与铁磁锚固表面406脱离，使得ARC可继续其清洁循环。如上面所提及，在磁性端件404与铁磁锚固表面406之间的磁性联接也可形成电连接，使得当接合磁性停放臂380时可对ARC的可再充电电池或电源(未示出)再充电。

已经使用如图2A、图2B和图3中描绘的自主清洁机器人的示例以及如图1中示出的太阳能跟踪器描述了关于上述将清洁机器人磁性停放和锚固在太阳能跟踪器上的系统和方法的公开技术。然而，所公开的技术不限于该特定ARC，并且可与任何清洁型机器人一起使用以清洁在恶劣天气期间可能需要对接和锚固的太阳能电池板的表面。ARC可包括至少一种用于清洁太阳能电池板的表面得已知的清洁机构。例如，ARC可使用水、清洁剂或液体清洁太阳能电池板的表面，或者可使用真空、刷子、微纤维翅片、定向空气流、加压气流、至少一个擦拭器等在不用水的情况下(即无水地)清洁太阳能电池板的表面。另外，即使使用可根据太阳的位置改变角度的太阳能跟踪器的示例示出了所公开的技术，所公开的技术也可用于具有固定角度太阳能电池板(例如，与水平方向的固定角度至多约10度至15度的太阳能电池板)的太阳能园区。在具有固定角度太阳能电池板的太阳能园区中使用所公开的技术的情况下，可沿着太阳能电池板的长度定位对接站或停放站，使得ARC可对接和/或停放在这些站中的任何一个中。另外，当进行磁性连接时，每个对接站或停放站可被实施以形成电连接，由此使ARC能够为其电源充电。此外，如上面所提及，所公开的技术涉及在ARC与对接站、停放舱、桥接器或锚固表面之间形成磁性联接。永磁体可存在于ARC上，其中锚固表面是铁磁的，反之亦然，所述磁体可存在于锚固表面上，其中ARC上的元件是铁磁的，可与锚固表面联接。上面示出了用于将ARC磁性联接至锚固表面的停放臂的三个示例(图2A中的停放臂250、图4中的磁性停放臂350和图5中的磁性停放臂380)，然而其他设计、配置和机构也是可能的。还应当注意，所公开的技术中描述的磁性联接不仅可在太阳能园区附近出现恶劣天气时使用，而且还可在ARC结束其清洁循环并在其对接和停放在其对接站中时定期使用。因此，所公开的技术的磁性联接用于锚固ARC，无论它刚刚结束清洁循环还是在清洁循环期间，因为恶劣天气需要停止清洁循环。

本领域的技术人员将了解，所公开的技术不限于上文已经具体地示出和描述的技术。而是，所公开的技术的范围仅由以下权利要求书限定。