一种适用于光伏板运维的智能清扫机器人

技术领域

本发明涉及光伏板运维技术领域，具体为一种适用于光伏板运维的智能清扫机器人。

背景技术

光伏太阳能板，一种靠着吸收太阳能而转化为电能来进行发电的新能源设备，其的清洁程度高低同时也决定了发电量的大小，因此，在新能源光伏行业中，保持光伏太阳能板的清洁度是至关重要，适度的清洗，可保证发电量；

纵观光伏组件清洗行业，目前常采用的光伏太阳能板清洗方式，主要有：人工纯手工清洗、人工用工具清洗、机械化清洗车清洗、清洁机器人清洗这几种方式，针对光伏板放置区域以及数量的限制，其中清洁机器人的发展前景较好，光伏板清洁机器人主要分为挂式机器人、履带式机器人、小型清扫机器人、龙门式机器人和无人机式机器人；

其中挂式机器人挂在光伏板边缘，但容易受到光伏板对接处不平整的限制，造成挂式机器人卡接，同时挂式机器人整体安装较为繁琐，但整体清洗效率较高；

履带式机器人和小型清扫机器人主要依靠摩擦力在面板上工作，但由于部分光伏板倾斜角度较大，加上光伏板板面本身摩擦力较小，因此二者在清洗过程中容易出现打滑掉落风险，而且整体清扫效率低下，优点是能不受光伏板边缘的限制直接清扫，整体安装较为方便；

龙门式机器人整体工作效率高，适应性可控，但由于其结构的限制，无法在楼顶等小范围区域内光伏板的清理，但基于光伏板发展，发展空间较大；

无人机式清洗，由于无人机整体较为灵活，适用于定点小范围的清洗，不宜在大规模光伏板群中使用，同时受到无人机电池电量的限制，工作时长短；

基于上述多种光伏板清洗机器人的优缺点，为此我们提出一种适用于光伏板运维的智能清扫机器人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于光伏板运维的智能清扫机器人，以解决上述背景技术中提出的光伏板智能清扫机器人清理效率低下以及清洗耗水量大问题；

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于光伏板运维的智能清扫机器人，包括活动架，所述活动架的顶部通过轴承转动连接有伸缩架，且位于伸缩架的底部通过螺栓固定有稳定夹板，所述稳定夹板上滚动连接有罩壳；

所述罩壳的两侧内壁通过轴承活动连接有第一转轴，且位于第一转轴外壁套设固定有毛刷筒，所述罩壳的顶部内壁通过螺栓固定有存料箱，且位于存料箱的顶部滑动连接有滑块，所述罩壳的一侧内壁活动连接有第一螺纹齿柱，且位于第一螺纹齿柱的一端贯穿滑块并与罩壳的一侧活动连接，所述第一螺纹齿柱与第一转轴通过齿链相连接，所述滑块的顶部滑动连接有齿板，所述滑块上且位于齿板的顶部安装有传动齿，所述罩壳的一侧内壁通过轴承活动连接有滑柱，且位于滑柱的一端贯穿传动齿并与传动齿滑动连接，所述传动齿的一侧与齿板啮合连接；

所述罩壳的一侧内壁活动连接有第二螺纹齿柱，所述第二螺纹齿柱一侧与第一螺纹齿柱啮合连接，所述第二螺纹齿柱上套设有螺纹块，且螺纹块一侧安装有活动杆，所述存料箱的一侧开设有存料槽，且位于存料槽内滑动连接有吸水海绵，所述活动杆的一侧通过螺栓与吸水海绵的一侧相固定，所述齿板的一侧与活动杆一侧相固定。

进一步的，所述罩壳内壁安装有进出水机构，所述进出水机构包括接液壳、刮板、出水箱和导液管，所述罩壳的顶部内壁通过螺栓固定有接液壳，且位于接液壳内安装有刮板，所述接液壳内壁固定有出水箱，且位于出水箱内壁通过螺栓对称固定有伸缩套筒，所述出水箱内滑动连接有活塞板，所述伸缩套筒的一端与活塞板的一侧相固定，所述出水箱的一侧均匀连通有导液管，所述接液壳一侧安装有第二转轴，且位于第二转轴的一端贯穿出水箱一侧并通过轴承与出水箱内壁活动连接，所述第二转轴上均匀套设固定有凸轮。

进一步的，所述第二转轴位于接液壳外壁一侧通过齿链与滑柱相连接，所述刮板的一侧与毛刷筒一侧相抵接，所述罩壳的一侧通过螺栓固定有光敏传感器，且位于罩壳的另一侧安装有油液颗粒检测传感器。

进一步的，所述活动架的顶部两侧通过螺栓对称固定有吊装机构，且位于吊装机构的一侧通过钢丝与罩壳的两侧对应连接，所述罩壳的一侧安装有限位扣，所述接液壳的一侧连通有进液管，所述出水箱的一侧连通有进液管。

进一步的，所述活动架的顶部一侧通过螺栓固定有控制箱，且位于控制箱内安装有控制器，所述控制箱内且位于控制器底部设置有滤罩，所述滤罩内安装有滤筒，所述接液壳一侧进液管一端分别贯穿控制箱和滤罩并与滤筒相连通，所述滤筒的一侧连通有清洗口，所述控制箱的底部内壁通过螺栓固定有第一水泵，且位于第一水泵的进水端与滤罩底部相连通，所述第一水泵出水端连通有出液管。

进一步的，所述活动架的一侧通过螺栓固定有存水箱，且位于存水箱内通过螺栓固定有第二水泵，所述第二水泵的出水端与出水箱一侧进液管相连通，所述出液管的一端与水箱一侧相连接，所述存水箱内安装有水位监测传感器。

所述控制器包括数据反馈模块、数据采集模块、执行模块和监测标记模块，其中，数据采集模块包括光伏板复合信息采集和水箱耗水量信息采集，光伏板复合信息包括光伏板倾斜角度值、单排光伏板长度值、光伏板板面单位面积存灰量值，水箱耗水量信息包括单位时间内水箱内存水消耗值；

进一步的，执行模块包括数据采集模块采集信息的获取及处理，包括两侧吊装机构和第一转轴的控制；数据反馈模块用于将执行模块处理数据采集模块信息和监测标记模块信息传送至外部计算机中，用于接收外部计算机下达的行走路径信号，并反馈至执行模块中；监测标记模块用于对油液颗粒检测传感器采集到的粒径范围大于等于25mm的斑点进行标记处理，并将标记信号发送至执行模块中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过在活动架上安装两侧角度可以自由调节的罩壳，并通过罩壳内转动设置的毛刷筒对光伏板顶面进行清洁刷洗，同时设置在毛刷筒一侧的接液壳一侧伸出刮板，不断将吸附在毛刷筒上带有灰尘杂质的污水收集至接液壳中，并同接液壳一端连接的进液管将污水输送至控制箱内安装的滤筒中，经过滤筒的过滤以及第一水泵的加压，再将处理干净的液体通过出液管排入存水箱中循环使用，通过对光伏板清洗废水进行收取并循环使用，节约用水的同时延长了整个光伏板运维智能清扫机器人工作时间，无需频繁上水操作，提高了光伏板运维的智能清扫机器人整体工作效率；

2、本发明中，通过在毛刷筒一侧存料箱中放置吸水海绵，在第一转轴转动带动毛刷筒转动时，第一螺纹齿柱转动带动两侧第二螺纹齿柱转动，从而带动活动杆在第二螺纹齿柱上运动，而活动板活动同时将存料槽内吸水海绵抽出，使得吸水海绵运动的同时对光伏板上存有的积水进行抹除处理，避免经过毛刷筒刷洗后光伏板表面存有积水，处理不及时，容易导致光伏板出现二次污染问题；

3、本发明中，通过控制器接收计算水位监测传感器采集到了的存水箱带水量变化数据，与整个光伏板运维智能清扫机器人行走里程以及单排光伏板长度值的比对，从而确定存水箱中的清洗液体是否可以准确的清洗完一整排的光伏板，从而实现整个光伏板运维智能清扫机器人最优行进路径的规划，提高整个光伏板运维智能清扫机器人工作效率。

附图说明

图1为本发明的适用于光伏板运维的智能清扫机器人整体结构示意图；

图2为本发明的控制箱与存水箱剖面结构示意图；

图3为本发明的部分罩壳俯视剖面结构连接示意图；

图4为本发明的进出水机构与毛刷筒连接结构示意图；

图5为本发明的存料箱与吸水海绵部分连接结构示意图；

图6为本发明的光伏板运维的智能清扫机器人控制系统框图。

图中：1、活动架；2、吊装机构；3、控制箱；4、存水箱；5、出液管；6、伸缩架；7、罩壳；8、稳定夹板；9、限位扣；10、进液管；11、控制器；12、滤罩；13、滤筒；14、第一水泵；15、清洗口；16、第二水泵；17、水位监测传感器；18、光敏传感器；19、第一转轴；20、毛刷筒；21、进出水机构；211、接液壳；212、刮板；213、出水箱；214、第二转轴；215、凸轮；216、伸缩套筒；217、活塞板；218、导液管；22、第一螺纹齿柱；23、存料箱；24、滑块；25、存料槽；26、齿板；27、滑柱；28、传动齿；29、第二螺纹齿柱；30、活动杆；31、吸水海绵；32、油液颗粒检测传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：

实施例1：

本发明适用于光伏板运维的智能清扫机器人以龙门架为主体，采用清洗设备吊装，适用于大规模光伏板群清洗，同时可以远程操控以及自动补给清洗液，整体适用性较高，具体操作时，如图1所示，位于活动架1的顶部两侧通过螺栓对称固定有吊装机构2，同时位于活动架1中间部位转动连接有伸缩架6，且伸缩架6底部加装有稳定夹板8，位于稳定夹板8的两侧设置有滚轮并与罩壳7的两侧相卡接，而吊装机构2通过钢丝绳与罩壳7的顶部两侧连接，伸缩架6以及稳定夹板8的设置保证了吊装机构2在对罩壳7拉动时，罩壳7整体保持稳定，同时也防止外界环境对清洗过程中罩壳7的影响；

整个罩壳7的一侧安装有限位扣9，限位扣9用于罩壳7与光伏板一侧的定位，帮助光伏板运维的智能清扫机器人快速将罩壳7移动至光伏板上，如图3所示，整个罩壳7内活动连接有第一转轴19，而位于第一转轴19上套设固定有毛刷筒20，毛刷筒20的设置主要用于对光伏板表面灰尘的清理，同时位于罩壳7顶部内壁上固定有进出水机构21，如图4所示，整个接液壳211的一侧通过螺栓固定有刮板212，刮板212的一侧抵接在毛刷筒20上，无论是毛刷筒20正转还是反转，刮板212都可以很好的起到液体导向作用，用于将毛刷筒20上沾有灰尘的污水导入接液壳211中，又因为光伏板与地面之间存在一定角度，为此如图2所示，接液壳211内存有的污水会流向罩壳7的一侧，为此在接液壳211的一侧连通进液管10，用于将污水排入到控制箱3内，整个罩壳7的顶部内壁还固定有存料箱23，存料箱23内设置有存料槽25，如图5所示，存料槽25的一侧也与接液壳211连通，在整个存料槽25内吸水海绵31的移动挤压过程，也会将积水挤入接液壳211中，整个进液管10的一端与控制箱3内滤罩12中滤筒13一侧连接，污水直接进入到滤筒13中过滤处理，而滤筒13的一侧设置有清洗口15，方便后期对整个滤筒13的更换以及清洗，经过滤筒13的过滤后液体又会顺着滤罩12进入到第一水泵14中，并通过第一水泵14将液体顺着出液管5泵入活动架1另一侧存水箱4中保存使用；

而整个存水箱4内设置有第二水泵16，不断将清洗液从水箱中泵入进液管10中，而第二水泵16一侧连通的进液管10一端与罩壳7内出水箱213的一侧连通，最终通过出水箱213一侧的导液管218将清洗液体送至毛刷筒20上，完成整个清洗液的循环使用，避免了水资源的浪费，同时延长了光伏板运维的智能清扫机器人整体工作时间，整个存水箱4内还设置有水位监测传感器17，用于实时监测存水箱4内清洗液的质量变化，并反馈至控制箱3中设置的控制器11中。

实施例2：

由于整个毛刷筒20带有清洗液对整个光伏板旋转清洗，因此在光伏板清洗后避免会存有积水，若此时空气灰尘量较大，就会重新粘连在清洗后的光伏板表面，为此需要及时处理毛刷筒20清洗后带有积水的光伏板表面，为此罩壳7顶部内壁且位于毛刷筒20的一侧设置有存料箱23，且位于存料箱23顶部滑动连接有滑块24，第一转轴19与第一螺纹齿柱22的一侧通过齿链连接，使得毛刷筒20转动时，第一螺纹齿柱22上的滑块24在存料箱23顶部左右移动，而整个滑块24上滑动连接有齿板26，且位于齿板26的顶部活动连接有传动齿28，传动齿28与齿板26啮合连接，传动齿28上滑动连接有滑柱27，滑块24的移动会同时带动传动齿28和齿板26移动，而位于罩壳7内还对称设置有第二螺纹齿柱29，且位于第二螺纹齿柱29上螺纹连接有螺纹块，第二螺纹齿柱29转动可以带动且螺纹块移动，螺纹块的上设置有活动杆30，而整个齿板26的一侧卡接在活动杆30上，且与活动杆30滑动连接，同时活动杆30的底部与存料槽25内安装的吸水海绵31一侧连接，如图3所示，第一螺纹齿柱22与第二螺纹齿柱29啮合传动，当活动杆30向一侧运动时就会将吸水海绵31从存料槽25内抽出，吸水海绵31较为蓬松，从存料槽25内伸出后就会扩展开，并接触到光伏板的顶部，将光伏板表面存有的积水吸收并完成光伏板的二次清理；

由于活动杆30带动齿板26移动造成带有传动齿28的滑柱27转动，而位于滑柱27的一端与出水箱213一侧延伸出来的第二转轴214相连接，从而实现整个第二转轴214的转动，而整个出水箱213内滑动连接有活塞板217，且位于活塞板217的一侧安装有伸缩套筒216，伸缩套筒216内安装有弹簧，整个第二转轴214位于出水箱213内均匀安装有凸轮215，在第二转轴214转动后就会带动活塞板217在出水箱213内前后移动，完成对出水箱213内存有的清洗液按压作用，使得清洗液能够间断式的从导液管218一侧喷出。

实施例3：

整个罩壳7前端安装有油液颗粒检测传感器32，用于对光伏板单位面积灰尘颗粒数进行测量，对光伏发电数据采集，通过负载电流、电压得出积灰量电池板发电量的关系：光伏板表面积灰量一般在1～8g/㎡之间，发电效率一般会降低5％～25％；随着积灰量的增多，光伏板发电效率会明显下降，并呈近似的指数变化，当整个光伏板表面积灰量小于1g/㎡且不存在粒径范围大于等于25mm的斑点，此时油液颗粒检测传感器32将采集信号发送至控制器11中，经过控制器11处理后控制吊装机构2，使得整个罩壳7上抬脱离接触光伏板表面，同时动力设备停止对毛刷筒20的转动，从而提高光伏板运维的智能清扫机器人清扫速率；

位于罩壳7后端安装有光敏传感器18，用于对清理后的光伏板表面进行探测，通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异，利用这种性质，可对检测物体表面存在的颜色差异进行检测，并将检测信号发送至控制器11中，再通过控制器11上信号反馈模块传送至远端计算机中，通过计算机计算比对，并对光伏板存在异常颜色区域进行标记，通常光伏板板面颜色排布较为规律，而当板面存在未清除的鸟粪以及其他粘连物或者光伏板损坏时，毛刷筒20若没将此类物质清除，后期的标记工作也可以提醒工作人员进行精准化区域检测；

同时由于单排光伏板与地面之间倾斜角存在差异，防止罩壳7触碰到光伏板，为此每排光伏板清洗结束后还需要重新调节整个罩壳7两侧角度，而在对于整个运维的智能清扫机器人行走完单排光伏板时，位于存水箱4上的水位监测传感器17都会将水箱损耗水量值进行测量，并将存水箱4液体损耗数值发送至控制器11中，再通过控制初步计算单位时间内存水箱4耗水值发送至数据反馈模块中，最终输送至外部计算机中，通过计算机计算比对，从而下达单排光伏板清洗结束是否进行下一排光伏板清洗信号，或者下达补水信号，防止运维智能清扫机器人在单排光伏板清洗过程中出现缺水问题，导致重新回程补水，从而行进路程增加，影响整个光伏板清洗效率。

以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。