太阳能模块清洁器的制作方法

光伏(PV)电池(常被称为太阳能电池)是熟知的将太阳辐射直接转换为电能的装置。一般来讲，使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结，从而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板块体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区域和n掺杂区域，从而使掺杂区域之间生成电压差。将掺杂区域连接至太阳能电池上的导电区域，以将电流从电池引导至外部电路。太阳能电池可电耦接在一起(例如，串联)以形成太阳能(或PV)模块。

在本领域中，光伏模块可收集灰尘、污物或其他颗粒，这些可阻挡一定量的太阳辐射，从而可最终减少光伏模块所产生的能量。

技术实现要素：

根据一个实施例，光伏(PV)模块清洁系统可包括被配置为清洁多个光伏模块的机器人清洁装置。支持系统可被配置为将第一计量填充量的液体提供给由机器人清洁装置承载的贮存器。第一计量填充量可基于多个光伏模块的污染水平。

在一些配置中，支持系统可被进一步配置为接收贮存器中剩余液体量的指示，其中该指示表示污染水平，并且基于该指示确定提供给贮存器的第一计量填充量的液体。

在一些配置中，支持系统可被进一步配置为将第二计量填充量的液体提供给贮存器，其中第一计量填充量不同于第二计量填充量。

在一些配置中，第一计量填充量小于贮存器的容量。

在一些配置中，机器人清洁装置可被进一步配置为将每单位面积基本恒定量的液体施加至多个光伏模块。

在一些配置中，为了施加每单位面积基本恒定量的液体，机器人清洁装置可被配置为调整沿着多个光伏模块行进的速度。

在一些配置中，机器人清洁装置可被进一步配置为提供已经清洁了该多个光伏模块中的哪些光伏模块的指示。

在一些配置中，机器人清洁装置可被进一步配置为沿着多个光伏模块的第一排以第一方向行进直至到达该第一排末端；在以与第一方向相反的第二方向行进时，将机器人清洁装置的清洁头作用至第一排的光伏模块；以及从支持系统接收第一计量填充量的液体。

在一些配置中，该系统还可包括另一个机器人清洁装置，其中该另一个机器人清洁装置被配置为：沿着多个光伏模块的第二排以第一方向行进，其中第二排与第一排相邻；以及当该另一个机器人清洁装置以第二方向行进时，将其清洁头作用至第二排的光伏模块。

根据另一个实施例，一种清洁光伏(PV)模块的方法可包括：第一机器人清洁装置沿着光伏模块的第一排以第一方向行进；第一机器人清洁装置改变方向以与第一方向相反的第二方向行进；以及当第一机器人清洁装置以第二方向行进时，将第一清洁头作用至光伏模块的第一排的模块。

在一些配置中，该方法还可包括：第二机器人清洁装置沿着相邻光伏模块的第一排以第二方向行进；第二机器人清洁装置改变方向以第一方向行进；以及当第二机器人清洁装置以第一方向行进时，将第二清洁头作用至相邻光伏模块的第一排的模块。

在一些配置中，该方法还可包括：第二机器人清洁装置沿着光伏模块的第二排以第一方向行进，其中第二排与第一排相邻；第二机器人清洁装置沿着第二排以第二方向行进；第二机器人清洁装置将第二清洁头作用至第二排的模块；并且第一机器人清洁装置清洁光伏模块的与第二排相邻的第三排。

在一些配置中，该方法还可包括：清洁光伏模块的第一排之后，第一机器人清洁装置从支持系统接收液体；以及第一机器人清洁装置清洁光伏模块的第二排。

在一些配置中，该方法还可包括：第一机器人清洁装置将由第一机器人清洁装置承载的贮存器中的剩余液体量的指示提供给支持系统；以及第一机器人清洁装置从支持系统接收填充量的液体，其中该填充量基于剩余液体量。

在一些配置中，第一机器人清洁装置改变方向是基于第一机器人清洁装置的传感器感测到了光伏模块第一排的末端而进行的。

在另一个实施例中，一种机器人清洁装置可包括：弯曲清洁头，其中间部分相对于弯曲清洁头的边缘部分朝向机器人清洁装置的前侧弯曲；以及致动器，其被配置为以在弯曲清洁头的整个长度上基本均匀的压力将弯曲清洁头作用至光伏(PV)模块。

在一些配置中，在弯曲清洁头的后部中可设置至少一个橡胶刮片。

在一些配置中，可在弯曲清洁头的前部中设置刷子，其中致动器被配置为向刷子和至少一个橡胶刮片施加基本均匀的压力。

在一些配置中，致动器可被配置为在弯曲清洁头的边缘处作用于弯曲清洁头。

在一些配置中，致动器可以是平行连杆机构。

附图说明

图1是根据一些实施例的太阳能收集器系统的示意性顶部平面图。

图2示出了根据一些实施例的示例性机器人清洁装置。

图3示出了根据一些实施例的机器人清洁装置的示例性框架。

图4至图5示出了根据一个实施例的机器人清洁器的示例性清洁模块的示意图。

图6示出了根据一个实施例的机器人清洁器的示例性清洁模块的一部分。

图7至图8示出了根据一个实施例的机器人清洁器的示例性向前弯曲的清洁模块。

图9示出了根据一个实施例的示例性清洁头的横截面的力图。

图10示出了根据一些实施例的双臂曲柄致动器。

图11至图12示出了根据一些实施例的平移但不旋转的清洁头致动。

图13至图15示出了根据一些实施例的机器人清洁器的驱动模块的示例性端板。

图16示出了根据一个实施例的作为机器人清洁系统一部分的示例性控制系统。

图17是根据一些实施例的用于操作机器人清洁装置的示例性方法的流程图。

图18是示出根据一个实施例的根据往返清洁技术清洁PV设施的平面图。

具体实施方式

以下具体实施方式在本质上只是说明性的，而并非意图限制本申请的主题的实施例或此类实施例的用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作例子、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施未必理解为相比其他实施优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、

背景技术：
、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。

本说明书包括对“一个实施例”或“实施例”的提及。短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式加以组合。

术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中的术语的定义和/或语境：

“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除另外的结构或步骤。

“被配置为”。各种单元或部件可被描述或主张成“被配置为”执行一项或多项任务。在这样的语境下，“被配置为”用于通过指示该单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此，即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时，也可将该单元/部件说成是被配置为执行任务。详述某一单元/电路/部件“被配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援用35U.S.C.§112第六段。

如本文所用的“第一”、“第二”等这些术语用作其之后的名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑等)。例如，提及光伏模块清洁器的“第一”驱动模块并不一定暗示该驱动模块为某一序列中的第一个驱动模块；相反，术语“第一”用于区分该驱动模块与另一个驱动模块(例如，“第二”驱动模块)。

“基于”。如本文所用，该术语用于描述影响确定结果的一个或多个因素。该术语并不排除可影响确定结果的另外因素。也就是说，确定结果可以仅基于那些因素或至少部分地基于那些因素。考虑短语“基于B确定A”。尽管B可以是影响A的确定结果的因素，但这样的短语并不排除A的确定结果还基于C。在其他实例中，A可以仅基于B来确定。

“耦接”—以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/结构特征直接或间接连接至另一个元件/节点/结构特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械耦接。

“阻止”—如本文所用，阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当组件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时，它可以完全防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、表现和/或效应。因此，当组件、元件或特征被称为阻止结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。

此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上方”或“下方”之类的术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”之类的术语描述部件的某些部分在一致但任意的参照系内的取向和/或位置，通过参考描述所讨论的部件的文字和相关的附图可以清楚地了解所述取向和/或位置。这样的术语可以包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。

本文描述了一种光伏模块机器人清洁器和操作机器人清洁器的方法。在下面的描述中，给出了许多具体细节，诸如具体的结构和操作，以便提供对本公开的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是可在没有这些具体细节的情况下实施本公开的实施例。在其他实例中，没有详细地描述熟知的结构或技术，以避免不必要地使本公开的实施例难以理解。此外，Grossman等人于2013年1月18日提交的标题为“用于清洁太阳能收集器表面的方法”(Mechanism for Cleaning Solar Collector Surfaces)的共同拥有的美国申请号13/745,722中描述了机器人清洁器的一些细节，该申请以引用方式全文并入本文。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的展示并且未必按比例绘制。

本说明书首先描述示例性机器人清洁器，然后详细描述该机器人清洁器的各种部件，然后是使用该清洁器的示例性方法。本文通篇提供了各种实例。

现在转到附图，图1是太阳能收集系统10的示意图，该太阳能收集系统可以是聚光或非聚光(即，一个太阳)系统。

太阳能收集系统10可包括太阳能收集器阵列11，其包括多个太阳能收集模块12。太阳能收集模块12中的每一个可包括由驱动轴或扭矩管16支撑的多个太阳能收集装置14。扭矩管16中的每一个由支撑组件18支撑在地面上方。支撑组件18中的每一个可包括轴承组件20。这样，扭矩管16可被视为支撑模块12的枢轴。

继续参见图1，系统10还可包括跟踪系统30，该跟踪系统连接到扭矩管16并且被配置为使扭矩管16枢转，以便致使相关联的收集器装置14跟踪太阳的移动。在所示的实施例中，扭矩管16大体水平布置并且模块12彼此电连接。跟踪系统可包括：单个马达和驱动部件，其适于驱动多个平行的扭矩管组件(例如，包括端对端连接的一系列轴向对齐的扭矩管的组件)；或多个马达，每个马达连接一个或多个轴向对齐的扭矩管16。

可选地，系统10可包括由相对于水平倾斜的扭矩管16支撑的多个模块12，其中扭矩管16不以端对端方式连接。另外，该系统可提供围绕两个轴线的可控倾斜，但本文中未示出。

太阳能收集装置14可以是光伏面板/模块、太阳热能收集装置、集中式光伏装置或集中式太阳热能收集装置的形式。

如本文所述，太阳能收集装置的光接收表面可积聚污物、灰尘或其他颗粒(例如，空气携带颗粒)，这些污物可阻挡本来将入射在收集器表面上的光。这一积聚可减少太阳能收集器的潜在功率输出。

改善功率输出的一种方式是清洁太阳能收集器的收集器表面。图2示出了用于清洁太阳能收集器的示例性机器人清洁装置。图2所示的机器人清洁装置200被配置为通过在太阳能收集器阵列的收集器表面上横向运动并且通过穿过相邻太阳能收集器之间的间隙来清洁一排太阳能收集器。尽管在一些实施例中示出为一次覆盖多个太阳能收集器，但可改变机器人清洁装置的尺寸以在给定时间容纳单个太阳能收集器。

机器人清洁装置200可包括一个或多个用于清洁太阳能收集器阵列的收集器表面的清洁模块250和251。如本文所使用，术语“清洁模块”与术语“清洁头”可互换使用。清洁模块可包括一个或多个用于从太阳能收集器的收集器表面清除积聚颗粒的部件。示例性清洁模块250和251将在下文参考图4更详细地讨论，其特征在于双橡胶刮片配置。然而，在其他实施例中，机器人清洁装置200可不包括双橡胶刮片配置，诸如包括零个、一个或多于两个橡胶刮片配置。

如图2和图3的例子所示，机器人清洁装置200可包括上部引导机构204，该上部引导机构被配置为沿着太阳能收集器阵列的边缘(例如，当太阳能收集器是倾斜配置时为上边缘)横向运动。一般来讲，第一引导机构204可防止机器人清洁装置从倾斜的太阳能收集器阵列滑落并可帮助定位机器人清洁装置200。在这一例子中，第一引导机构204包括连续轨道带，该连续轨道带具有接触太阳能收集器阵列的上边缘的平坦区域。轨道带的前端和尾端可倾斜成一定角度以帮助使机器人清洁装置200平移越过太阳能收集器之间的间隙。在一个实施例中，带的前端和/或尾端可以不是倾斜的。在一些实施例中，引导机构可包括一排辊(例如，聚氨酯等)，这些辊具有足够大的直径可滚动越过相邻太阳能收集器之间的间隙。

在所示的实施例中，上部引导机构204机械耦接至框架202，该框架支撑用于清洁太阳能收集器的收集器表面的部件。在该例子中，框架202经由允许框架202相对于太阳能收集器的上边缘旋转的枢轴接头来接合至上部引导机构204。在其他实施例中，上部引导机构204刚性地接合至框架202。

在一些实施例中，机器人清洁装置200可使用两个连续轨道机构来沿着太阳能收集器阵列定位。框架202可包括被设置在太阳能收集器阵列的前部下边缘处的前部连续轨道机构206，以及被设置在太阳能收集器阵列的后部上边缘处的后部连续轨道机构208。每个连续轨道机构204、206、208可包括可独立控制的驱动马达，该驱动马达被配置为在两个方向中的任一方向上驱动连续轨道带。机器人清洁装置200可通过例如以互相不同的速度驱动两个连续轨道机构206、208来操纵。在一些情况下，上部引导机构204的驱动器电耦接或机械耦接至前部连续轨道机构206或后部连续轨道机构208的驱动器。在一些情况下，上部引导机构204不包括驱动器并且是自由滚动机构。

如图2所示，连续轨道机构206、208各自可经由具有平坦区域的连续轨道带接触收集器表面。在一些实施例中，连续轨道机构206、208还可具有带斜面的前部和尾部以帮助横越相邻太阳能收集器之间的间隙。具体地讲，连续轨道机构206、208的带斜面的前部和尾部可帮助输送机器人清洁装置200越过处于不同高度的相邻太阳能收集器之间的间隙。

机器人清洁装置200可包括传感器(例如，两个、四个、六个等)，这些传感器被配置为检测相邻太阳能收集器之间的间隙。传感器可用于提供机器人清洁装置200的位置反馈。在一个实施例中，传感器被配置为检测相邻太阳能收集器之间的间隙，并且还可检测太阳能收集器阵列的边缘。传感器还可用于防止机器人清洁装置200驱动通过太阳能收集器阵列的端部，并且还可用于倒转移动方向，如本文所述。

在一个实施例中，传感器用于维持机器人清洁装置200相对于太阳能收集器阵列的取向。例如，两个光学传感器可被定位成分别朝向框架202的前端和后端。当光学传感器通过相邻太阳能收集器之间的间隙时，每个传感器可产生指示检测到间隙的特征响应信号。前部传感器响应信号与后部传感器响应信号之间的时间差可指示机器人清洁装置200相对于太阳能收集器阵列的取向。例如，机器人清洁装置200在太阳能收集器阵列上的取向可为该装置的下部前端在前，而该装置的上部后端在后。在该配置中，前部传感器将先检测到相邻太阳能收集器之间的间隙，之后后部传感器再检测到同一间隙。两个传感器的响应信号之间的时间指示机器人清洁装置200相对于太阳能收集器阵列的相对角度。

传感器还可用于除间隙检测之外的其他目的。在一些具体实施中，光学传感器可识别机器人清洁装置200沿太阳能收集器阵列的位置。例如，光学传感器可检测表示沿太阳能收集器阵列的已知位置的位置标记或其他光学基准。光学传感器还可用于感测收集器表面上的识别标记，该识别标记指示序列号或其他形式的设备识别。传感器还可用于估计已经积聚在收集器表面上的颗粒数量，并帮助确定是否需要清洁以及应当执行多少次清洁。

尽管前述大部分描述集中在光学传感器上，但也可使用其他传感器，包括但不限于，近程传感器、电容式传感器、电感式传感器、霍尔效应传感器、限位开关、机械传感器等。在一些实施例中，传感器被配置为检测收集器表面附近的材料变化。例如，传感器可被配置为检测从收集器表面的玻璃表面到围绕收集器面板周边的金属框架的变化。

图3示出了不带清洁模块的机器人清洁装置200的框架202。注意，框架202的取向已相对于图2示出的视图旋转。如图3所示，该框架包括设置在框架202后部附近的上部引导机构204，用于横越太阳能收集器阵列的上边缘。该框架还包括分别设置在框架702的前端和后端附近的前部连续轨道机构206和后部连续轨道机构208。

如图3所示，前部连续轨道机构206和后部连续轨道机构208附接至端板212、214。端板212、214由两个横梁210在结构上接合。端板212、214可通过夹紧机械接口附接至横梁210，该夹紧机械接口允许这些端板松脱开并沿着横梁210的长度移动，从而改变上部连续轨道机构206与下部连续轨道机构208之间的距离。以此方式，机器人清洁装置200可被配置为配合各种不同尺寸的太阳能收集器。

在一些实施例中，框架202可包括用于储存清洁收集器表面的清洁液体(例如，水)或其他液体的一个或多个整合的板上贮液器。例如，一个或两个横梁210可由中空管结构形成，该中空管结构在两端处密封，以提供密封的内部空腔。该内部空腔可用于储存在清洁操作中使用的清洁液体。在一些实施例中，端板也可由中空结构(例如，箱结构)形成，该中空结构是密封的，并且也可用作贮液器。

如先前提及的，机器人清洁装置可包括用于清洁太阳能收集器阵列的收集器表面的一个或多个清洁模块。图4示出了可整合到机器人清洁装置400的框架中的示例性模块450和451的示意图。

如图4所示，清洁模块450包括刷子元件413和第一液体分配单元421。刷子元件413具有沿着基本上垂直于驱动方向440的第一方向取向的纵向侧面。清洁模块451包括由间隙分开的第一橡胶刮片元件411和第二橡胶刮片元件412。第二液体分配单元422设置在第一橡胶刮片元件411与第二橡胶刮片元件412之间的间隙中。可使用第一液体分配单元421和/或第二液体分配单元422将清洁液体喷洒到太阳能收集器444的收集器表面442。

在该例子中，当机器人清洁装置400在驱动方向440上移动越过收集器表面442时，产生两个清洁区域：低稀释区域431和高稀释区域432。如图4所示，当机器人清洁装置400在驱动方向440上移动时，低稀释区域431在高稀释区域432之前。当驱动机器人清洁装置400时，第一橡胶刮片元件411充当液体阻挡层，并将低稀释区域431与高稀释区域432分开。

如图4所示，低稀释区域431对应于收集器表面442靠近第一液体分配单元421的一部分、收集器表面442的刷子元件413下方的一部分，并朝向第一橡胶刮片元件411延伸。在一些实施例中，第一液体分配单元421将第一喷洒递送至收集器表面442的干燥区域。由第一液体分配单元421润湿之后，刷子元件413被用于扫除已经积聚在太阳能收集器444的收集器表面442上的颗粒材料。因此，存在于低稀释区域431中的液体通常包含悬浮在一定体积的清洁液体中的相对高浓度的颗粒材料。当机器人清洁装置400被驱动越过收集器表面442时，大部分清洁液体和悬浮颗粒材料被第一橡胶刮片411移除。

如图4所示，高稀释区域432位于第一橡胶刮片元件411的与低稀释区域431相对的一侧，并包括第一橡胶刮片元件411与第二橡胶刮片元件412之间的区域。在一个典型的具体实施中，高稀释区域432对应于收集器表面442的再次由清洁液体润湿的部分。因此，相较于低稀释区域431中的悬浮颗粒的浓度，存在于高稀释区域432中的清洁液体通常包含悬浮在一定体积的清洁液体中的较低浓度的颗粒。当机器人清洁装置400被驱动越过收集器表面442时，几乎全部液体和悬浮颗粒材料被第二橡胶刮片元件412移除。如果将太阳能收集器444安装在斜面上，则由第二橡胶刮片元件412移除的液体和悬浮颗粒材料可通过重力作用从高稀释区域432流出。在一些实施例中，移除的液体可被收集并重新输回至第一液体分配单元。

如图4所示，刷子元件413可以是旋转刷，该旋转刷具有从中心轴或杆径向延伸的刷毛。在一些实施例中，旋转刷的刷毛可通过沿中心轴或杆的长度以向下的螺旋形图案布置。刷毛的螺旋形布置通常可使用螺旋运动将清洁液体朝向机器人清洁装置400的一端推动至收集器表面442上。如果将机器人清洁装置400安装在倾斜的太阳能收集器上，那么刷毛的螺旋形布置可在刷子旋转时螺旋输送或推动清洁液体沿斜面上升。该配置有助于防止清洁液体从收集器表面过快流出，并且可允许机器人清洁装置400使用较少量的清洁液体来清洁收集器表面。

图4示出了清洁模块450和451的一个示例性布置。然而，在一些实施例中，清洁模块被整合到单个清洁模块/清洁头中，诸如在图5的例子中。因此，清洁模块可被配置为从收集器表面442手动或自动提起，以允许机器人清洁装置400横越相邻太阳能收集器之间的间隙，诸如图18的PV跟踪器1802和1804或其他障碍物。

又如，在一些实施例中，机器人清洁装置可被配置为使清洁模块处于向上、脱离位置而在第一、反向方向上移动越过一排光伏模块(并且可选地喷洒预浸泡液体)。机器人清洁装置可被配置为在该光伏模块排末端将方向改变为第二前向方向。当在前向方向上横越该光伏模块排时，机器人清洁装置可被配置为应用处于接合位置的清洁模块。注意，在一个实施例中，即使当清洁模块脱离时，清洁头(例如，刷子513)的至少一部分可仍然接触PV面板以提供粗略清洁。

机器人清洁装置400还可被配置用于双向操作。例如，类似于模块451的双橡胶刮片清洁模块可布置在类似于模块450的刷子清洁模块的任一侧上。根据行进方向，可将双橡胶刮片清洁模块中的一者从收集器表面442手动或自动提起。

图5示出了根据各种实施例的另一个示例性清洁模块，如从上方和略微后方观察。注意，图4的清洁模块450和451的一些或所有描述可应用于图5的清洁模块550。在一个实施例中，橡胶刮片元件511和512可由硅或某些其他橡胶制成。橡胶刮片元件511和512可滑动地耦接(如图所示)或以其他方式耦接至橡胶刮片保持器挤压件530，该保持器挤压件可耦接至清洁模块的托架。在一些实施例中，橡胶刮片保持器挤压件可被整合到托架中，使得这些橡胶刮片直接耦接至托架。

清洁模块550还可包括刷子元件513，诸如图4中的条刷(如图所示)或旋转刷。在各种实施例中，刷元件513可被设置成使得其最低点低于橡胶刮片元件511和512的最低点，并且因此即使当清洁模块550定位在第一、更高位置(脱离位置)时，刷子元件仍能接触光伏模块；而在该第一、更高位置，清洁模块的橡胶刮片元件不接触光伏模块。在清洁模块550相对于光伏模块的第二位置(接合位置)处，刷子和橡胶刮片两者均可接触光伏模块。

在一个实施例中，清洁模块550可包括喷水器导轨521，该喷水器导轨包括多个孔，通过这些孔可喷洒水和/或清洁溶液。喷水器导轨521可经由供应管线525耦接至橡胶刮片保持器挤压件，并且橡胶刮片保持器挤压件530同样可包括多个孔，通过这些孔可喷洒水和/或清洁溶液。图7示出了可用于将水/清洁溶液提供至清洁模块550的端口710。

在某些情况下，光伏模块的最上表面可以不是平坦的。例如，当典型的光伏模块处于水平平面时，该模块的玻璃部分的中心在其自身重量作用下可下陷约4-5mm。相比之下，光伏模块的边缘可能未显示与中心相同的下陷，从而形成略呈碗形的模块。本文所述的实施例可为本领域中存在的此类模块提供更好的清洁。

在一个实施例中，橡胶刮片可足够柔软以实现玻璃表面(例如，在模块下陷的中部和模块未同样下陷的边缘处)上充分的线性压力(例如，大约15牛顿每线性米)。例如，橡胶刮片的弹簧常数可足够低以使得橡胶刮片在玻璃的较高点偏转较大而在较低点偏转较小，而且允许线性压力是基本均匀的，因为橡胶刮片的偏转几乎不需要载荷。术语“基本均匀的压力”在本文用于描述模块的中部和边缘中大体一致的线性压力。在操作期间与模块表面接触的橡胶刮片边缘可包括锐利的尖端，如橡胶刮片元件511和512的下边缘(玻璃接触边缘)所示。锐利的尖端可导致橡胶刮片的减薄部分接触玻璃，从而可帮助其与轻微纹理化的模块表面相贴合。

如图5和图6所示，橡胶刮片可通过以下方式容易地更换：通过使橡胶刮片的灯泡形或以其他方式成形的顶端分别滑出保持器530的狭槽543和541。在一个实施例中，前导(前部)橡胶刮片511可显示快速磨损，使得在更换时，将旧的后随(后部)橡胶刮片512从狭槽541移至狭槽543，并且将新的橡胶刮片放置在狭槽543中。

在各种实施例中，清洁头的弯曲形状也可改善清洁模块，诸如显示下陷的那些清洁头。图7和图8示出了当从上方和后方观察时清洁头的示例性前向弯曲部。本文使用前向弯曲部来描述这样的弯曲部：清洁头的中间部分相对于清洁头的边缘部分朝向清洁头(和/或机器人清洁装置)的前部弯曲，如图7和图8中所示。清洁头的前向弯曲部还可提供刷子或橡胶刮片的类似的前向弯曲部，这可允许清洁头(包括刷子的刷毛)和橡胶刮片在刷子的长度上实现基本恒定/均匀的压力，尽管面板的中部下陷。注意，在一个实施例中，如图8所示，清洁头仅在清洁头的端部处附接至机器人清洁装置，并且因此仅具有在边缘处(例如，由致动器)施加的直接压力。

转到图8，示出了示例性机器人清洁装置，其盖子被去除。如图所示，所示机器人清洁装置的左侧是其前侧并且右侧是后侧。所示例子包括位于机器人清洁装置后部的清洁头。类似于整个清洁装置，如本文所用的清洁头的前部是左手边(即，具有刷的一侧)，并且右手边(即，具有橡胶刮片的一侧)是清洁头的后部或背部。因此，当以清洁模式接合时，机器人朝向左边、朝向清洁装置的前部移动，使得刷子先清洁PV面板的特定区域，之后橡胶刮片再清洁这一区域。

图9示出了所公开的弯曲清洁头的横截面的力图。如图所示，当清洁头下降至与模块接触的位置时，当机器人向前移动时，刷毛与玻璃表面以及橡胶刮片与玻璃表面之间的摩擦力可向清洁头施加扭矩。如从该角度观察，该扭矩可导致逆时针方向上的轻微旋转。该旋转可导致刷子的中心部分略微低于刷子的边缘，从而允许刷子沿整个长度向下施加基本均匀的力，即使仅在边缘处施加向下力。因此，清洁头的前向弯曲部可帮助维持足够的压力，以清洁光伏模块的边缘以及下陷中部。

在各种实施例中，橡胶刮片可对玻璃的入射角敏感。例如，在一些实施例中，橡胶刮片可在偏离垂直方向大约20与35度之间操作。使用双臂曲柄致动器来致动清洁头可使得达到这一角度变得困难，因为双臂曲柄致动器可允许平移和旋转，如图10所示。在某些情况下，如果机器人向前或向后倾斜(例如，当存在高度差时从一个面板爬向下一个面板时)，基于双臂曲柄致动器的清洁机器人可能不起作用，因为即使其使清洁头降低至与模块接触(例如，如在下梯阶的情况下)，其已经使橡胶刮片旋转至其正常取向之外。

在一些实施例中，为了实现清洁头致动的平移而非旋转，可使用如图11和图12所示的平行连杆机构。如所示，图11示出了机器人清洁装置处于向上(脱离)位置的刷座托架，图12示出了机器人清洁装置处于向下(接合)位置的刷座托架。在一个实施例中，气压缸1105/1205被配置为致动清洁头。如图11和图12所示，托架相对于图侧面的角度在图11和图12所示的位置之间一致。

枢轴螺栓1107/1207可用作平行连杆机构的枢轴点，安装位置1109/1209是清洁头耦接至致动器的点。传感器1111/1211可以是近程传感器(例如，声传感器、光电传感器等)，这些近程传感器被配置为确定光伏模块是否位于传感器的正下方。轮1113/1213可用作引导件，用于帮助引导机器人清洁器通过模块。堆叠销1115/1215可用来将多个清洁器堆叠在一起。

图13至图15示出了根据清洁器的各种实施例的示例性驱动模块1300、1400和1500。在一些实施例中，轻质金属(诸如铝、泡沫(例如，聚氨酯加工泡沫))以及用接触胶合剂结合的注入聚氨酯树脂可用于形成端板。在各种实施例中，在各种路径引出泡沫以容纳电线和软管(例如，压气软管)、致动部件、传感器和马达的布线。图13示出了内部左驱动模块(右手侧为该组件的镜像)的铝和泡沫结构的透视图，其示出了蚁冢状路径，其中省略了该蚁冢状路径的特征，以便于电线、软管和内部部件的布线。状态灯1302可用来提供清洁器的操作状态(例如，低电量、全面操作、低水量、缺水、GPS故障等)的指示器。如所示，路径1304可用来容纳电线、管道和/或其他部件。软管1306示出了从驱动模块的另一侧通向水/溶液贮存器的填充软管。在所示的实施例中，端口1308可用来将驱动模块电子元件耦接至控制板。如所示，驱动模块1300还包括至少一个驱动马达1310。

图14示出了驱动模块1400，其为从另一侧所见的驱动模块1300。传感器1402和1410可被配置为感测传感器是否位于光伏模块的一部分(例如，间隙)的正上方，随后可用来引导机器人清洁装置改变方向或更正其路线，从而保持正确对准。驱动模块的端板还可包括被配置为接收可拆式电池的电池连接器1404。端口1406示出了端口1308的相对侧，水填充端口1408示出了可耦接贮存器的端板部分。

图15示出了驱动模块的端板1500，其中的铝层可见(隐藏了图13和图14所述的部件)。

图16示出了机器人清洁系统的一部分，包括支持系统、清洁机器人和后端。支持系统可提供多种作用，诸如提供清洁机器人的计量填充以及其他功能。

在一个实施例中，机器人清洁装置可被配置为监测进入机器人的正排量泵的电流和/或电压。机器人可被配置为基于所监测到的电流和/或电压而均匀地分布适量的液体/水(例如，大约小于或等于每平方米0.1升)。例如，在一个实施例中，泵可被配置为当机器人清洁装置在清洁方向(向前)移动时尽可能多地泵送水。机器人可减速或加速以保持水每单位面积大致恒定(例如，在每单位面积的目标水量的10％内)。在一些实施例中，除了或代替减速或加速以匹配泵配置之外，泵还可被配置为增加或减少所分配的液体量，以匹配机器人清洁装置的速度。

在另一个实施例中，可以其他方式来实施特定量液体/水的均匀分布。例如，机器人清洁装置可包括被配置为直接测量流量的流量计。基于该测量值，机器人可加速、减速、增大泵速、减小泵速和/或以其他方式更改其操作，以实现每单位面积特定量液体/水。

除了分配均匀或适量的清洁液之外，机器人可基于电流和/或电压测量值来检测是否缺水以及何时缺水。如果机器人缺水，那么机器人可亮灯或通知支持系统其缺水。该系统可标记特定排未完全清洁和/或机器人清洁装置可再次清洁同一排。

泵在向前移动时尽可能多地泵送水，作为其替代选择，机器人清洁装置可被配置为以特定清洁模式操作，诸如轻污染、中污染或重污染模式。因此，机器人清洁装置可被配置为基于其自身确定的污染水平来选择特定的清洁模式，或可由支持系统(例如，微控制器)指示机器人清洁装置来以某种清洁模式进行操作。如上所述，泵的分配速率、行进速度或这两者可被配置为实现每单位面积特定量液体和/或特定清洁模式。

如本文所述，污染水平可由操作者视觉确定，可由清洁机器人的传感器确定，可通过测量冲洗水中的颗粒来确定、可通过测量贮存器中的剩余水来确定，以及其他例子来确定。

在一个实施例中，机器人可被配置为在完成清洁一排面板后确定剩余水量(如果有的话)。根据机器人耗尽水的速度或在完成清洁一排面板后剩余的水量(例如，通过机器人排空其剩余水并检测该水量)，机器人可通知支持系统其需要特定量的更多或更少的水。在一个实施例中，机器人可经由收发器无线通知支持系统。

在一个实施例中，支持系统可包括发电机、电池充电器和填充系统。

在一些实施例中，填充系统可包括贮存器1604，该贮存器可储存水/清洁液，机器人的贮存器从这些水/清洁液充液。填充系统还可包括微控制器1616和泵1606，泵1606可接收来自微控制器1616的指令以将水泵送至软水器1608或DI树脂瓶。可将泵送的清洁液体从软水器提供至蓄液器1610。蓄液器1610可在系统压力(例如，约80psi)下储存水，并可允许使用更小的泵1606。在各种实施例中，蓄液器1610处的系统压力为大约60至80psi。微控制器1616还可耦接至电磁阀1612，用于打开或关闭该阀门。当软管连接至机器人清洁装置以给机器人的贮存器充液时，压力传感器P2处的压力可下降(例如，下降至零或零附近)，并且微控制器1616可打开电磁阀1612并开启泵1606。当将机器人清洁装置的贮存器几乎被填充至所需的填充量时，可关闭电磁阀1612，并且可运行泵1606直至蓄液器1610中的压力逐渐升回。在一个实施例中，当关闭电磁阀1612以允许干式断开连接时，可使用调节器将软管末端处的压力维持在15psi。此外，调节器还可将管线重新加压至15psi，因此微控制器可检测机器人清洁装置的下一连接。

支持系统还可包括收发器，用于与计算装置122和机器人清洁装置1624通信。可使用诸如蓝牙、Zigbee或其他协议的各种协议。计算装置122可与远程服务器通信并向远程服务器提供数据，该远程服务器可维持清洁计划、PV安装位置的地图以及其他数据。

在一个实施例中，支持系统是模块化系统，该模块化系统可被安装到驶往太阳能位置的车辆中。

考虑机器人清洁装置和支持系统的以下示例性操作。在一个实施例中，在机器人开始清洁一排特定的光伏模块之前，支持系统可被配置为基于光伏模块的污染水平向机器人清洁装置的贮存器提供计量填充的液体。如上所述，可以各种方式确定污染水平。例如，污染水平可由操作者视觉确定，可由清洁机器人的传感器确定，可通过测量冲洗水中的颗粒来确定、可通过测量贮存器中的剩余水来确定，以及其他例子来确定。

在一个实施例中，支持系统可从机器人清洁装置接收有关由机器人清洁装置承载的贮存器中剩余水量的指示。例如，机器人清洁装置可测量剩余液体量并将该测量值提供给支持系统。在另一个例子中，机器人清洁装置可能不自行进行这一测量，而是可弃去剩余量，而支持系统可测量所弃去的量。基于剩余水量的指示，支持系统可确定用于填充机器人的贮存器的水量。例如，如果剩余大量的水，则支持系统可确定应向机器人提供比先前填充量更少的水。如果没有剩余水，则支持系统可确定提供比先前填充量更多的填充量或与其相同的填充量。支持系统随后可用所确定的填充量来填充机器人清洁装置的贮存器。应注意，由于即使在单个太阳能装置内的污染量可能不同，所以不同清洁回合的填充量也可能不同。因此，在后续填充操作中，支持系统可确定对于后续再次填充应使用不同填充量。

操作者作为另一简单的检验者，可简单地确定一特定排的清洁不足，并可将支持系统配置为提供比正常填充量更大的量。

在一个实施例中，机器人清洁装置可从支持系统(例如，计算装置)接收使用更多或更少的每单位面积水的命令(例如，低污染、中污染、重污染模式等)。在其他实施例中，机器人清洁装置可被配置为在单个清洁回合中(例如，沿一排PV面板)使用该板上的所有水，并且所使用的水量基于贮存器中的水量。因此，如果支持系统、操作者或机器人清洁装置指示需要更多的水，则将使用更大的填充量并且每平方米将使用更大量的水。

在各种实施例中，机器人清洁装置可在其控制板中包括GPS接收器。GPS可允许机器人监测其位置。在一个实施例中，可将GPS位置存储在控制板中的非易失性存储器中。当机器人位于支持系统的计算装置的范围内时，它们可将其日志(例如，包括哪些光伏模块已清洁的指示)中继至支持系统计算装置。可对GPS信息进行分析，以确定某一位置处的哪些模块已被清洁以及它们何时被清洁。

现在转到图17，该图根据一些实施例示出了用于操作机器人清洁装置的方法的流程图。在各种实施例中，图17的方法可包括比图示更多(或更少)的框。

如1702处所示，机器人清洁装置可沿着一排光伏模块以第一(例如，反向)方向行进。在一些实施例中，当机器人清洁装置沿着光伏模块以反向方向回合行进时，可施加预浸泡。以图8的机器人清洁装置为例，反向方向清洁回合可以是朝向橡胶刮片且远离刷子的方向。在预浸泡期间，可将清洁液喷洒或滴落在模块表面上。在一些实施例中，如本文所述，当机器人以反向方向移动时，清洁头可处于向上的脱离配置。在一个实施例中，即使当清洁头处于向上配置时，刷子仍可与光伏模块接触。因此，在一个实施例中，反向方向可以是使用清洁液和刷子搅动颗粒的第一回合清洁。在其他实施例中，第一回合清洁可以是具有或不具有刷子搅动的干清洁回合。

如1704处所示，机器人清洁装置可将行进方向改变成不同于第一方向的第二方向。例如，如果第一方向是反向方向，则第二方向可以是前向方向。

如上所述，在一个实施例中，机器人清洁装置可装备有多个(例如，四个)面向下方的传感器，用于检测机器人下方的PV面板。在一个实施例中，四个传感器位于四个拐角中，其中每个驱动模块中有两个传感器。传感器可向控制板提供指示面板是否位于传感器正下方的逻辑电平电压。控制板可检测逻辑电平和逻辑电平的变化。逻辑电平的变化可表示传感器(例如，光眼)经过从面板到面板之间的间隙。

此外，传感器还可用来确定机器人清洁装置应何时改变方向。例如，在一些实施例中，机器人清洁装置沿着该排光伏模块向后移动。一旦机器人清洁装置检测到该排的末端(不仅仅是光伏模块之间的间隙)，诸如该排跟踪器的末端，机器人清洁装置就可改变方向。

在一些实施例中，例如，在微控制器可访问该位置处的光伏模块的GPS坐标的实施例中，可向微控制器提供板上GPS的测量值，而微控制器可指示机器人清洁装置改变方向。或者，在另一个实施例中，机器人清洁装置可直接使用其GPS坐标以及传感器数据来确定该排的末端。

在1706处，机器人清洁装置可将清洁头作用至该排的模块。作用于清洁头可致使刷子和橡胶刮片与光伏模块接触。机器人清洁装置可在机器人沿着该排向前移动时作用于清洁头。在反向方向进行颗粒的刷子搅动的实施例中，前向清洁回合可用作提高清洁效果的冲洗循环，或在反向方向上不执行清洁的实施例中，前向清洁回合可用来进行完全清洁。如本文所述，在一些实施例中，机器人清洁装置的清洁头可具有前向弯曲部，使得清洁头和刷子和/或橡胶刮片可在光伏模块上产生基本上均匀的压力，即使对于PV设施中常见的下陷光伏模块也是如此。

如1708处所示，机器人清洁装置可基于多个光伏模块的污染水平来接收计量填充量的水/清洁液。污染水平可由操作者观察获得，可由机器人清洁装置上的传感器感测，或可基于机器人清洁装置的贮存器中的剩余水量来确定，以及其他例子来确定。应注意，由于污染随PV安装位置的条件而不同，所以机器人清洁装置的贮存器的计量填充所使用的量可能随排、机器人清洁装置、PV设施内的位置、当前天气条件等而不同。

计量填充技术和结构的一个优点在于，其适用于各种污染条件和排的长度，而不会浪费大量的水。相反，该系统可使用少量的水，就能比其他系统更好地清洁光伏模块。

应注意，本文所述的方法可由图2至图16所述的各种机器人清洁装置或由其他机器人清洁装置实施。因此，尽管图17的描述是在具有刷子和至少一个橡胶刮片的机器人清洁装置的情况下，但是其他机器人清洁装置可根据本文所述的技术和方法进行操作。

现在转到图18，该图根据一个实施例示出了根据往返清洁技术清洁PV设施。

图18示出了包括两个PV跟踪器1802和1804的PV设施，其中每个PV跟踪器类似于图1的PV跟踪器。为了便于说明图18的例子，此处不再赘述图1的大部分描述，但这些描述仍然适用。

如图18的例子所示，PV跟踪器1802包括八排：排1830、1832、1834、1836、1838、1840、1842和1844。同样，PV跟踪器1804也包括八排：排1850、1852、1854、1856、1858、1860、1862和1864。支持系统1806在PV跟踪器1802和1804之间示出，位于正由机器人清洁装置1808、1810、1812和1814清洁的排的附近。

具有被致动的清洁头1809(未示出致动)的机器人清洁装置1808示出为，沿着排1834从左至右在“向后”方向(由箭头指示)上朝向支持系统1806移动。根据往返清洁技术，机器人清洁装置首先沿着排1834从右至左行进，此时清洁头处于向上位置(往返的“往”)。一旦到达排1834的左端，机器人清洁装置1808将方向改变成所示方向，并在朝向支持系统向后行进的同时作用于其清洁头。一旦完成排1834，可对机器人清洁装置1808进行维护(例如，更换电池、填充液体等)，并且随后将其置于还未清洁的另一排PV跟踪器1804上，诸如排1838。

类似地，机器人清洁装置1810由箭头示出为在排1836中在“往”方向上背离支持系统行进。如本文所述，当机器人清洁装置往返行进时，可使其清洁头脱离，直至改变方向进行沿着排1836的“返”清洁回合。与机器人清洁装置1808一样，机器人清洁装置1810一旦完成该排，可由支持系统1806进行维护并随后将其置于下一打开排上，诸如排1840上(假设在机器人清洁装置1810准备好清洁新的一排时，机器人清洁装置1808位于排1838上)。

图18的例子还示出了两个机器人清洁装置1812和1814，分别位于PV跟踪器1804的排1854和1856上。PV跟踪器1802上的机器人清洁装置1808和1812所示的往返技术同样适用，不同的是机器人清洁装置1812和1814首先在清洁头脱离的情况下从左至右向后(“往”)行进，然后在清洁头接合的情况下从右至左返回(“返”)支持系统1806。因此，PV跟踪器1804上的机器人清洁装置与PV跟踪器1802上的机器人清洁装置呈180度取向，以有利于相应跟踪器的不同的开始侧和不同的前向清洁方向(在这两种情况下均朝向支持系统)。

尽管图18的例子示出了四个机器人清洁装置和一个支持系统，但在其他情况下，可使用更多的机器人清洁装置和/或支持系统。例如，在另一个实施方式中，每个支持系统可使用六个机器人清洁装置。就较长的排而言，由于机器人会花更多的时间有效横越一排，所以每个支持系统可使用更多的机器人。或者，如果机器人速度较快，它们会花更少的时间有效横越一排，所以可使用更少的机器人。

此外，除了图17至图18所述的往返技术之外，也可应用其他技术。例如，在一个实施例中，机器人清洁装置可根据跳蛙技术来进行操作，其中机器人清洁装置沿着跟踪器的一排形成单个清洁回合(例如，在前向方向上清洁时)，随后可选地对机器人清洁装置进行维护(例如，再填充液体、更换电池等)并随后将其置于相邻跟踪器的一排上。使用图18的跟踪器布置来进一步示出跳蛙技术，可将机器人清洁装置置于排1830上并在单个回合中从左至右清洁，然后将其置于相邻跟踪器的排1850上并随后在单个回合中从左至右清洁。如果存在更多的跟踪器，则机器人清洁装置可沿着那些其他跟踪器的对应排继续。

另一种技术是蛇行(snake)技术，其中机器人清洁装置从跟踪器的一排蛇行至下一排。例如，可将机器人清洁装置置于排1830的左手侧并在从左至右横越排1830的同时在单个回合中清洁，随后可将机器人置于排1832的右手侧(可选地进行维护)并在从右至左横越排1832的同时在单个回合中清洁排1832。因此，在蛇行技术中，机器人清洁装置可被配置为在单个回合中从右至左或从左至右清洁，具体取决于特定的排。

往返技术优于跳蛙技术和蛇行技术的一个优点是，其可通过利用更少的支持系统来提高清洁效率，同时降低成本(由于需要更少的操作者，从而降低了人工成本)。

尽管上面已经描述了具体实施例，但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施例，这些实施例也并非旨在限制本公开的范围。在本公开中所提供的特征的例子旨在为说明性的而非限制性的，除非另有说明。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。

本公开的范围包括本文所(明示或暗示)公开的任何特征或特征组合，或其任何概括，不管其是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此，可以在本申请(或对其要求优先权的申请)的审查过程期间对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地讲，参考所附权利要求书，来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合，来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合，而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。