一种光伏组件智能清扫机器人及其传动机构的制作方法

本发明涉及光伏组件清洁机器设计制造技术领域，尤其涉及一种光伏组件智能清扫机器人及其传动机构。

背景技术：

光伏组件长期户外运行，在实际发电过程中，空气中的灰尘会不断沉积在光伏组件板表面，大大降低了光伏组件的发电效率，光伏组件表面的灰尘使光伏发电项目造成巨额经济损失，这种经济损失直接导致电站投资收益减少，并且是长期影响，故这一现象已经引起了业界的广泛关注。

因此，需要特定的清扫设备对光伏组件表面的积灰进行定期清扫，但是现在主流的清扫方式大多为人工清扫和少量的设备清扫，为了增加发电量，一般发电站都会定期清扫有灰尘的组件表面，但是由于人工成本逐渐上升以及现有清扫设备的不成熟，依然存在发电量损失较大及清扫成本居高不下的情况。

为改变现状光伏组件清扫机器人应运而生，光伏组件清扫机器人一般包括框体、滚动毛刷以及行走轮，框体呈长条状并且其长度与光伏组件的上端和下端之间的距离相适应，框体的上端设置有上端限位轮，上端限位轮的作用在于将框体挂设在光伏组件的上端边缘并与上端边缘滚动配合，下端设置有下端限位轮，下端限位轮与配合上端限位轮对光伏组件清扫机器人的走向进行限制。一般光伏组件清扫机器人至少设置有靠近光伏组件上端的上端行走轮和靠近光伏组件下端的下端行走轮，但是现有光伏组件的上端行走轮和下端行走轮通过传动轴连接在一起并同步运行，光伏组件清扫机器人在行进过程中，若框体上端遇到组件有5mm以上的凸起时，框体的上端就容易卡住，机器人卡在光伏组件上，影响光伏组件正常发电和使用寿命。

因此，如何能够提高光伏组件清扫机器人的越障能力，以避免机器人卡在光伏组件上是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供一种光伏组件智能清扫机器人的传动机构，以能够提高光伏组件智能清扫机器人的越障能力，在实现光伏组件表面清洁的前提下有效避免机器人卡在光伏组件上，保证光伏组件的发电效率。

本发明的另一目的还在于提供一种采用上述传动机构的光伏组件智能清扫机器人。

为达到上述目的，本发明所公开的光伏组件智能清扫机器人的传动机构，包括能够安装在框体上的上端电机、下端电机以及行走轮机构，所述行走轮机构至少包括能够安装在所述框体上端并用于在所述光伏组件表面行走的上端行走轮，以及能够安装在所述框体的下端并用于在所述光伏组件表面行走的下端行走轮，所述上端行走轮由所述上端电机驱动，所述下端行走轮由所述下端电机驱动，所述上端电机与所述下端电机能够同向转动也能够反向转动，所述上端电机和所述下端电机能够同速转动也能够非同速转动。

优选的，所述上端行走轮与所述下端行走轮之间还设置有中间行走轮，且所述中间行走轮通过传动轴与所述下端行走轮连为一体，且所述中间行走轮与所述下端行走轮同步转动。

优选的，在所述框体的宽度方向上，所述上端行走轮、中间行走轮以及下端行走轮均包括两排，两排所述上端行走轮同步转动并且均通过第一传动机构与所述上端电机相连；在所述框体的长度方向上，其中一排中间行走轮与和自身在同一直线上的一排所述下端行走轮通过第一传动轴固定相连，另外一排所述中间行走轮和另外一排所述下端行走轮通过第二传动轴固定相连，所述第一传动轴和所述第二传动轴同步转动并均通过第二传动机构与所述下端电机相连。

优选的，每一排所述上端行走轮沿所述框体的长度方向的跨度为50mm～70mm。

优选的，每一排所述下端行走轮沿所述框体的长度方向的跨度为90mm～110mm。

优选的，所述第一传动机构为齿轮传动机构、链条传动机构或皮带传动机构，所述第二传动机构为齿轮传动机构、链条传动机构或皮带传动机构。

本发明中所公开的光伏组件智能清扫机器人，设置有上述任意一项所公开的光伏组件清扫机器人的传动机构。

优选的，所述框体的上端设置有用于与所述光伏组件上端侧边滚动配合的上端限位滚轮，所述框体的下端设置有能够与所述光伏组件下端侧边滚动配合的下端限位滚轮，所述光伏组件上端与下端的距离为l1，所述上端限位滚轮与所述下端限位滚轮之间的距离为l2，并且，l2＞l1，且两者的差值为0～60mm。

优选的，所述框架的上端还设置有防止所述光伏组件智能清扫机器人掉落的l型防风杆。

优选的，所述清扫装置为转动设置在所述框体上的滚动毛刷。

优选的，所述滚动毛刷的转轴与所述框体的长度方向平行，所述滚动毛刷由所述上端电机或所述下端电机驱动。

优选的，所述框体的顶面还设置有光伏组件，且所述框体上还安装有与所述光伏组件相连的蓄电池，所述蓄电池与所述上端电机和所述下端电机均电气连接。

由于光伏组件智能清扫机器人的框体上端设置有上端限位滚轮，下端设置有下端限位滚轮，因此当采用本发明所公开的光伏组件智能清扫机器人的传动机构后，在光伏组件智能清扫机器人的行进方向上，若光伏组件的上端存在由相邻两个光伏板边框所形成的下凹式台阶，则在重力的作用下，上端限位滚轮将顺利移动至下凹式台阶处，不会造成光伏组件智能清扫机器人被卡住；但若光伏组件的上端存在由相邻两个光伏板边框所形成的高度较大的凸起式台阶，则上端限位滚轮将被卡住，此时框体呈下端靠前，上端靠后的倾斜状态。

本发明中所公开的光伏组件智能清扫机器人的传动机构中，至少包括上端行走轮和下端行走轮，并且上端行走轮由上端电机单独驱动，下端行走轮由下端电机单独驱动，上端电机与所述下端电机能够同向转动也能够反向转动，上端电机和所述下端电机能够同速转动也能够非同速转动，当框体上端被凸起式台阶卡住并呈下端靠前上端靠后的倾斜状态时，下端电机带动下端行走轮反向旋转，上端电机带动上端行走轮继续正向旋转，在下端行走轮反向旋转的作用下，框体的下端将逐渐向后移动，并使上端限位滚轮挤紧在凸台位置，与此同时上端行走轮持续给予框体上端向前的动力，这就使得上端限位滚轮可以顺利越过障碍，待上端限位轮完成越障后，上端驱动电机减速，下端驱动电机带动下端行走轮正向旋转，当框体的长度方向垂直于光伏组件清扫机器人的前进方向时，光伏组件智能清扫机器人继续清扫作业。

由此可见，本发明所公开的光伏组件智能清扫机器人的传动机构，具有优异的爬坡以及越障能力，因而在对光伏组件表面清洁时可以有效避免机器人卡在光伏组件上的情况出现，既达到了光伏组件的清洁目的，又能够保证光伏组件的发电效率不受影响。

本发明所公开的光伏组件智能清扫机器人由于采用了上述传动机构，因此该光伏组件智能清扫机器人兼具上述传动机构相应的技术优点，本文中对此不再进行赘述。

附图说明

图1为本发明实施例中所公开的光伏组件智能清扫机器人的底面结构示意图；

图2为图1中光伏组件智能清扫机器人的侧面结构示意图；

图3为图1中光伏组件智能清扫机器人的顶面结构示意图；

图4为一种实施例中所公开的中间行走轮与下端行走轮的连接示意图；

图5为本发明实施例中所公开的光伏组件智能清扫机器人在光伏组件上工作时的状态示意图；

图6为光伏组件智能清扫机器人上端被卡住时的状态示意图；

图7为光伏组件智能清扫机器人越障时的工作原理示意图。

其中，1为上端电机，2为上端限位滚轮，3为上端行走轮，4为中间行走轮，5为第一传动机构，6为第二传动机构，7为下端行走轮，8为下端电机，9为下端限位滚轮，10为l型防风杆，11为光伏组件，12为框体，13为光伏组件，14为水平面，15为坡面，16为滚动毛刷，131为光伏组件上端，132为光伏组件下端。

具体实施方式

本发明的核心之一是供一种光伏组件智能清扫机器人的传动机构，以能够提高光伏组件智能清扫机器人的越障能力，在实现光伏组件表面清洁的前提下有效避免机器人卡在光伏组件上，保证光伏组件的发电效率。

本发明的另一核心是提供一种具有上述传动机构的光伏组件清扫机器人。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1中所示，本发明所公开的光伏组件清扫机器人的传动机构中，包括能够安装在框体12上的上端电机1、下端电机8以及行走轮机构，通常情况下，框体12的长度与光伏组件13上下两端的距离适配，为了保证能够对整个光伏组件13上的灰尘进行清扫，框体12的长度通常略大于光伏组件13上下两端的距离，所谓略大于通常是指框体12的长度与光伏组件13上下两端的距离的差值不大于5cm，行走轮机构中至少包括上端行走轮3和下端行走轮7，上端行走轮3靠近框体12的上端设置并用于在光伏组件13表面行走，下端行走轮7靠近框体12的下端设置并用于在光伏组件13的表面行走，上端行走轮3由固定在框体12上的上端电机1驱动，下端行走轮7由固定在框体12上的下端电机8驱动，上端电机1与所述下端电机8能够同向转动也能够反向转动，上端电机1和下端电机8能够同速转动也能够非同速转动。

需要进行说明的是，所谓同向转动就是指上端电机和下端电机分别带动上端行走轮和下端行走轮都向前进方向旋转或都向后退方向旋转；所谓反向转动就是指上端电机和下端电机中的一个朝向前进方向旋转，另外一个朝向后退方向旋转；所谓上端电机和所述下端电机同速转动就是指上端电机和下端电机的转速相等，所谓上端电机和下端电机非同速转动就是指上端电机和下端电机的转速不等。

请参考图5，实际安装过程中，光伏组件13可能会安装在平面上，也可能会安装在坡面15上，无论是平面还是坡面15都可以称为光伏组件13的安装面，为了尽量多的接受阳光，光伏组件13需要与安装面之间形成安装角β，光伏组件13的一端翘起于安装面，该端称为光伏组件上端131，光伏组件13的另一端靠近安装面，该端称为光伏组件下端132，与现有技术一致的是，框体12的上端设置有上端限位滚轮2，下端设置有下端限位滚轮9，在进行灰尘清扫作业时，光伏组件清扫机器人的上端限位滚轮2沿光伏组件上端131的边缘滚动，如图6中所示。

以上实施例中所公开的光伏组件智能清扫机器人的传动机构中，至少包括上端行走轮3和下端行走轮7，并且上端行走轮3由上端电机1单独驱动，下端行走轮7由下端电机8单独驱动，当框体12上端被凸起式台阶卡住并呈下端靠前上端靠后的倾斜状态(图6和图7中所示的状态)时，执行越障策略：下端电机8带动下端行走轮7反向旋转，如图7中靠近光伏组件下端132的箭头所示，上端电机1带动上端行走轮3继续正向旋转，如图7中靠近光伏组件下端132的箭头所示，在下端行走轮7反向旋转的作用下，框体12的下端将逐渐向后移动，并使上端限位滚轮2挤紧在凸台位置，与此同时上端行走轮3持续给予框体12上端向前的动力，这就使得上端限位滚轮2可以顺利越过障碍，待上端限位轮完成越障后，上端驱动电机减速，下端驱动电机带动下端行走轮7正向旋转，当框体12的长度方向垂直于光伏组件清扫机器人的前进方向时，光伏组件智能清扫机器人继续清扫作业。

可见，上述实施例中所公开的光伏组件智能清扫机器人的传动机构，具有优异的越障能力，因而在对光伏组件13表面清洁时可以有效避免机器人卡在光伏组件13上的情况出现，既达到了光伏组件13的清洁目的，又能够保证光伏组件13的发电效率不受影响；当配合适当的控制策略，该光伏组件智能清扫机器人还可以实现实时纠偏。

一些情况下，光伏组件13会安装于坡面15上，坡面15与水平面14之间的夹角为爬坡角α，如图5中所示，对安装于坡面15上的光伏组件13进行清扫时，清扫机器人需要进行爬坡，而对于仅有上端行走轮3和仅有下端行走轮7的传动机构而言，由于与光伏组件13表面接触面积较小，因此其爬坡能力不足，为此本实施例中所公开的光伏组件清扫机器人的传动机构中，上端行走轮3与下端行走轮7之间还设置有中间行走轮4，并且中间行走轮4通过传动轴与下端行走轮7相连，中间行走轮4与下端行走轮7同步转动，至此，中间行走轮4与下端行走轮7形成一个区别于上端行走轮3的动力总成，不仅增大了与光伏组件13表面的接触面积，提高了摩擦力和传动效率，而且上端行走轮3、中间行走轮4以及下端行走轮7都具备动力，不容易打滑，经过实际验证，这使得该光伏组件智能清扫机器人可以顺利爬上20°以下的坡面15，对于光伏组件上端小于15mm的凸起，采用该种传动机构的光伏组件智能清扫机器人可以直接越过，光伏组件上端不大于50mm的凸起均可以通过执行上述越障策略通过。

一种实施例中，在框体12的宽度方向上，上端行走轮3、中间行走轮4以及下端行走轮7均包括两排，两排上端行走轮3同步转动并均通过第一传动机构5与上端电机1相连；在框体12的长度方向上，其中一排中间行走轮4与和自身在同一直线上的一排下端行走轮7通过第一传动轴固定相连，另外一排中间行走轮4和另外一排下端行走轮7通过第二传动轴固定相连，第一传动轴和第二传动轴同步转动并均通过第二传动机构6与下端电机8相连。

请参考图4，每一排下端行走轮7中均具有三个连接在同一传动轴上的下端行走轮7，当然，也可为两个、四个或其他数量，下端行走轮7沿框体的长度方向上所占用的尺寸(或者称为下端行走轮7的整体宽度)为90mm～110mm，例如90mm、100mm或者110mm，该种设计的目的主要是为了防止框体12产生倾斜后下端行走轮7和上端行走轮3从光伏组件表面掉落，当然，根据实际需要，每一排中间行走轮4也可以包括多个中间行走轮4，一般情况下，上端行走轮3的数量应当参照下端行走轮7的数量等量设置，并且每一排上端行走轮3在框体12长度方向上所占用的尺寸(或者称为上端行走轮3的整体宽度)为50mm～70mm，例如50mm、60mm或者70mm均可，这可以防止框体12产生倾斜后上端行走轮3和下端行走轮7从光伏组件表面掉落。

第一传动机构5和第二传动机构6可以相同也可以不同，在一种实施例中，第一传动机构5或第二传动机构6为齿轮传动机构，具体的，以第二传动机构6为例，第一传动轴和第二传动轴上分别设置有第一传动齿轮和第二传动齿轮，下端电机8的输出轴上设置有主动齿轮，主动齿轮位于第一传动齿轮和第二传动齿轮中间并同时与第一传动齿轮和第二传动齿轮啮合；在另一实施例中，第一传动机构5或第二传动机构6为链条传动机构，具体的，以第二传动机构6为例，第一传动轴和第二传动轴上分别设置有第一传动链轮和第二传动链轮，下端电机8的输出轴上设置有第一主动链轮和第二主动链轮，第一主动链轮与所述第一传动链轮通过链条绕设相连；第二主动链轮与第二传动链轮通过链条绕设相连；除此之外，第一传动机构5和第二传动机构还可以为皮带传动机构。

除此之外，本发明实施例中还公开了一种采用上述传动机构的光伏组件智能清扫机器人，由于采用了上述传动机构，因而该光伏组件智能清扫机器人兼具上述传动机构相应的技术优点，本文中对此不再进行赘述。

为了保证光伏组件智能清扫机器人能够顺利前进，上端限位滚轮2与下端限位滚轮9之间的距离应当略大于光伏组件上端131与光伏组件下端132之间的距离，具体的，光伏组件上端131与光伏组件下端132的距离为l1，上端限位滚轮2与下端限位滚轮9之间的距离为l2，并且，l2＞l1，且两者的差值为0～60mm，例如10mm、30mm或60mm均可，该差值主要是为越障以及框体姿态调整提供空间。

光伏组件智能清扫机器人的实际工作环境有时较为恶劣，当遇到大风天气时容易被风从光伏组件13上吹落，为此本实施例中所公开的光伏组件智能清扫机器人的框架上端还设置有防止光伏组件智能清扫机器人掉落的l型防风杆10，如图2中所示。

本领域技术人员能够理解的是，清扫装置的类型可以有多种，例如转盘式或者滚动毛刷式，本实施例中所公开的光伏组件智能清扫机器人中，清扫装置为转动设置在框体12上的滚动毛刷16，如图1和图2所示，滚动毛刷16的转轴与框体12的长度方向平行，并且滚动毛刷16由上端电机1或下端电机8驱动，上端电机1和下端电机8与滚动毛刷16的转轴可以通过链轮与链条配合传递动力或通过齿轮传递动力。

更进一步的，框体12的顶面还设置有光伏组件11，框体12上还安装有与光伏组件11相连的蓄电池，蓄电池与上端电机1和下端电机8均电气连接，通过在框体12顶面上设置光伏组件11，可以实现光伏组件清扫机器人的自动充电，从而有效提高光伏组件智能清扫机器人的持续工作时间。

以上对本发明所提供的光伏组件智能清扫机器人及其传动机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明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发明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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。