一种光伏组件清扫机器人及其控制方法与流程

本发明涉及光伏组件清扫技术领域，尤其涉及一种光伏组件清扫机器人及其控制方法。

背景技术：

为有效提高光伏电站的发电效率，削减各种外界因素对组件发电的影响，各业主提出了各种方法，其中，对组件表面积灰的清扫已演化出两大流派，分别是采用人工清扫和清扫机器人清扫。其中人工清扫存在无法实时清扫、清扫的整洁程度不可控、可预见的未来价格上涨等缺点，很多业主已开始试点采用自动化化清扫的设备。

清扫机器人清扫具有智能化、自动化和实时性的特点，是未来的发展方向。但市场上现有的清扫设备一般使用齿轮传动或带传动，这种传动系统不仅结构复杂，现场安装困难，个别传动部件要反复调试才能达到运行的要求，从而增加了传动系统的故障点和故障率，而且，光伏电站现场的地形地貌复杂，地面突然的凸起或凹陷或大的障碍物随处可见，从而使得齿轮传动或带传动出现故障的几率变得更高，进而导致产品稳定性低，影响正常使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光伏组件清扫机器人的控制方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种光伏组件清扫机器人，包括：独立的柜体，所述柜体内设置有驱动电源和智能控制系统，所述柜体固定在骨架上，骨架的底部设置有左右对称的导向轮和驱动轮，使用时，所述导向轮卡接在光伏组件阵列的外侧边框上并可沿所述外侧边框移动，所述驱动电源为整个设备供电，所述驱动轮通过励磁驱动单元驱动，所述电源模块和所述励磁驱动单元均与所述智能控制系统连接；所述骨架的底部还设置有清扫件。

进一步的，励磁驱动单元包括转子和定子，所述转子包括外壳和转子绕组，所述外壳包裹在所述转子绕组的外侧，所述外壳与所述驱动轮连接形成一体，所述定子包括主轴和定子绕组，所述主轴固定连接在所述壳体上，所述定子绕组固定在所述主轴上，所述转子绕组通过轴承与所述主轴连接。

进一步的，骨架的侧面设置有大气感知系统，所述骨架的侧面底部设置有轨道感知系统，所述大气感知系统和所述轨道感知系统均与所述智能控制系统数据连接。

进一步的，驱动电源包含多个电池组、加热电阻和保温材料，具有加热和保温功能，并设置有温度传感器，此外，在电池的正极或者负极串入一个电流检测电阻，通过实时检测通过电阻的电流与时间的变化情况进行积分即得到变化的电量，精确跟踪电池的电量变化。

进一步的，壳体的上端设置有可打开的盖板。

进一步的，的骨架由多个骨架单元可拆卸拼接而成，可根据清扫区域大小，通过插接的方式将分段骨架进行联接，达到对骨架的长度进行调整的目的。

进一步的，相邻两个所述骨架单元的连接处设置有滑套和螺栓，所述滑套包裹在连接处的外侧，所述螺栓穿设在所述滑套和所述骨架单元的连接端部中。

一种权利要求1-6任一项所述的光伏组件清扫机器人的控制方法，包括如下步骤：

S1.大气感知系统实时监控空气温度、相对湿度、风速和空气污染物等，并将相关信息传送给智能控制系统；当清扫机器人未启动时，如空气温度低于阈值下限值时，驱动电源的温度传感器启动检测，当驱动电源的温度低于驱动电源的阈值下限时，为防止低温对驱动电源的破坏，智能控制系统会启动驱动电源加热装置，此时驱动电源的温度传感器实时监控电源的温度，达到设定值时，停止加热。此后，驱动电源的温度传感器会每间隔一定的时间检测一次电源的温度，并在温度过低时，再次启动加热。如空气温度高于阈值上限时，驱动电源的温度传感器启动检测，当驱动电源的温度高于驱动电源阈值上限值时，智能控制系统会停止清扫，并尽快到达最近的停车位，并发送报警信息给后台；当行驶至停车位的过程中驱动电源的温度升高至驱动电源温度报警阈值时，清扫机器人会停止运行，并将火灾报警发送给后台。

S2.在清扫机器人出厂前，智能控制系统中会植入前期的大量试验所得到的温度、污染物、湿度等单个参数以及相互耦合时与清扫机器人清扫一次所需电量的影响参数，在清扫机器人首次启动前，智能控制系统首先会根据驱动电源的电量大小，结合大气感知系统的信号，与系统中已有参数进行比对，多参数耦合时，还需根据各参数对电量影响的大小进行加权计算，并根据计算结果选择合适的电流和电压等参数。

S3.在后续的清扫过程中，清扫机器人每清扫一次，会对系统中的数据修正一次，并最终形成针对所属清扫区域的技术参数。

S4.轨道感知系统主要由距离、角度传感器组成，用于清扫机器人运行过程中实时检测相邻组件之间的高低差、上下错位、方位角偏差，并将上述信息发送给智能控制系统。

S5.在清扫机器人出厂前，智能控制系统中会植入前期的大量试验所得到的清扫机器人所能达到的相邻组件之间的高低差、上下错位、方位角偏差等单个参数以及相互耦合时的极限值，在清扫机器人启动时，轨道感知系统同步启动，并实时监控清扫机器人运行过程中的“路况”，并将相关信息传递给智能控制系统，智能控制系统根据系统中已有参数对驱动轮的输出参数进行调整，提高运行的稳定性和越障能力。

S6.根据相关研究和试验，重污染天气PM2.5、PM10等污染颗粒对组件展开清扫，会对发电量的提升30-40％。在清扫机器人出厂前，智能控制系统中会植入系统默认的清扫周期，如三天或四天清扫一次，由于每个项目现场的大气污染情况不同，智能控制系统可根据大气感知系统测量的大气污染的变化情况，增大清扫频率，并将相关数据进行保存，为后续清扫工作提供参考。

S7.在运行过程中因突发故障导致驱动电源电量不足、或突发恶劣天气大风、暴雨等时，智能控制系统会对已行走的距离与未行走的距离对比，选择距离较小的停机位停机。并将停机位置、停机时间、已清扫区域/未清扫区域及设备故障等信息通过无线信号上传至信息控制后台。

本发明的有益效果是：设计合理，结构简单，增大输出扭矩等措施，提高运行的稳定性和越障能力，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明清扫机器人的总体结构示意图；

图2为本发明清扫机器人的骨架联接结构示意图；

图3为本发明清扫机器人的驱动单元结构原理示意图；

图4位本发明清扫机器人的驱动电源结构示意图。

图中，各符号的含义如下：1盖板、2骨架、3驱动电源、4清扫件、5导向轮、6智能控制系统、7励磁驱动单元、8驱动轮、9柜体、201分段骨架、202滑套、203特制紧固螺栓、301电池组、302加热电阻、303保温材料、401清扫电机、601轨道感知系统、602大气感知系统、701转子绕组、702外壳、703主轴、704轴承、705定子绕组。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示，一种光伏组件清扫机器人，包括：独立的柜体9，所述柜体9内设置有驱动电源3和智能控制系统6，所述柜体1固定在骨架2上，骨架2的底部设置有左右对称的导向轮5和驱动轮8，使用时，所述导向轮5卡接在光伏组件阵列的外侧边框上并可沿所述外侧边框移动，所述驱动电源3为整个设备供电，所述驱动轮8通过励磁驱动单元7驱动，所述电源模块和所述励磁驱动单元7均与所述智能控制系统6连接；所述骨架2的底部还设置有清扫件。所述励磁驱动单元7包括转子和定子，所述转子包括外壳702和转子绕组701，所述外壳702包裹在所述转子绕组701的外侧，所述外壳702与所述驱动轮8连接形成一体，所述定子包括主轴703和定子绕组，所述主轴固定连接在所述壳体上，所述定子绕组705固定在所述主轴上，所述转子绕组701通过轴承与所述主轴703连接。所述骨架2的侧面设置有大气感知系602统，所述骨架2的侧面底部设置有轨道感知系统601，所述大气感知系统602和所述轨道感知系统601均与所述智能控制系统6数据连接。所述驱动电源3包含多个电池组、加热电阻和保温材料，具有加热和保温功能，并设置有温度传感器，此外，在电池的正极或者负极串入一个电流检测电阻，通过实时检测通过电阻的电流与时间的变化情况进行积分即得到变化的电量，精确跟踪电池的电量变化。所述壳体的上端设置有可打开的盖板。所述的骨架2由多个骨架单元可拆卸拼接而成，可根据清扫区域大小，通过插接的方式将分段骨架进行联接，达到对骨架的长度进行调整的目的。相邻两个所述骨架单元的连接处设置有滑套和螺栓，所述滑套包裹在连接处的外侧，所述螺栓穿设在所述滑套和所述骨架单元的连接端部中。

一种权利要求1-6任一项所述的光伏组件清扫机器人的控制方法，包括如下步骤：

S1.大气感知系统实时监控空气温度、相对湿度、风速和空气污染物等，并将相关信息传送给智能控制系统；当清扫机器人未启动时，如空气温度低于阈值下限值时，驱动电源的温度传感器启动检测，当驱动电源的温度低于驱动电源的阈值下限时，为防止低温对驱动电源的破坏，智能控制系统会启动驱动电源加热装置，此时驱动电源的温度传感器实时监控电源的温度，达到设定值时，停止加热。此后，驱动电源的温度传感器会每间隔一定的时间检测一次电源的温度，并在温度过低时，再次启动加热。如空气温度高于阈值上限时，驱动电源的温度传感器启动检测，当驱动电源的温度高于驱动电源阈值上限值时，智能控制系统会停止清扫，并尽快到达最近的停车位，并发送报警信息给后台；当行驶至停车位的过程中驱动电源的温度升高至驱动电源温度报警阈值时，清扫机器人会停止运行，并将火灾报警发送给后台。

S2.在清扫机器人出厂前，智能控制系统中会植入前期的大量试验所得到的温度、污染物、湿度等单个参数以及相互耦合时与清扫机器人清扫一次所需电量的影响参数，在清扫机器人首次启动前，智能控制系统首先会根据驱动电源的电量大小，结合大气感知系统的信号，与系统中已有参数进行比对，多参数耦合时，还需根据各参数对电量影响的大小进行加权计算，并根据计算结果选择合适的电流和电压等参数。

S3.在后续的清扫过程中，清扫机器人每清扫一次，会对系统中的数据修正一次，并最终形成针对所属清扫区域的技术参数。

S4.轨道感知系统主要由距离、角度传感器组成，用于清扫机器人运行过程中实时检测相邻组件之间的高低差、上下错位、方位角偏差，并将上述信息发送给智能控制系统。

S5.在清扫机器人出厂前，智能控制系统中会植入前期的大量试验所得到的清扫机器人所能达到的相邻组件之间的高低差、上下错位、方位角偏差等单个参数以及相互耦合时的极限值，在清扫机器人启动时，轨道感知系统同步启动，并实时监控清扫机器人运行过程中的“路况”，并将相关信息传递给智能控制系统，智能控制系统根据系统中已有参数对驱动轮的输出参数进行调整，提高运行的稳定性和越障能力。

S6.根据相关研究和试验，重污染天气PM2.5、PM10等污染颗粒对组件展开清扫，会对发电量的提升30-40％。在清扫机器人出厂前，智能控制系统中会植入系统默认的清扫周期，如三天或四天清扫一次，由于每个项目现场的大气污染情况不同，智能控制系统可根据大气感知系统测量的大气污染的变化情况，增大清扫频率，并将相关数据进行保存，为后续清扫工作提供参考。

S7.在运行过程中因突发故障导致驱动电源电量不足、或突发恶劣天气大风、暴雨等时，智能控制系统会对已行走的距离与未行走的距离对比，选择距离较小的停机位停机。并将停机位置、停机时间、已清扫区域/未清扫区域及设备故障等信息通过无线信号上传至信息控制后台。

在清扫机器人启动前，智能控制系统(6)会根据驱动电源(3)的电量大小，结合大气感知系统(602)的信号做出判断。在驱动电源(3)供电状态下，通过定子系统与转子系统的电磁效应驱动转子侧的驱动轮转动，实现清扫机器人的移动。在轨道感知系统(601)检测出障碍物后，智能控制系统可通过降低清扫机器人的运行速度，增大输出扭矩等措施，提高运行的稳定性和越障能力。

此外，智能控制系统可根据感知系统测量的组件表面的脏污程度、单排轨道的平直度、驱动电源(3)的电量等因素进行综合分析，对清扫机器人的运行速度进行实时调速达到智能控制的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。