太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人的制作方法

本发明涉及一种智能机器人技术，具体涉及一种太阳能光伏板全自动智能清扫和巡检机器人。

背景技术：

近年来清洁能源发展迅猛，太阳能光伏发电得到了大规模的发展，具有百万、千万片光伏板的太阳能电厂已经大量出现。随着光伏电厂规模的日益扩大，光伏板的日常维护也逐渐成为了大型光伏企业亟待解决的一个重要问题。

自有光伏发电以来，光伏板的清扫问题就随之而出现。现有技术中，最早出现光伏板清扫机器人的专利是2014年，专利号为cn203840271u。该专利是一个类似于汽车玻璃雨刷的装置，显然。这种装置是为了小规模光伏发电而设计的，难以应付大规模光伏电厂的需求，且清扫也不干净。

一种改进方法是使用行进中的滚刷来清扫，但是滚刷轴需要跟光伏板按照的宽度一致，一般至少是两块标准板的宽度，滚动的速度慢，清扫的效果不理想。也有企业采用行进中的盘刷的方法来清扫，其工作原理类似于扫大街的清扫车。盘刷的转动速度快，清扫效果比滚刷好，但是盘刷造成扬尘，需要接一个灰尘收集装置，以防止造成二次污染。专利cn105944991b将盘刷和滚刷相结合，形成一个滚盘复合清扫，以增强清扫的效果。这类机械清扫系统都和扫地车、吸尘器一样需要灰尘收集袋，以免造成二次污染。该集尘袋需要定期更换，无法实现全自动清扫，更无法检查清扫的效果。专利cn204906301u采用减少滚刷的长度，逐步清扫的方法，来取得和高速盘扫相似的效果，但是这种滚刷没有集尘袋，将灰尘扫向已经清扫的区域，会造成光伏板的二次污染。

用水或者清洗液冲洗加上洗刷显然是最好、最彻底的光伏板清洁方法，专利cn208825061u、cn109317452a等多种专利公布了喷水加洗刷的装置，用于清洁光伏板，该装置将清洗产生的污水和灰尘收集到专门的箱子里，不对环境造成二次污染，取得了非常好的清洗效果，但一般来说，光伏电厂都是建在山区、沙漠等干旱、半干旱地区，水资源十分缺乏，且难以全自动运行。

综合上述典型现有技术分析表明，现有的光伏板自动清扫机器人的发展，遇到了很大的困难，难以达到大规模光伏电厂全面自动清扫的需求，需要新的突破。

技术实现要素：

本发明提供一种太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，集光伏板清扫、巡检、通讯为一体，提高太阳能光伏板阵列的清扫效果，提高其发电量。现有的技术中，无论是清扫机器人、清扫装置，其清扫的控制都是由简单的机械或者电子装置来实现的，缺乏巡检，无法知道清扫的效果，因此，其清扫的滚刷或者盘刷的损耗无法估计，不能使清扫装置工作在其最佳清扫效果和效率范围内。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

(1)一种太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，包括机器人本体、智能清扫装置和巡检装置；智能清扫装置和巡检装置设置于机器人本体上；所述智能清扫装置上设有滚刷和吹风口；所述巡检装置包括摄像头，所述摄像头设置在智能清扫装置上；所述机器人本体通过第一定位和运动轮，沿着太阳能光伏板阵列的两侧支架左右运动；所述智能清扫装置，通过第二定位和运动，沿着机器人本体上下运动。

(2)根据(1)所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，在所述机器人本体上设有位置和姿态传感器。位置和姿态传感器用于确定机器人的相对位置和相对朝向，保证机器人能够沿着光伏板阵列的方向直线运动。

(3)根据(1)或(2)所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，在所述机器人本体上下两侧分别设有两个第一定位和运动轮，各由一个电动机驱动；在所述智能清扫装置上下两侧分别设有两个第二定位和运动轮，各由一个电动机驱动；在所述机器人本体上下两侧分别设有两个位置和姿态传感器。

(4)根据(1)-(3)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，所述摄像头为可见光和/或红外光摄像头。

(5)根据(1)-(4)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，所述滚刷和吹风口平行放置，所述滚刷和吹风口均与机器人本体的横轴呈30～60度安装在智能清扫装置上。滚刷清扫坚硬的污垢，同时吹风口将灰尘吹走，两者共同作用，实现高效、干净的清扫。所述滚刷和吹风口均与机器人本体的横轴呈30～60度安装在智能清扫装置上，可以防止清扫的灰尘污染已经清扫的区域。

(6)根据(1)-(5)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，太阳能光伏板通过立柱设置在所述机器人本体上，在所述机器人本体上还设有电池组，所述太阳能光伏板和电池组联合给机器人供电。

(7)根据(1)-(6)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，在所述机器人本体上设有电池组，所述电池组接入太阳能光伏板阵列的电源充电，所述电池组给机器人供电。

(8)根据(1)-(7)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，在所述太阳能光伏板上设有自清洁滚刷，自清洁滚刷自上而下地清扫，以保持太阳能光伏板的清洁。

(9)根据(1)-(8)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，所述摄像头通过电线和信号线获得电源，并将获取的图像信号通过电线和信号线传输至智能计算和通讯装置，所述智能计算和通讯装置将处理后的信号无线传输至巡检和智能处理装置，通过人机交互装置呈现清扫和巡检的结果。

(10)根据(1)-(9)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，所述智能计算和通讯装置设置在智能清扫装置上。

(11)根据(1)-(10)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，所述智能计算和通讯装置包括计算模块和通讯模块，所述计算模块包括cpu、内存、操作系统、算法和软件，用于计算摄像头、位置和姿态传感器的信号和定位及控制机器人本体、智能清扫装置；所述通讯模块包括天线和信号发送、接收器，用于与巡检和智能处理装置之间的通讯；所述摄像头、位置和姿态传感器将信号传输给计算模块进行智能处理，并通过无线信号发送给巡检和智能处理装置，同时所述智能计算和通讯装置接收巡检和智能处理装置的指令，根据算法计算后来控制智能清扫装置。

(12)根据(1)-(11)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，所述智能计算和通讯装置用于接收并处理从位置和姿态传感器、摄像头发送过来的信息，经过图像、视频的比对识别、降噪、压缩，以及位置和姿态传感器信号的识别、降噪智能处理后，通过无线传输发送给远程的巡检和智能处理装置中的信号接收和处理模块。

(13)根据(1)-(12)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，所述人机交互装置包括电脑、显示屏、键盘、鼠标、轨迹球，所述的电脑接收来自巡检和智能处理装置的信息，采用智能算法自动识别太阳能光伏板上的缺陷等问题，自动识别清扫效果，并将其显示在显示屏上，同时电脑还通过键盘、鼠标、轨迹球、触摸屏接收巡检人员的指令，并将其转发给巡检和智能处理装置，通过无线发送给智能计算和通讯装置，使得机器人能够执行巡检人员的指令。

(14)根据(1)-(13)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，每次清扫时，机器人本体从太阳能光伏板阵列的起点运动到终点，所述机器人本体的清扫运动方式是步进式运动，其步长为智能清扫装置每次清扫的宽度；所述机器人本体的长度为太阳能光伏板阵列高度的1.1～1.2倍。

(15)根据(1)-(14)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，巡检和智能处理装置和人机交互装置的电脑合二为一。

(16)根据(1)-(15)任一项所述的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，取消机载的太阳能光伏板，而机载的电池组接入太阳能光伏板阵列的电源充电，所述电池组给机器人供电。

本发明提供的太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，采用将清扫、巡检、交互集成一体的智能方法，提高太阳能光伏板阵列的清扫效果，提高其发电量。本发明和现有技术的根本区别：一是清扫机器人的清扫和控制由机载的计算和通讯装置与远程的智能人机交互来共同实现，二是智能巡检装置和清扫装置集成一体，使得智能巡检和清扫能同时实现，且两个装置都工作在其效率最高的区间内。现有的技术中，无论是清扫机器人、清扫装置，其清扫的控制都是由简单的机械或者电子装置来实现的，缺乏巡检，无法知道清扫的效果，更无法自动检测太阳能光伏板的缺陷等问题，因此，其清扫的滚刷或者盘刷的损耗无法估计，不能使清扫装置工作在其最佳清扫效果和效率范围内。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人俯视示意图；

图2为本发明太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人侧视示意图；

图3为远程巡检和智能处理装置及人机交互装置结构示意图。

其中图中标号，1为机器人本体，2为位置和姿态传感器，3为第一定位和运动轮，4为智能清扫装置，5为第二定位和运动轮，6为吹风口，7为滚刷，8为电线和信号线，9为摄像头，10为智能计算和通讯装置，11为太阳能光伏板，12为自清洁滚刷，13为立柱，14为人机交互装置，15为巡检和智能处理装置，100为太阳能光伏板阵列，101为支架。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2、3所示，一种太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人，包括机器人本体1、智能清扫装置4和巡检装置；智能清扫装置4和巡检装置设置于机器人本体1上；所述智能清扫装置4上设有滚刷7和吹风口6；所述巡检装置包括摄像头9，所述摄像头9设置在智能清扫装置4上；所述机器人本体1通过第一定位和运动轮3，沿着太阳能光伏板阵列100的两侧支架101左右运动；所述智能清扫装置4，通过第二定位和运动轮5，沿着机器人本体1上下运动。

在所述机器人本体1上下两侧分别设有两个位置和姿态传感器2，用于确定机器人的相对位置和相对朝向，保证机器人能够沿着光伏板阵列的方向直线运动。所述摄像头9为可见光和/或红外光摄像头。在所述机器人本体1上下两侧分别设有两个第一定位和运动轮3，各由一个电动机驱动(图中未示出)；在所述智能清扫装置4上下两侧分别设有两个第二定位和运动轮5，各由一个电动机驱动(图中未示出)。

所述滚刷7和吹风口6平行放置，滚刷7清扫坚硬的污垢，同时吹风口6将灰尘吹走，两者共同作用，实现高效、干净的清扫。所述滚刷7和吹风口6均与机器人本体1的横轴呈30～60度安装在智能清扫装置4上，可以防止清扫的灰尘污染已经清扫的区域。

太阳能光伏板11通过立柱13设置在所述机器人本体1上，在所述机器人本体1上还设有电池组，所述太阳能光伏板11和电池组给机器人供电。在所述太阳能光伏板11上设有自清洁滚刷12，自清洁滚刷12自上而下地清扫，以保持太阳能光伏板11的清洁。所述太阳能光伏板11的功率根据电厂太阳能光伏板阵列100的长度而定，一般为100-300瓦，太阳能光伏板11配套的电池组由太阳能光伏板11供电，其电量为0.5-3度电。太阳能光伏板11和电池组对机器人本体1、智能清扫装置4、巡检摄像头9以及智能计算和通讯装置10等供电。

所述摄像头9通过电线和信号线8获得电源，并将获取的图像信号通过电线和信号线8传输至智能计算和通讯装置10，所述智能计算和通讯装置10将处理后的信号无线传输至巡检和智能处理装置15，通过人机交互装置14呈现清扫和巡检的结果，如果信号智能分析的结果发现光伏板中的异常情况，如局部高温等，该结果通过中控室人机交互装置14显示，通知值班人员及时处理；所述智能计算和通讯装置10设置在智能清扫装置4上。

所述智能计算和通讯装置10包括计算模块和通讯模块，所述计算模块包括cpu、内存、操作系统、算法和软件，用于计算摄像头9、位置和姿态传感器2的信号和定位及控制机器人本体1、智能清扫装置4；所述通讯模块包括天线和信号发送、接收器，用于与巡检和智能处理装置15之间的通讯；所述摄像头9、位置和姿态传感器2将信号传输给计算模块进行智能处理，并通过无线信号发送给巡检和智能处理装置15，同时所述智能计算和通讯装置10接收巡检和智能处理装置15的指令，根据算法计算后来控制智能清扫装置4。

所述智能计算和通讯装置10用于接收并处理从位置和姿态传感器2、摄像头9发送过来的信息，经过图像、视频的智能识别、降噪、压缩，以及位置和姿态传感器2信号的智能识别、降噪智能处理后，通过无线传输发送给远程的巡检和智能处理装置15中的信号接收和处理模块。

所述人机交互装置14包括电脑、显示屏、键盘、鼠标、轨迹球，所述的电脑接收来自巡检和智能处理装置15的信息，并将其显示在显示屏上，同时电脑还通过键盘、鼠标、轨迹球、触摸屏接收巡检人员的指令，并将其转发给巡检和智能处理装置15，通过无线发送给智能计算和通讯装置10，使得机器人能够执行巡检人员的指令。

每次清扫时，机器人本体1从太阳能光伏板阵列100的起点运动到终点，所述机器人本体1的清扫运动方式是步进式运动，其步长为智能清扫装置4每次清扫的宽度。

由于光伏板的尺寸各不相同，例如光伏电厂所用的光伏板为单片300w，其尺寸是1960*990*35mm。因此，用于光伏电厂清扫的机器人本体的长度为4000～4400mm。一般而言，机器人本体的长度为太阳能光伏板阵列高度的1.1～1.2倍。机器人本体的宽度根据太阳能光伏板的阵列的长度而有调整，一般为300～600mm。阵列越短，则机器人本体的宽度越小。

太阳能光伏板智能清扫与巡检机器人进行清扫过程如下：机器人本体1由上下两对第一定位和运动轮3驱动自左向右运动；安装在机器人本体1的智能清扫装置4，通过上下两对第二定位和运动轮5，沿着机器人本体1上下运动；智能清扫装置4上的滚刷7和吹风口6同时工作，高速旋转的滚刷7清扫坚硬的污垢，同时高压吹风口6将灰尘吹走；摄像头9用于获取太阳能光伏板阵列100的可见光和红外光图像，用于巡检清扫的效果和光伏板的缺陷检测和分析，保证光伏电厂的正常生产安全；将摄像头9获取的图像信号通过电线和信号线8传到智能计算和通讯装置10；智能计算和通讯装置10将处理后的信号无线传输到光伏发电厂的总巡检室内的巡检和智能处理装置15，通过中控室人机交互装置14呈现出清扫和巡检的结果。清扫完毕后，机器人本体1根据设计，自动回到其停靠位置等待下一次的清扫，每次清扫，所述的机器人本体从太阳能光伏板阵列100的起点运动到终点。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别仅在于，巡检和智能处理装置15和人机交互装置14的电脑合二为一。

实施例3：

本实施例与实施例1的区别仅在于，取消机载的太阳能光伏板11，而机载的电池组接入太阳能光伏板阵列的电源充电。

上述实施例目的在于说明本发明，并非具体实施方式的穷举，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。