太陽能板清洗機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，尤其是一種太陽能板清洗機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]由于光伏電站一般都位于較為惡劣的自然環(huán)境中，自然灰塵很多，幾乎都位于荒漠地區(qū)，周邊植被非常稀少。其次，這些荒漠電站還面臨著非常嚴(yán)重的缺水問題一一不僅遠(yuǎn)離水源地，雨水較少，地下水也并不豐富。再者，光伏電站的裝機(jī)規(guī)模動(dòng)輒數(shù)十兆瓦乃至數(shù)百兆瓦，太陽能板數(shù)量更是高達(dá)上萬塊乃至數(shù)十萬塊，即便有充足的水源、設(shè)備和人力，要完成一次全面人工清洗，工作量之大，也出乎一般人的想象。因此開發(fā)一種智能化清洗設(shè)備，最大限度的替代人工，提高發(fā)電效率，對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及國家安全具有重要作用?，F(xiàn)有的太陽能板清洗設(shè)備多為手動(dòng)操作，并且工作環(huán)境地面不平整，手動(dòng)操作很難滿足工況需求。太陽能板清洗機(jī)器人的使用將大大降低清洗成本，改善工人的勞動(dòng)環(huán)境，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，具有相當(dāng)?shù)纳鐣?、?jīng)濟(jì)意義和廣闊的應(yīng)用前景。目前針對此類清洗的機(jī)器人的研究還沒有比較成熟、可靠的方案。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種太陽能板清洗機(jī)器人，其解決了工作量大、水資源緊缺等問題，能夠?qū)崿F(xiàn)清洗機(jī)器人的自主智能定速巡航行走，完成太陽能板清洗、清掃任務(wù)，不但可減少人工數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，還避免復(fù)雜的手動(dòng)操作，提高生產(chǎn)效率。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0005]—種太陽能板清洗機(jī)器人，包括行走車，行走車上設(shè)置有液壓伸縮臂，液壓伸縮臂的前端設(shè)置有通過刷架旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制的輥刷裝置，行走車內(nèi)設(shè)置有控制行走車、液壓伸縮臂和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制系統(tǒng)；
[0006]所述控制系統(tǒng)包括:
[0007]發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，通過CAN總線與控制器通訊，接收控制器的指令，完成對發(fā)動(dòng)機(jī)油門的自動(dòng)控制，獨(dú)立于控制器，同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元也能夠單獨(dú)控制發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元還控制整個(gè)機(jī)器人的空調(diào)系統(tǒng)；
[0008]數(shù)據(jù)采集設(shè)備，分布在太陽能板清洗機(jī)器人本體上，用于采集太陽能板清洗機(jī)器人的環(huán)境數(shù)據(jù)，并發(fā)送至控制器解析；
[0009]控制器，用于接收數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析處理，生成合理的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃路徑;且通過控制器的出口對電控液壓比例閥和電機(jī)進(jìn)行控制，控制機(jī)器人作業(yè)；
[0010]顯示器，通過CAN總線與控制器通訊，用于顯示整個(gè)控制系統(tǒng)的狀態(tài)，并且是操作人員與控制系統(tǒng)交互的接口。
[0011]所述行走車包括車身，車身底部由兩個(gè)行走馬達(dá)分別控制兩個(gè)車輪，車身底部與車輪支撐軸之間連接有車身調(diào)平液壓缸，車身底部還設(shè)置有控制液壓伸縮臂的主臂回轉(zhuǎn)液壓缸。
[0012]所述液壓伸縮臂由多級液壓缸控制。
[0013]所述輥刷裝置包括安裝于液壓伸縮臂前端的刷架旋轉(zhuǎn)電機(jī)，刷架旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)刷架，刷架中安裝有輥刷，輥刷通過控制系統(tǒng)控制的輥刷旋轉(zhuǎn)馬達(dá)動(dòng)作。
[0014]所述行走車上還設(shè)有由控制系統(tǒng)控制的吸塵馬達(dá)和高壓噴霧馬達(dá)。
[0015]數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括超聲波傳感器、測距傳感器、接近傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器和傾角傳感器;其中，
[0016]轉(zhuǎn)速傳感器車安裝在車輪的輪轂上，根據(jù)轉(zhuǎn)速反饋來控制行走馬達(dá)的速度，達(dá)到機(jī)器人按照直線勻速行走；
[0017]測距傳感器檢測清洗末端與太陽能板之間的距離，通過調(diào)整各級臂的動(dòng)作，使清洗末端保持與太陽能板的平行狀態(tài)。
[0018]傾角傳感器測量車身的傾斜角度，控制器根據(jù)實(shí)時(shí)測量結(jié)果分別控制兩個(gè)車身調(diào)平液壓缸，來進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，保持車身在一個(gè)允許的傾斜角度范圍之內(nèi)。
[0019]超聲波傳感器測量執(zhí)行末端與清洗表面之間的距離，通過控制距離值來調(diào)節(jié)執(zhí)行末端的動(dòng)作。
[0020]所述車身上有兩個(gè)操作手柄，每個(gè)操作手柄上有四個(gè)按鍵，通過手柄的輸入和按鍵的操作來控制整個(gè)機(jī)器人的各個(gè)動(dòng)作。
[0021]所述控制器為抗震、抗干擾設(shè)備，包括開關(guān)量、模擬量的采集和控制功能，有PffM控制功能，有PWM控制反饋功能，可以與顯示器通訊；
[0022]運(yùn)動(dòng)規(guī)劃路徑，用于在一鍵行走過程中，根據(jù)執(zhí)行末端與清洗面之間的距離判斷來調(diào)節(jié)各臂的動(dòng)作；
[0023]P麗控制，由控制器通過P麗出口來控制電控液壓比例閥，實(shí)現(xiàn)各液壓缸和馬達(dá)的比例控制，PWM控制反饋功能可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)。
[0024]控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件包括刷架旋轉(zhuǎn)電機(jī)、吸塵馬達(dá)、噴霧馬達(dá)、輥刷旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、左右行走馬達(dá)、各級臂的液壓缸、車身調(diào)平液壓缸。
[0025]整個(gè)控制系統(tǒng)分為手動(dòng)操作和一鍵行走兩種模式。
[0026]手動(dòng)操作，太陽能板清洗機(jī)器人的車身上有兩個(gè)操作手柄，每個(gè)操作手柄上有四個(gè)按鍵，通過手柄的輸入和按鍵的操作來控制整個(gè)機(jī)器人的各個(gè)動(dòng)作。
[0027]—鍵行走模式，當(dāng)機(jī)器人的姿態(tài)已經(jīng)調(diào)整到位，開始清洗太陽能板時(shí)，將開啟一鍵行走模式，此時(shí)不需要人員操作，清洗機(jī)器人處于全自動(dòng)狀況。該模式下，機(jī)器人可以完成定速行走、清洗末端調(diào)整、車身調(diào)平、噴霧清洗和吸塵動(dòng)作。
[0028]其中定速行走，每個(gè)車輪轂上安裝轉(zhuǎn)速傳感器，根據(jù)轉(zhuǎn)速反饋來控制行走馬達(dá)的速度，達(dá)到機(jī)器人按照直線勻速行走。
[0029]其中清洗末端調(diào)整，由測距傳感器檢測清洗末端與太陽能板之間的距離，通過調(diào)整各級臂的動(dòng)作，使清洗末端保持與太陽能板的平行狀態(tài)。
[0030]其中車身調(diào)平，由傾角傳感器測量出傾斜角度，控制器根據(jù)實(shí)時(shí)測量結(jié)果分別控制兩個(gè)液壓缸，來進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，保持車身在一個(gè)允許的傾斜角度范圍之內(nèi)。
[0031 ]其中噴霧清洗和吸塵，控制器控制液壓馬達(dá)來完成。
[0032]本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)基于CAN總線設(shè)計(jì)，節(jié)省了很多線纜。機(jī)器人的發(fā)動(dòng)機(jī)控制是由控制器通過CAN總線發(fā)指令給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器來間接調(diào)節(jié)的，控制器會根據(jù)機(jī)器人的不同工況選擇不同的發(fā)電機(jī)檔位，實(shí)現(xiàn)節(jié)省油耗的目的。顯示器通過CAN總線與控制器通訊，顯示器具有多個(gè)界面，分別顯示發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)、機(jī)器人的狀態(tài)、各傳感器的信號或者數(shù)據(jù)，并且，操作人員通過按鍵可以對控制器發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
[0033]本實(shí)用新型擺脫了完全手動(dòng)操作的弊端，減少了人力成本增加以及生產(chǎn)效率低等問題。太陽能板清洗機(jī)器人有兩種操作模式:手動(dòng)操作和一鍵行走。手動(dòng)操作時(shí)，操作人員通過兩個(gè)手柄輸入信號來控制各個(gè)執(zhí)行元件的動(dòng)作;一鍵行走時(shí)，操作人員只需坐在機(jī)器人的操作室里，機(jī)器人會根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器的反饋來調(diào)節(jié)機(jī)器人左右行走馬達(dá)按照直線行走，同時(shí)也會根據(jù)機(jī)器人上安裝的傾角傳感器來調(diào)節(jié)車身平衡。當(dāng)處于一鍵行走模式時(shí)，清洗機(jī)器人會根據(jù)機(jī)器人末端的超聲波傳感器測量執(zhí)行末端與清洗表面之間的距離，通過控制距離值來調(diào)節(jié)執(zhí)行末端的動(dòng)作。機(jī)器人通過輥刷清掃、馬達(dá)吸塵、高壓噴霧三級來完成太陽能板的清洗，能徹底的清洗太陽能板的表面灰塵。
[0034]該太陽能板清洗機(jī)器人將整個(gè)工作過程簡單化，減少了人工操作，節(jié)約了水資源，提高了清洗的效果，特別適用于大面積的太陽能板清洗。
【附圖說明】
[0035]圖1是本實(shí)用新型清洗機(jī)器人機(jī)械部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2是本實(shí)用新型控制系統(tǒng)組成示意圖；
[0037]其中，I 一棍刷;2—刷架旋轉(zhuǎn)電機(jī);3—調(diào)幅液壓缸;4一二級伸縮液壓缸;5—二級液壓缸;6—一級液壓缸;7—主臂回轉(zhuǎn)液壓缸;8—車身調(diào)平液壓缸;9 一第一行走馬達(dá);10—第二行走馬達(dá);11一刷架。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0039]如圖1、圖2所示，太陽能板清洗機(jī)器人，包括行走車，行走車上設(shè)置有液壓伸縮臂，液壓伸縮臂的前端設(shè)置有通過刷架旋轉(zhuǎn)電機(jī)2控制的輥刷裝置，行走車內(nèi)設(shè)置有控制行走車、液壓伸縮臂和刷架旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的控制系統(tǒng)；
[0040]控制系統(tǒng)包括:
[0041]發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，通過CAN總線與控制器通訊，接收控制器的指令，完成對發(fā)動(dòng)機(jī)油門的自動(dòng)控制，獨(dú)立于控制器，同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元也能夠單獨(dú)控制發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元還控制整個(gè)機(jī)器人的空調(diào)系統(tǒng)；
[0042]數(shù)據(jù)采集設(shè)備，分