一种太阳能光伏板清扫机器人的制作方法

1.本发明属于机器人制造技术领域，涉及一种太阳能光伏板清扫机器人。

背景技术：

2.太阳能光伏组件在实际的项目实施过程中，会根据各地区阳光照射角度的变化，倾斜角度也有所变化，以全年发电量为考量的重要因素确定最佳倾角。光伏组件表面的灰尘，一方面遮挡太阳对组件的照射，减少了照射到光伏组件表面的太阳辐射量；另一方面导致光伏组件的传热形式发生了变化。现有光伏组件热平衡模型是建立在清洁面板情况下，实际上在光伏组件投入运行后，其表面的灰尘会影响光伏发电的热平衡。大型地面电站光伏组件积灰（包括灰尘和污垢），影响光伏组件的性能，光伏组件上积灰会造成光伏系统5%-15%甚至更多的输出损失，灰尘若不能够及时清理，就会影响光伏组件的发电效率。
3.太阳能光伏板清扫机器人是一种自动清扫光伏组件表面灰尘的自动化设备，主要结构包括：骨架、行走电机、毛刷电机、行走轮、毛刷、主控系统、光伏自发电系统、外壳等。当机器人工作时，设备安装在组件表面，并沿着组件边框运行，上中下行走轮通过传动杆刚性连接从而达到行走轮运行的同步，这些行走轮的运行仅依靠一个行走电机驱动，毛刷电机带动毛刷滚动清除组件表面灰尘。
4.现有的机器人在实际运行中光伏组件并非排列整齐，相邻组件间会存在上下错位、表面凸起等情况，这样会导致机器人在运行中局部受阻进而引起设备倾斜，倾斜严重时或引起打滑、卡阻。传统机器人上中下行走轮通过齿轮、链条、皮带或者传动杆硬性连接以保证同步性，目前市场上清扫机器人主要故障点发生在设备倾斜打滑、卡阻方面，当设备发生倾斜打滑后，一般会停在组件表面上，会严重遮挡组件的发电工作，机器人打滑会严重损坏行走轮与毛刷，减少其使用寿命。
5.而如中国专利cn216959794u公开的行走动力为直角动力输出的太阳能光伏清扫机器人，虽然通过设置独立电机驱动第一行走轮和第二行走轮行进，克服越障能力不足等，但是，其过多的电机设置也使得整体结构较为复杂，同时，毛刷清扫过程与行进过程的协调一致性也较差，容易相互影响。

技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了提供一种太阳能光伏板清扫机器人。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种太阳能光伏板清扫机器人，包括骨架，以及沿轴向依次安装在所述骨架上的上板组件、中板组件和下板组件，在上板组件和中板组件之间还设有第一毛刷，在中板组件和下板组件之间还设有第二毛刷，所述的上板组件包括固定在所述骨架上的上板件，以及安装在上板件上的上驱动电机、上电机链轮、上行走链轮、上毛刷链轮和上行走轮，所述的上电机链轮与所述上驱动电机的输出轴端相连接，所述的上行走链轮与所述上行走轮相连接，所述上电机链轮、上行
走链轮和上毛刷链轮还通过上链条传动连接，所述上毛刷链轮还连接所述第一毛刷的端部，并带动第一毛刷转动；所述的下板组件固定在所述骨架下的下板件，以及安装在下板件下的下驱动电机、下电机链轮、下行走链轮、下毛刷链轮和下行走轮，所述的下电机链轮与所述下驱动电机的输出轴端相连接，所述的下行走链轮与所述下行走轮相连接，所述下行走链轮和下毛刷链轮还通过下链条传动连接，所述下毛刷链轮还连接所述第二毛刷的端部，并带动第二毛刷转动。
8.进一步的，所述的上行走链轮与上行走轮对应设有两个，并分别位于上电机链轮与上毛刷链轮之间。
9.进一步的，所述的下行走链轮与下行走轮对应设有两个，并分别位于下电机链轮与下毛刷链轮之间。
10.进一步的，所述的上行走链轮与上行走轮之间还设有上驱动张紧轮。
11.进一步的，所述的上行走轮与上毛刷链轮之间还设有上毛刷张紧轮。
12.进一步的，所述的下行走链轮与下行走轮之间还设有下驱动张紧轮。
13.进一步的，所述的下行走轮与下毛刷链轮之间还设有下毛刷张紧轮。
14.进一步的，所述的上行走链轮和上毛刷链轮通过上链条传动连接满足：上行走链轮与上毛刷链轮的转动方向正好相反。
15.进一步的，所述的下行走链轮和下毛刷链轮通过下链条传动连接满足：下行走链轮与下毛刷链轮的转动方向正好相反。
16.进一步的，所述中板组件包括中板支架，以及安装在中板支架上的中行走轮、第一毛刷转轴和第二毛刷转轴，所述的第一毛刷转轴还连接所述第一毛刷的端部，并配合所述上毛刷链轮驱动所述第一毛刷转动，所述的第二毛刷转轴还连接所述第二毛刷的端部，并配合所述下毛刷链轮驱动所述第二毛刷转动。
17.更进一步的，所述的第一毛刷转轴和第二毛刷转轴分别通过第一毛刷轴承和第二毛刷轴承转动安装在所述中板支架上。
18.更进一步的，所述的中行走轮通过中轮轴转动安装在所述中板支架上。
19.进一步的，所述骨架上还设有主控箱，在主控箱内设有控制所述上驱动电机与下驱动电机运行的控制系统。
20.与现有技术相比，本发明具有以下优点：（1）使用上、下两个独立的电机驱动行走轮，上、下行走轮的运动是可以机器人的倾斜状态自由调节的，互不干涉。
21.（2）本发明通过配合上下组件的驱动行走轮和毛刷的一体化，对整个中组件结构进行简化，通过设置两个独立的毛刷转动轴，且分别用于与上毛刷链轮和下毛刷链轮带动转动的第一毛刷和第二毛刷连接，这样，通过随行走轮一起被带动的上毛刷链轮和下毛刷链轮带动第一毛刷和第二毛刷转动，这样，链轮的走向可以带动毛刷的旋转，从而减少了毛刷电机的使用，降低了成本，易于生产及大批量使用。此外，第一毛刷与第二毛刷的清扫模式可以与行走轮完全匹配，也避免了多个独立电机控制容易产生的运行不一致的问题。
附图说明
22.图1为本发明的机器人的结构示意图；图2为机器人的上板组件的结构示意图；图3为中板组件的结构示意图；图4为中板组件的剖视结构示意图；图5为下板组件的结构示意图；图中标记说明：1-上板组件，111-上驱动电机，112-上骨架连接件，113-上行走轮，114-上行走链轮，115-上毛刷链轮，116-上毛刷张紧轮，117-上链条，118-上驱动张紧轮，119-上电机链轮；2-骨架；3-第一毛刷；4-中板组件，411-中骨架连接件，412-中行走轮，413-中轮轴，414-中轴承盖，415-中板支架，416-第一轴承盖，417-第一毛刷转轴，418-第一毛刷轴承，419-第二毛刷轴承，420-第二毛刷转轴，421-第二轴承盖；5-第二毛刷；6-主控箱；7-下板组件，711-下驱动电机，712-下骨架连接件，713-下行走轮，714-下行走链轮，715-下毛刷链轮，716-下毛刷张紧轮，717-下链条，718-下驱动张紧轮，719-下电机链轮。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
24.以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。
25.为提高对光伏板的清扫效果等，本发明提供了一种太阳能光伏板清扫机器人，其结构参见图1至图5所示，包括骨架2，以及沿轴向依次安装在所述骨架2上的上板组件1、中板组件4和下板组件7，在上板组件1和中板组件4之间还设有第一毛刷3，在中板组件4和下板组件7之间还设有第二毛刷5，所述的上板组件1包括固定在所述骨架2上的上板件，以及安装在上板件上的上驱动电机111、上电机链轮119、上行走链轮114、上毛刷链轮115和上行走轮113，所述的上电机链轮119与所述上驱动电机111的输出轴端相连接，所述的上行走链轮114与所述上行走轮113相连接，所述上电机链轮119、上行走链轮114和上毛刷链轮115还通过上链条117传动连接，所述上毛刷链轮115还连接所述第一毛刷3的端部，并带动第一毛刷3转动；所述的下板组件7固定在所述骨架2下的下板件，以及安装在下板件下的下驱动电机711、下电机链轮719、下行走链轮714、下毛刷链轮715和下行走轮713，所述的下电机链轮719与所述下驱动电机711的输出轴端相连接，所述的下行走链轮714与所述下行走轮713相
连接，所述下行走链轮714和下毛刷链轮715还通过下链条717传动连接，所述下毛刷链轮715还连接所述第二毛刷5的端部，并带动第二毛刷5转动。
26.在一些具体的实施方式中，请再参见图2所示，所述的上行走链轮114与上行走轮113对应设有两个，并分别位于上电机链轮119与上毛刷链轮115之间。
27.在一些具体的实施方式中，请再参见图5所示，所述的下行走链轮714与下行走轮713对应设有两个，并分别位于下电机链轮719与下毛刷链轮715之间。
28.在一些具体的实施方式中，请再参见图2所示，所述的上行走链轮114与上行走轮113之间还设有上驱动张紧轮118。
29.在一些具体的实施方式中，请再参见图2所示，所述的上行走轮113与上毛刷链轮115之间还设有上毛刷张紧轮116。
30.在一些具体的实施方式中，请再参见图5所示，所述的下行走链轮714与下行走轮713之间还设有下驱动张紧轮718。
31.在一些具体的实施方式中，请再参见图5所示，所述的下行走轮713与下毛刷链轮715之间还设有下毛刷张紧轮716。
32.在一些具体的实施方式中，所述的上行走链轮114和上毛刷链轮115通过上链条117传动连接满足：上行走链轮114与上毛刷链轮115的转动方向正好相反。
33.在一些具体的实施方式中，所述的下行走链轮714和下毛刷链轮715通过下链条717传动连接满足：下行走链轮714与下毛刷链轮715的转动方向正好相反。
34.在一些具体的实施方式中，请再参见图3和图4所示，所述中板组件4包括中板支架415，以及安装在中板支架415上的中行走轮412、第一毛刷转轴417和第二毛刷转轴420，所述的第一毛刷转轴417还连接所述第一毛刷3的端部，并配合所述上毛刷链轮115驱动所述第一毛刷3转动，所述的第二毛刷转轴420还连接所述第二毛刷5的端部，并配合所述下毛刷链轮715驱动所述第二毛刷5转动。
35.更具体的实施方式中，所述的第一毛刷转轴417和第二毛刷转轴420分别通过第一毛刷轴承416和第二毛刷轴承419转动安装在所述中板支架415上。
36.更具体的实施方式中，所述的中行走轮412通过中轮轴413转动安装在所述中板支架415上。
37.在一些具体的实施方式中，所述骨架2上还设有主控箱6，在主控箱6内设有控制所述上驱动电机111与下驱动电机711运行的控制系统。从此的控制系统可以采用本领域常用的如plc控制系统等。
38.以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。
39.下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
40.实施例1：为提高对光伏板的清扫效果等，本实施例提供了一种太阳能光伏板清扫机器人，其结构参见图1至图5所示，包括骨架2，以及沿轴向分别通过上骨架连接件112、中骨架连接件411和下骨架连接件712依次安装在骨架2上的上板组件1、中板组件4和下板组件7，在上板组件1和中板组件4之间还设有第一毛刷3，在中板组件4和下板组件7之间还设有第二毛刷5，上板组件1包括固定在骨架2上的上板件，以及安装在上板件上的上驱动电机111、
上电机链轮119、上行走链轮114、上毛刷链轮115和上行走轮113，上电机链轮119与上驱动电机111的输出轴端相连接，上行走链轮114与上行走轮113相连接，上电机链轮119、上行走链轮114和上毛刷链轮115还通过上链条117传动连接，上毛刷链轮115还连接第一毛刷3的端部，并带动第一毛刷3转动；下板组件7固定在骨架2下的下板件，以及安装在下板件下的下驱动电机711、下电机链轮719、下行走链轮714、下毛刷链轮715和下行走轮713，下电机链轮719与下驱动电机711的输出轴端相连接，下行走链轮714与下行走轮713相连接，下行走链轮714和下毛刷链轮715还通过下链条717传动连接，下毛刷链轮715还连接第二毛刷5的端部，并带动第二毛刷5转动。
41.请再参见图2所示，上行走链轮114与上行走轮113对应设有两个，并分别位于上电机链轮119与上毛刷链轮115之间。
42.请再参见图5所示，下行走链轮714与下行走轮713对应设有两个，并分别位于下电机链轮719与下毛刷链轮715之间。
43.请再参见图2所示，上行走链轮114与上行走轮113之间还设有上驱动张紧轮118。
44.请再参见图2所示，上行走轮113与上毛刷链轮115之间还设有上毛刷张紧轮116。
45.请再参见图5所示，下行走链轮714与下行走轮713之间还设有下驱动张紧轮718。
46.请再参见图5所示，下行走轮713与下毛刷链轮715之间还设有下毛刷张紧轮716。
47.上行走链轮114和上毛刷链轮115通过上链条117传动连接满足：上行走链轮114与上毛刷链轮115的转动方向正好相反。下行走链轮714和下毛刷链轮715通过下链条717传动连接满足：下行走链轮714与下毛刷链轮715的转动方向正好相反。
48.请再参见图3和图4所示，中板组件4包括中板支架415，以及安装在中板支架415上的中行走轮412、第一毛刷转轴417和第二毛刷转轴420，第一毛刷转轴417还连接第一毛刷3的端部，并配合上毛刷链轮115驱动第一毛刷3转动，第二毛刷转轴420还连接第二毛刷5的端部，并配合下毛刷链轮715驱动第二毛刷5转动。第一毛刷转轴417和第二毛刷转轴420分别通过第一毛刷轴承416和第二毛刷轴承419转动安装在中板支架415上。中行走轮412通过中轮轴413转动安装在中板支架415上。
49.另外，根据需要，骨架2上还设有主控箱6，在主控箱6内设有控制上驱动电机111与下驱动电机711运行的控制系统。从此的控制系统可以采用本领域常用的如plc控制系统等，此处的控制系统并不属于本发明所要保护的内容。
50.本实施例的机器人的具体工作原理如下：上组件、中组件、下组件通过骨架2连接件与骨架2紧密连接在一起，第一毛刷3和上组件、中组件连接，第二毛刷5和中组件、下组件连接。主控箱6可自动控制机器人向一个方向运行往复，并且毛刷可旋转清扫光伏板。
51.上板组件1通过上骨架2连接件112与骨架2连接。上链条117顺序连接上电机链轮119、上行走链轮114、上毛刷链轮115，上驱动张紧轮118和上毛刷张紧轮116对上链条117进行张紧。上行走链轮114与上行走轮113通过轴进行连接，能将旋转动力传输到上行走轮113上，从而带动机器人行走。上驱动电机111与上电机链轮119通过键连接将电机的旋转动力传输到上电机链轮119上，进而传递到上链条117上，从而带动上行走链轮114、上毛刷链轮115旋转。第一毛刷3通过轴与上毛刷链轮115连接，上毛刷链轮115可将旋转动力传输给第
一毛刷3，从而实现第一毛刷3对光伏板的清扫。通过这种链条和链轮的连接方式，使得上驱动电机111可以同时将动力传输给上行走轮113和第一毛刷3，并且能够保证上行走轮113和第一毛刷3的旋转方向相反，达到最佳的清扫效果。
52.同样的，下板组件7通过下骨架2连接件与骨架2连接。下链条717顺序连接下电机链轮719、下行走链轮714、下毛刷链轮715，下驱动张紧轮718和下毛刷张紧轮716对下链条717进行张紧。下行走链轮714与下行走轮713通过轴进行连接，能将旋转动力传输到下行走轮713下，从而带动机器人行走。下驱动电机711与下电机链轮719通过键连接将电机的旋转动力传输到下电机链轮719下，进而传递到下链条717下，从而带动下行走链轮714、下毛刷链轮715旋转。第二毛刷5通过轴与下毛刷链轮715连接，下毛刷链轮715可将旋转动力传输给第二毛刷5，从而实现第二毛刷5对光伏板的清扫。通过这种链条和链轮的连接方式，使得下驱动电机711可以同时将动力传输给下行走轮713和第二毛刷5，并且能够保证下行走轮713和第二毛刷5的旋转方向相反，达到最佳的清扫效果。
53.中板组件4则通过中骨架2连接件与骨架2连接。中轴承盖414将中轮轴413可旋转的固定在中板支架415上，中行走轮412与中轮轴413可旋转的连接在一起。机器人运行时，中行走轮412可以自由转动。第一轴承盖416将第一毛刷转轴417与轴承固定在一起。具体的，第一毛刷转轴417与第一毛刷轴承416紧固在一起，可以自由转动。第二毛刷转轴420与第二毛刷轴承419紧固在一起，可以自由转动。第一轴承盖416将第一毛刷轴承416及第一毛刷转轴417固定在中板支架415上，第一毛刷转轴417可自由转动。第二轴承盖421将第二毛刷轴承419及第二毛刷转轴420固定在中板支架415上，第二毛刷转轴420可自由转动。第一毛刷转轴417和第二毛刷转轴420的各自转动互不干涉。第一毛刷转轴417与第一毛刷3相对无转动的紧固在一起，第二毛刷转轴420与第二毛刷5相对无转动的紧固在一起。从上毛刷链轮115以及从下毛刷链轮715传递来的旋转运动可以同时自由驱动第一毛刷3和第二毛刷5转动，从而实现对光伏板的清扫。
54.传统机器人由于上中下行走轮是通过传动杆刚性连接在一起，行走轮是同步转动的，一般在光伏电站组件之间会由于滑移而导致出现错位，但机器人运行至此错位时，由于受到阻碍，一般上行走轮或者下行走轮会原地旋转、打滑而不移动，而对应的下行走轮或上行走轮由于没有受到阻碍而继续向前运行，从而导致机器人倾斜并原地卡阻。而本发明的上电机和下电机是单独控制行走轮的，出现一个电机受到阻碍导致机器人倾斜后，配合控制系统（如plc控制系统等）设置，发出执行型号给受到阻碍的电机（如上驱动电机或下驱动电机）加速运行，而不受阻碍的电机（如下驱动电机或上驱动电机）减速运行，从而使得机器人减少倾斜，不会再原地打滑、卡阻，而且整体行进过程中，毛刷部分与行走轮部分可以完全协调一致。
55.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种太阳能光伏板清扫机器人，其特征在于，包括骨架，以及沿轴向依次安装在所述骨架上的上板组件、中板组件和下板组件，在上板组件和中板组件之间还设有第一毛刷，在中板组件和下板组件之间还设有第二毛刷，所述的上板组件包括固定在所述骨架上的上板件，以及安装在上板件上的上驱动电机、上电机链轮、上行走链轮、上毛刷链轮和上行走轮，所述的上电机链轮与所述上驱动电机的输出轴端相连接，所述的上行走链轮与所述上行走轮相连接，所述上电机链轮、上行走链轮和上毛刷链轮还通过上链条传动连接，所述上毛刷链轮还连接所述第一毛刷的端部，并带动第一毛刷转动；所述的下板组件固定在所述骨架下的下板件，以及安装在下板件下的下驱动电机、下电机链轮、下行走链轮、下毛刷链轮和下行走轮，所述的下电机链轮与所述下驱动电机的输出轴端相连接，所述的下行走链轮与所述下行走轮相连接，所述下行走链轮和下毛刷链轮还通过下链条传动连接，所述下毛刷链轮还连接所述第二毛刷的端部，并带动第二毛刷转动；所述中板组件包括中板支架，以及安装在中板支架上的中行走轮、第一毛刷转轴和第二毛刷转轴，所述的第一毛刷转轴还连接所述第一毛刷的端部，并配合所述上毛刷链轮驱动所述第一毛刷转动，所述的第二毛刷转轴还连接所述第二毛刷的端部，并配合所述下毛刷链轮驱动所述第二毛刷转动；所述的第一毛刷转轴和第二毛刷转轴分别通过第一毛刷轴承和第二毛刷轴承转动安装在所述中板支架上。2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板清扫机器人，其特征在于，所述的上行走链轮与上行走轮对应设有两个，并分别位于上电机链轮与上毛刷链轮之间。3.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板清扫机器人，其特征在于，所述的下行走链轮与下行走轮对应设有两个，并分别位于下电机链轮与下毛刷链轮之间。4.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板清扫机器人，其特征在于，所述的上行走链轮与上行走轮之间还设有上驱动张紧轮；所述的上行走轮与上毛刷链轮之间还设有上毛刷张紧轮。5.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板清扫机器人，其特征在于，所述的下行走链轮与下行走轮之间还设有下驱动张紧轮；所述的下行走轮与下毛刷链轮之间还设有下毛刷张紧轮。6.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板清扫机器人，其特征在于，所述的上行走链轮和上毛刷链轮通过上链条传动连接满足：上行走链轮与上毛刷链轮的转动方向正好相反；所述的下行走链轮和下毛刷链轮通过下链条传动连接满足：下行走链轮与下毛刷链轮的转动方向正好相反。7.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板清扫机器人，其特征在于，所述的中行走轮通过中轮轴转动安装在所述中板支架上。8.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板清扫机器人，其特征在于，所述骨架上还设有主控箱，在主控箱内设有控制所述上驱动电机与下驱动电机运行的控制系统。

技术总结

本发明涉及一种太阳能光伏板清扫机器人，包括骨架，以及沿轴向依次安装在所述骨架上的上板组件、中板组件和下板组件，在上板组件和中板组件之间还设有第一毛刷，在中板组件和下板组件之间还设有第二毛刷。与现有技术相比，本发明使用上、下两个独立的电机驱动行走轮，上、下行走轮的速度是可以根据机器人的倾斜状态自由调节的。同时链轮的走向可以带动毛刷的旋转，从而减少了毛刷电机的使用，降低了成本，易于生产及大批量使用。易于生产及大批量使用。易于生产及大批量使用。