光伏模塊的安裝系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】太陽能板陣列由沿陣列軸彼此并列的多個太陽能板形成，并具有支撐元件，所述支撐元件具有與所述陣列軸大致正交設(shè)置的第一和第二支撐端子，其具有所述第一和第二支撐端子的中間無阻礙空間區(qū)域。車輛運輸所述太陽能板并具有布置在其相對側(cè)上的輪子。第一和第二軌道結(jié)構(gòu)沿所述陣列軸延伸并耦合到所述第一和第二支撐端子中的相應(yīng)支撐端子。所述軌道結(jié)構(gòu)每個都具有用于接合和支撐所述車輛輪子中的相應(yīng)輪子的細(xì)長部分，由此所述車輛沿所述軌道行進(jìn)，同時攜帶太陽能板，且所述車輛的至少一部分設(shè)置在所述無阻礙空間區(qū)域內(nèi)。所述軌道中的一個容納用于所述太陽能板陣列的配線。
【專利說明】光伏模塊的安裝系統(tǒng)
[0001]與其它申請的關(guān)系
[0002]本申請以與本文相同的發(fā)明人的名義要求于2011年7月19日提交的美國臨時專利申請序列號61/509，471 (參考號3965 (授予的外國申請許可))的申請日的權(quán)益。所確定的美國專利申請中的公開通過引用的方式并入本文。
[0003]發(fā)明背景
發(fā)明領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明一般涉及用于運輸和安裝大型光伏模塊的系統(tǒng)，并且更具體地涉及光伏模塊處理系統(tǒng)，其不需要運送車輛沿地面行進(jìn)且能夠?qū)崿F(xiàn)在太陽能板陣列中大致自動化和快速地補充光伏模塊。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)描述
[0006]傳統(tǒng)的太陽能板通常是使用串聯(lián)布置的彼此電連接的多個光伏電池構(gòu)成以形成大型模塊。工業(yè)上使用的類型的典型太陽能板的重量近似120kg，或更重。這種大的重型結(jié)構(gòu)比人類個人可單獨處理的重量重，因此需要在陣列中來回行進(jìn)以補充光伏太陽能板的供應(yīng)的大型設(shè)備。然而，這種重型設(shè)備的使用會損壞不受保護(hù)的地表面，因此需要采用將地面置于進(jìn)行進(jìn)一步使用重型設(shè)備的條件下的分級和其它程序。對地面的損壞再加上雨水和積累的地下水可很容易地增加操作和電力生產(chǎn)的成本，并會使項目中斷。
[0007]因此，需要用于安裝、維護(hù)和更換太陽能板的系統(tǒng)，其不會損壞地表面。
[0008]另外還需要用于安裝、維護(hù)和更換太陽能板的系統(tǒng)，其不需要采用重型設(shè)備的正在進(jìn)行的程序。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的另一個問題是由太陽能板填充支架是個長期而艱苦的過程，導(dǎo)致使太陽能板上線的固有延遲。開始電力傳送的延遲很容易轉(zhuǎn)化為收益損失。
[0010]因此，需要使太陽能板的一個或多個陣列快速有效地投入生產(chǎn)的系統(tǒng)。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)的又一個問題是由于在組裝太陽能板陣列中需要大的重型設(shè)備，所以這樣的陣列行之間的間距必須大。由于空間通常會有大多數(shù)太陽能電場的溢價，所以每單位電場面積的輸出功率密度會無必要的低。而且，太陽能電場土地的這種利用會不利地影響項目的財務(wù)工作效率。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)的再一個問題是使用重型設(shè)備需要相關(guān)的工人來加載和卸載精細(xì)的太陽能板。然而，太陽能板不僅笨重(說明性為近似2501bs)，而且它們都很大(有時長度超過3m，其中表面積接近6m2)。其結(jié)果是低效和不可接受量的模塊破損。
[0013]通常在太陽能板陣列安裝中采用的重型設(shè)備包括起重機、吊桿卡車等，以及用于將地面修復(fù)到其中這樣的重型設(shè)備可操作的條件下的挖掘設(shè)備。通常，起重機將會被盲目操作，其中操作者通過無線電從觀察者接收方向。對精細(xì)太陽能板的損壞通常不可接受。
[0014]因此，具有需要一種系統(tǒng)，其可在不需要大型設(shè)備的情況下安全地處理和運輸太陽能板且不會過度地賦役人勞動力的系統(tǒng)。
[0015]另外還需要一種系統(tǒng)，其不需要用于補充太陽能模塊的大型設(shè)備，由此減小了太陽能板陣列中的相鄰行之間的間距，從而增加了太陽能項目的功率輸出密度。
發(fā)明概要
[0016]現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)的前述和其它不足可通過本發(fā)明解決和克服，本發(fā)明提供了一種太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其由沿陣列軸彼此并列支撐的多個太陽能板形成。根據(jù)本發(fā)明，太陽能板陣列支撐系統(tǒng)設(shè)有支撐元件，其具有與陣列軸大致正交設(shè)置的第一和第二支撐端子。無阻礙空間區(qū)域形成于第一和第二支撐端子的中間。此外，提供用于運輸太陽能板的車輛，車輛具有布置在其相對側(cè)上的第一和第二輪子。第一和第二軌道結(jié)構(gòu)，每個所述軌道結(jié)構(gòu)都大致平行于陣列軸延伸并耦合到第一和第二支撐端子中的相應(yīng)端子。第一和第二軌道結(jié)構(gòu)具有用于接合和支撐第一和第二輪子的相應(yīng)相關(guān)聯(lián)的輪子的第一細(xì)長部分。
[0017]在一個實施方案中，車輛被布置為沿第一和第二軌道結(jié)構(gòu)的第一細(xì)長部分行進(jìn)，車輛的至少一部分設(shè)置在支撐元件的第一和第二支撐端子的中間無阻礙空間區(qū)域內(nèi)。
[0018]車輛被構(gòu)造在設(shè)置在支撐元件的第一和第二支撐端子的中間無阻礙空間區(qū)域內(nèi)的車輛的部分遠(yuǎn)端的部分上，以接合太陽能板并沿第一和第二軌道結(jié)構(gòu)輸送太陽能板。第一和第二軌道結(jié)構(gòu)每個都具有用于接合和支撐太陽能板陣列的第二細(xì)長部分。
[0019]還在車輛上提供了閂鎖裝置，其用于可選擇地抓握和釋放太陽能板。在一個實施方案中，閂鎖裝置包括太陽能板提升裝置。在其它實施方案中，車輛是機動車輛。第一和第二軌道結(jié)構(gòu)中的至少一個設(shè)有用于容納太陽能板陣列的配線的第三細(xì)長部分。
[0020]根據(jù)其它實施方案，太陽能板陣列由沿陣列軸彼此并列支撐的多個太陽能板形成，太陽能板陣列支撐系統(tǒng)包括:支撐元件，其具有與陣列軸大致正交設(shè)置的第一和第二支撐端子，提供了第一和第二支撐端子的中間無阻礙空間區(qū)域。車輛運輸太陽能板，車輛具有布置在其相對側(cè)上的第一和第二輪子。在本實施方案中，車輛的輪子接合支撐元件的第一和第二支撐端子的相應(yīng)端子。第一和第二軌道結(jié)構(gòu)每個都大致平行于陣列軸延伸并耦合到第一和第二支撐端子的相應(yīng)端子，用于接合和支撐太陽能板陣列。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的方面的一個方法，提供了以下步驟:
[0022]安裝具有其中無阻礙空間區(qū)域介于之間的第一和第二接觸端部的陣列支架；
[0023]在第一和第二接觸端部的每個上安裝細(xì)長支撐結(jié)構(gòu)；
[0024]在車輛上安裝太陽能板；
[0025]推動車輛通過無阻礙空間區(qū)域；以及
[0026]將太陽能板堆積在細(xì)長支撐結(jié)構(gòu)上。
[0027]在本發(fā)明的該方法方面的一個實施方案中，將太陽能板安裝在車輛上的步驟包括致動車輛上的夾具的其它步驟。
[0028]在其它實施方案中，提供了輸入有關(guān)太陽能板陣列的車輛信息的步驟。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的支架裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動化無人機形式的自動化太陽能板安裝和移除系統(tǒng)的攜帶和運輸。支架裝置由使用任何傳統(tǒng)的支柱嵌入裝置嵌入地面的支柱支撐在地面上。在本發(fā)明的太陽能板實施方案中，一對東西向軌道以平行關(guān)系和至少部分地響應(yīng)于太陽能板陣列的地理位置的角度被支撐。提供了一種裝置，其能夠使東西向軌道以相對于南方地平線的所需角度被定向。東西向軌道由框架元件支撐，所述框架元件被構(gòu)造為能夠使太陽能板載體穿過框架元件和東西向軌道之間的區(qū)域。[0030]在本發(fā)明的有利實施方案中，提供了太陽能板安裝和移除系統(tǒng)，其在本發(fā)明的一些實施方案中從太陽能板庫收集太陽能板并將太陽能板運送到其中相應(yīng)的太陽能板被安裝在其上的支架裝置上的位置。在一些實施方案中，太陽能板安裝和移除系統(tǒng)包括影響太陽能板的運送的自動化無人機。然而，在其它實施方案中，采用手動操作小車。如同自動化無人機的情況，手動操作小車將太陽能板沿支架裝置的東西向軌道運送。此外，這兩種形式的運送工具可被構(gòu)造為攜帶由此產(chǎn)生的附件，諸如電纜卷筒、養(yǎng)護(hù)用品、工具等。
[0031]另外還提供自動化太陽能板安裝和移除系統(tǒng)內(nèi)的子系統(tǒng)，其用于能夠通過太陽能板源上的自動化無人機實現(xiàn)太陽能板的自動化或半自動化提取。當(dāng)然，這樣的系統(tǒng)可促進(jìn)從自動化無人機上自動化或半自動化移除太陽能板。
[0032]如上所述，支架裝置被構(gòu)造為允許在其上具有或不具有太陽能板(且在某些情況下，具有由此產(chǎn)生的附件)的情況下沿手動操作無人機的自動化無人機的東西向軌道行進(jìn)。在本發(fā)明的非常有利的實施方案中，東西向軌道的支撐結(jié)構(gòu)具有半圓形構(gòu)造。然而，在其它實施方案中，這樣的支撐結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為淺圓弧，或其它幾何構(gòu)造，諸如直線形排列(其中東西向軌道被支撐在相應(yīng)的支柱或桁條上)，或者三角形構(gòu)造(其中東西向軌道被支撐在三角形的支腿中的兩個的相應(yīng)支腿上)。[0033]在本發(fā)明的實際實施方案中，允許東西向軌道以預(yù)定角度增量在5°和35°之間傾斜，說明性地是5°。一些實施方案中的支架裝置支撐通常1800Pa (37.6psf)和更高的載荷。
[0034]在操作中，在本發(fā)明的一些實施方案中遵循以下步驟:
[0035]?太陽能板組裝在堆棧機站處；
[0036].將要安裝的下一個太陽能板(準(zhǔn)備好的板)移動到對接站；
[0037].自動化無人機到達(dá)對接站，將太陽能板升高到提升位置，并接合太陽能板夾具；
[0038].自動化無人機計算到下一個安裝位置的距離；
[0039].自動化無人機加速到巡航速度并行進(jìn)到計算的減速點；
[0040].當(dāng)自化動無人機正在行進(jìn)并遠(yuǎn)離對接站時，隨后準(zhǔn)備好的太陽能板被移動到對接站；
[0041].自動化無人機減速到安裝位置；
[0042].自動化無人機上的舵機使用精細(xì)數(shù)據(jù)使自動化無人機停放在安裝位置；
[0043].自動化無人機將太陽能板下降到鎖定位置；
[0044].太陽能板被牢固地保持在鎖定位置并固定到支架裝置；
[0045].自動化無人機脫離太陽能板夾具并將提升機下降到釋放位置；
[0046].自動化無人機計算到對接站的距離；
[0047].自動化無人機加速到巡航速度并行進(jìn)到所確定的減速點；
[0048].自動化無人機減速到對接站；
[0049].自動化無人機上的舵機使用精細(xì)數(shù)據(jù)使自動化無人機停放在對接站；和
[0050].重復(fù)該順序。
[0051]在本發(fā)明的一些實施方案中，從每行太陽能板的一端填充太陽能板電場。太陽能板的傳送由自動化無人機來提供動力，這在一些實施方案中是完全電力的，而在其它實施方案中，采用氣電推進(jìn)。在小型安裝中，手動操作小車用于運送太陽能板。然而，在一些大型安裝中，自動化無人機作為以列車狀方式推動一個或多個手動操作小車作為太陽能板的無動力載體的機車。
[0052]在本發(fā)明的實際實施方案中，自動化無人機承重約30kg并能夠攜帶約120kg的負(fù)載。自動化無人機具有其具有相關(guān)聯(lián)的制動器的兩個或多個驅(qū)動輪。在本發(fā)明的實踐中采用的驅(qū)動系統(tǒng)將取決于多種因素，諸如系統(tǒng)的成本、燃料的可用性、地形等。一般而言，系統(tǒng)的各種實施方案使用車載電動或內(nèi)燃機驅(qū)動直接驅(qū)動或使用電纜等間接驅(qū)動，其中電動機安裝在支架的一端或兩端。
[0053]在本發(fā)明的一些實施方案中，自動化無人機具有提升系統(tǒng)，其具有三個功能位置，具體是釋放、鎖定和提升位置。在提升模式下，太陽能板被提升以促進(jìn)沿支架裝置行進(jìn)。鎖定模式被應(yīng)用以將太陽能板帶入將其固定到支架裝置上的位置。此外，釋放模式用于從與太陽能板的連通中移除太陽能板載體。
[0054]在一些實施方案中，自動化無人機受緩沖器的保護(hù)，并且還設(shè)有具有各自相關(guān)聯(lián)的傳感器的多個安全和防碰撞系統(tǒng)。在一些實施方案中，自動化無人機具有能夠使操作員控制系統(tǒng)操作的各個方面的其上的人訪問控制。在本發(fā)明的一些實施方案中包括的其它特征包括用于訪問和傳送數(shù)據(jù)的連接面板、用戶可訪問的電池室，和聲音報警(聲音發(fā)射)裝置。
[0055]在其中自動化無人機被應(yīng)用為太陽能板安裝機器人的本發(fā)明的實施方案中，自動化無人機的操作在一些實施方案中由一組參數(shù)(其包括行進(jìn)方向(即起源東或西)、太陽能板間距、太陽能板的數(shù)量，和沒有安裝太陽能板的死空間(例如，陣列行之間的臨時橋)的位置和距離)手動編程。編程自動化無人機的這種方式可能會非常耗時而且容易出錯。
[0056]然而，在其它實施方案中，自動化無人機是自學(xué)式，如下所示:
[0057].自動化無人機在其端部被放置在支架裝置上，其中裝載站定位于端部(即從太陽能板裝載器的側(cè)面越過第一相對太陽能板位置幾英寸)；
[0058].端部擋板被放置在支架裝置的東西向軌道的每個端部；
[0059].自動化無人機然后被激活以充當(dāng)運輸機；
[0060].自動化無人機使用自動化無人機的機械接口上的按鈕啟動；
[0061].自動化無人機然后:
[0062].檢查東和西光學(xué)傳感器來確定裝載站的位置；
[0063].朝向端部站移動直到面向南的光學(xué)傳感器檢測到第一太陽能板的基準(zhǔn)標(biāo)記；和
[0064].記錄第一太陽能板位置的定位作為零點。
[0065].自動化無人機開始遠(yuǎn)離裝載站運動；
[0066].當(dāng)南部傳感器由南部桁條上的基準(zhǔn)標(biāo)記觸發(fā)時，基準(zhǔn)標(biāo)記的位置被記錄，且基準(zhǔn)標(biāo)記的總數(shù)被記錄；
[0067].自動化無人機繼續(xù)進(jìn)行，直到滿足下列條件之一:
[0068].當(dāng)支架裝置的相對側(cè)上的端部標(biāo)記遇到東/西光學(xué)傳感器并由其檢測時，自動化無人機減慢并執(zhí)行在支架裝置的端部的停止，同時繼續(xù)記錄基準(zhǔn)標(biāo)記位置并增記基準(zhǔn)標(biāo)記的總數(shù)量；
[0069].當(dāng)太陽能板由面向上的傳感器檢測并結(jié)合由南部傳感器的基準(zhǔn)標(biāo)記檢測時，自動化無人機停止下來，且不會記錄最后基準(zhǔn)標(biāo)記(用于映射部分填充的陣列)。[0070].自動化無人機然后通過將被安裝到支架裝置上的所有太陽能板的位置、支架裝置的總長度和將要安裝的太陽能板的總數(shù)量返回到裝載站。
[0071].在本發(fā)明的一些實施方案中，自動化無人機充當(dāng)運輸機并包含下列特征:
[0072]?可編程的CPU;
[0073].由按鈕、指示燈和電源開關(guān)組成的機械接口 ；
[0074].安裝在自動化無人機的東和西兩側(cè)上的光學(xué)傳感器；
[0075]?用于提供能夠使精確位置信息被監(jiān)控和記錄的閉環(huán)信息的電動機編碼器或光學(xué)編碼器；
[0076]?用于確定周期性設(shè)置的基準(zhǔn)標(biāo)記的位置(通常以間隙的形式)的自動化無人機的南側(cè)上的光學(xué)傳感器；和
[0077].用于確定板位置是否被太陽能板占用的自動化無人機的頂部上的面向上的光學(xué)傳感器。
[0078].在一些實施方案中，提供支架裝置用于安裝太陽能板，支架裝置具有下列特征:
[0079].其中自動化無人機坐落在東/西方向的軌道；
[0080].在其上安裝用于安裝在自動化無人機的東和西兩側(cè)上的光學(xué)傳感器的反射器的可移除端部擋板；和
[0081].指示太陽能板的位置的南部桁條上的登記標(biāo)記。
[0082].設(shè)置在支架裝置的東或西側(cè)上的裝載站，裝載站具有用于將太陽能板放置在支架裝置上的裝置。
[0083].用于操作自動化無人機的程序。
[0084]附圖簡述
[0085]通過閱讀下面的【具體實施方式】并結(jié)合所附的圖可促進(jìn)理解本發(fā)明，其中:
[0086]圖1是可用于本發(fā)明的具體說明性實施方案的實踐中的支架裝置的簡化透視圖；
[0087]圖2是圖1的實施方案的簡化側(cè)平面圖；
[0088]圖3是現(xiàn)有技術(shù)的支架裝置的簡化側(cè)平面圖；
[0089]圖4是可用于本發(fā)明的一個實施方案中的太陽能板的運送的手動操作小車的簡化透視圖；
[0090]圖5是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)建并示出小車能夠沿支架除了運輸太陽能板還運輸附件(在本實施方案中，特別是電纜卷筒)的本發(fā)明的有利特征的支架裝置的簡化側(cè)平面圖；
[0091]圖6是圖5的實施方案的識別部分的放大圖，其示出與在支架裝置上安裝小車相關(guān)的某些特征；
[0092]圖7是圖6的識別部分遠(yuǎn)端的圖5的實施方案的其它部分的放大圖，其示出與在支架裝置上安裝小車相關(guān)的某些特征以及與系統(tǒng)布線的位置相關(guān)的本發(fā)明的有利特征；
[0093]圖8是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)建的支架裝置的簡化透視示意圖，其示出沿支架裝置運輸太陽能板的動力無人機；
[0094]圖9是以圖8中的簡化形式示出的無人機的簡化透視圖；
[0095]圖10是圖9中所示的無人機的簡化透視圖；
[0096]圖11是安裝在支架裝置上的圖9和圖10的無人機的簡化側(cè)平面圖；[0097]圖12是無人機的實施方案的簡化部分分段透視圖，該圖示出無人機與支架裝置接合的方式；
[0098]圖13是采用推桿并在本發(fā)明的具體說明性實施方案中從下方饋送太陽能板的垂直堆棧裝載器裝置的簡化示意圖；
[0099]圖14是采用推桿并在本發(fā)明的具體說明性實施方案中從上方饋送太陽能板的垂直堆棧裝載器裝置的簡化示意圖；
[0100]圖15是在本發(fā)明的具體說明性實施方案中通過從上方使用夾具饋送太陽能板的垂直堆棧裝載器裝置的簡化示意圖；
[0101]圖16是太陽能板的垂直堆棧的具體說明性實施方案的簡化示意圖；
[0102]圖17是已經(jīng)傾斜以促進(jìn)太陽能板安裝到支架裝置或?qū)⑻柲馨鍙闹Ъ苎b置上移除的太陽能板的堆棧的具體說明性實施方案的簡化示意圖；
[0103]圖18是示出通過使用本發(fā)明獲得的優(yōu)點的圖示，所述優(yōu)點呈現(xiàn)于每個無人機每小時運輸太陽能板的方面；
[0104]圖19是示出通過使用本發(fā)明獲得的優(yōu)點的圖示，當(dāng)用于具有500瓦特的發(fā)電能力的太陽能板模塊時，所述優(yōu)點呈現(xiàn)于每個無人機每小時生產(chǎn)的千瓦的方面；
[0105]圖20是可用于收納作為用于安裝太陽能板的載體的提升裝置的簡化平面示意圖；和
[0106]圖21 (a)、21 (b)、21 (c)和21 (d)示出可用于本發(fā)明的支架裝置的頂端部分的相應(yīng)實施方案中的相應(yīng)說明性180°的圓弧、淺圓弧、凸起的桁條，和三角形構(gòu)造。
【具體實施方式】
[0107]圖1是可用于本發(fā)明的具體說明性實施方案的實踐中的支架裝置皿的簡化透視圖。如該圖所示，支架裝置皿在本發(fā)明的該實施方案中由多個對準(zhǔn)的支撐支柱102、103和104形成。支撐支柱被牢固地嵌入地面(未具體指定)，以便相對于彼此保持固定的空間關(guān)系。
[0108]參照支持支柱102 (其在很大程度上與其它支柱是相同的)，可在圖中看到上部分110，其在本發(fā)明的該具體說明性實施方案中具有大致成180°圓弧的半圓形構(gòu)造。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明的實踐不限于頂端部分的該半圓形構(gòu)造。其它構(gòu)造(諸如淺圓弧(未示出)、支撐桁條的直線形布置(未示出)，或者三角形構(gòu)造(未示出))可用于本發(fā)明的實踐中。
[0109]在上部分110的遠(yuǎn)端上是實際實施方案的安裝被布置為在東/西方向延伸的縱向軌道112和114中的耦合的相應(yīng)軌道。在這樣的實際實施方案中，上部分110的遠(yuǎn)端通常被指向南。
[0110]該圖示出在本發(fā)明的該具體說明性實施方案中有安裝在縱向軌道112和114上的多個太陽能板121-126。
[0111]圖2是圖1的實施方案的簡化側(cè)平面圖。如該圖所示，上部分110被定向以便形成相對于地平面130的35°角。如前面所指出的，允許上部分110和導(dǎo)軌112和114以預(yù)定的角度增量在5°和35°之間傾斜，說明性地是5°。在本實施方案中通過修改耦合器132 (其將上部分110連接到支撐支柱102并被固定)的幾何形狀實現(xiàn)這一點。
[0112]圖3是現(xiàn)有技術(shù)的支架裝置300的簡化側(cè)平面圖。如在該圖中所看到的，支撐支柱302通過接合弧形孔(未特別指定)的緊固件(未特別指定)被耦合到上部分310。緊固件和弧形孔的這種組合能夠?qū)崿F(xiàn)對上部分310的傾斜的有限量調(diào)整。如在下文中將變得顯而易見的，這種現(xiàn)有技術(shù)的布置不能夠利用本發(fā)明的自動化無人機。
[0113]圖4是可用于本發(fā)明的一個實施方案中的太陽能板(該圖中未示出)的運送的手動操作小車_的簡化透視圖。手動操作小車_被示為具有沿縱向軌道112和114 (該圖中未示出)中的相應(yīng)軌道行進(jìn)的多個輪子402。另外還提供了防脫軌輪裝置404，其可防止手動操作小車離開縱向軌道，如將在下面描述的。
[0114]圖5是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)建并示出手動操作小車_或自動化無人機(在該圖中未示出)能夠沿支架除了運輸太陽能板還運輸附件(在該實施方案中，特別是電纜卷筒502)的本發(fā)明的有利特征的支架裝置的簡化側(cè)平面圖。手動操作小車_和縱向軌道112之間的接合在圖6中被更加詳細(xì)地示出。
[0115]圖6是圖5的實施方案的識別部分的放大圖，其示出與在支架裝置的縱向軌道112上安裝手動操作小車4並相關(guān)的某些特征。如該圖所示，輪子402與縱向軌道112的內(nèi)表面連通。防脫軌輪404與縱向軌道112的外表面連通并抵消將趨于將小車與縱向軌道分離的任何力。
[0116]圖7是圖6的識別部分遠(yuǎn)端的圖5的實施方案的其它部分的放大圖，其示出與在支架裝置上安裝小車相關(guān)的某些特征以及與系統(tǒng)布線702的位置相關(guān)的本發(fā)明的有利特征。這種布置能夠?qū)崿F(xiàn)在任何時候進(jìn)行系統(tǒng)布線或重新布線，而不論陣列是否已經(jīng)或尚未被填充。
[0117]圖8是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)建的支架裝置的簡化透視示意圖，其示出沿支架裝置800的縱向軌道812和814運輸太陽能板804 (以虛線示出)的動力無人機802。縱向軌道平行于細(xì)長陣列(未特別指定)的軸線延伸。支架裝置_不像支架裝置皿:支架裝置_具有被構(gòu)造為淺圓弧而不是完整半圓的上部分810。在本實施方案中，動力無人機802沿縱向軌道812和814行進(jìn)，并與其接合，如將在下面描述的。該實施方案的動力無人機802不一定是完全自動化的(如前所述)，且在這樣的實施方案中作為對人力勞動(未示出)的輔助。
[0118]圖9是以圖8中的簡化形式示出的無人機902的簡化透視圖。先前已經(jīng)討論的結(jié)構(gòu)的元件被類似地指定。在圖9的實施方案中，無人機902提供有無需存在于本發(fā)明的每個實施方案中的自動化的特征。更具體而言，無人機902是設(shè)有經(jīng)由輪子903中的所選的輪子施加推進(jìn)力的兩輪驅(qū)動器(未示出)的實施方案?？墒褂梅烂撥壿?07來避免脫軌。
[0119]無人機被示為具有保護(hù)緩沖器904，其另外提供了處理點(未特別指定)。在該實施方案中，無人機902已經(jīng)在其中結(jié)合了太陽能板提升系統(tǒng)910，其具有致動的三個位置(具體是釋放、鎖定和提升位置)。如上面所指出的，在提升模式下，太陽能板(該圖中未示出)被提升以促進(jìn)沿支架裝置行進(jìn)。應(yīng)用鎖定模式以將太陽能板帶入將其固定到支架裝置上的位置。釋放模式用于從與太陽能板的接合中移除太陽能板載體。
[0120]在該實施方案中，無人機902設(shè)有用于避免碰撞的對接傳感器915。提供了多個其它傳感器，其用于讀取基準(zhǔn)標(biāo)記并確定物體或人在行進(jìn)路徑上的存在。在一些實施方案中，傳感器是視覺系統(tǒng)，其具有收集無人機的操作區(qū)域的實時圖像的車載攝像機(未示出)。在一些實施方案中，圖像被過濾以便突出顯示潛在的碰撞物體。在無人機902內(nèi)存儲的是可響應(yīng)于來自傳感器或視覺系統(tǒng)的信號有效停止無人機902的行程的程序。
[0121]應(yīng)指出，確定沿支架的無人機位置不限于讀取基準(zhǔn)標(biāo)記。在一些實施方案中，GPS或本地化無線電信標(biāo)可用于確定無人機的位置。
[0122]在本發(fā)明的一些實施方案中可使用視覺系統(tǒng)來避免碰撞。然而，其它系統(tǒng)和策略可用于本發(fā)明的實踐中。一個這樣的系統(tǒng)是由被放置在軌道(該圖中未示出)的兩側(cè)上以提供響應(yīng)于進(jìn)入物體或人所關(guān)注的區(qū)域中的信號的多個重疊的激光器和傳感器組成的光幕的形式。使用激光器能夠?qū)崿F(xiàn)檢測其尺寸小于30mm的物體，從而引起緊急停止程序的立即執(zhí)行。此外，在一些實施方案中，光幕和無人機之間的通信損失會觸發(fā)緊急停止程序的執(zhí)行。緊急停止要求無人機配備吠叫系統(tǒng)，即在其各個實施方案中包括鼓式制動器、盤式制動器，或其它制動裝置，諸如反向或后向驅(qū)動電動機。
[0123]在一些實施方案中，安全性可由超聲波傳感器或其它形式的測距傳感器來增強，這可用于確定無人機和干擾物體之間的距離。當(dāng)物體被識別存在于無人機的路徑中，或在預(yù)定距離內(nèi)時，緊急停止程序被啟動。然而，使用對稱設(shè)置的傳感器可降低誤報的發(fā)生率。例如，同時觸發(fā)對稱的傳感器的對稱障礙物會被忽略，因為它們代表支架裝置的結(jié)構(gòu)元件。相反，在一些實施方案中，這樣的同時觸發(fā)事件被計數(shù)以用于無人機定位目的。
[0124]圖10是圖9中所示的無人機902的簡化透視圖。先前已經(jīng)討論的結(jié)構(gòu)的元件被類似地指定。該圖描繪了防碰撞超聲波傳感器1002、1004和1006的位置。仰視傳感器1008確定太陽能板是否存在于無人機上。在該實施方案中，另外還提供了發(fā)聲裝置1010，其提供接近無人機的聽得見的警告。
[0125]該圖還示出操作者可通過其手動輸入命令的手動操作的操作者控制件1015。這些人訪問控制件能夠使操作者(未示出)控制系統(tǒng)操作的各個方面。在該實施方案中也可使用包括USB和其它形式的計算機互連的計算機連接面板1017來輸入命令。
[0126]在本發(fā)明的該實施方案中，一個或多個電池被存儲在電池室門1020的后面。在一些實施方案中，提供了電池充電系統(tǒng)(未示出)，其包括內(nèi)部氣動力DC發(fā)電機(未示出)，或具有AC到DC轉(zhuǎn)換器(未示出)的AC發(fā)電機(未示出)中的任何一個。一些實施方案利用對控制系統(tǒng)(未示出)提供持續(xù)電力的不間斷電源(UPS)(未示出)。UPS確保存儲的信息在斷電時不會丟失，并減少啟動時間。在一些實施方案中，可經(jīng)由在無人機移動時被部署的硬連線電連接來傳送電力。
[0127]圖11是安裝在支架裝置上的圖9和圖10的無人機的簡化側(cè)平面圖。先前已經(jīng)討論的結(jié)構(gòu)的元件被類似地指定。在該圖中，無人機902被示出安裝在淺圓弧支架裝置上，如上面結(jié)合圖8所描述的。
[0128]圖12是無人機1202的實施方案的簡化部分分段透視圖，該圖示出無人機與支架裝置1210接合的方式。無人機1202的輪子1204在支架裝置1210的上軌道表面1212上滾動。而輪子1204與上軌道表面1212連通，防脫軌輪1206與支架裝置1210的下側(cè)(該圖中未示出)連通。橫向輪1208與支架裝置1210的直立內(nèi)表面(該圖中未示出)連通。橫向輪子防止在其沿支架裝置的內(nèi)部行進(jìn)時無人機1202的橫向刮擦。
[0129]圖12還示出一些信息被從支架裝置1210轉(zhuǎn)移到無人機1202的方式。在本發(fā)明的該具體說明性實施方案中，支架裝置1210具有由無人機1202上的傳感器1216識別的其上的基準(zhǔn)標(biāo)記1214。[0130]圖13是采用推桿1302并在本發(fā)明的該具體說明性實施方案中從下方饋送太陽能板1310的垂直堆棧裝載器裝置的簡化示意圖。太陽能板1312被示出已經(jīng)被堆積到支架裝置(該圖中未示出)的導(dǎo)軌1320上，所述太陽能板被立即設(shè)置高于無人機1325。箭頭示出無人機1325將接近對接站區(qū)域1330，且然后會在反方向返回來傳送或提取太陽能板。
[0131]從根本上說，堆棧裝載器裝置以促進(jìn)加載到無人機的形式聚合太陽能板。正因為如此，因而避免了太陽能板傳遞所花費的過多時間，因為被傳送的下一個太陽能板被堆積在對接站上，而同時無人機正在安裝(部署)太陽能板或從陣列(未示出)中移除太陽能板。
[0132]圖14是采用推桿1402并在本發(fā)明的該具體說明性實施方案中從上方饋送太陽能板1410的垂直堆棧裝載器裝置的簡化示意圖。太陽能板1312被示出已經(jīng)被堆積到支架裝置(該圖中未示出)的導(dǎo)軌1420上，所述太陽能板被立即設(shè)置高于無人機1425。箭頭示出無人機1425將接近對接站區(qū)域1430，且然后會在反方向返回來傳送或提取太陽能板。
[0133]圖15是在本發(fā)明的該具體說明性實施方案中通過從上方使用夾具1502饋送太陽能板1510的垂直堆棧裝載器裝置皿的簡化示意圖。夾具1502上下移動來提取太陽能板，并將太陽能板1512橫向堆積到支架裝置(該圖中未示出)的導(dǎo)軌1520上。當(dāng)需要減少太陽能板陣列時，夾具1502在對接站區(qū)域1530提取太陽能板1512并將其堆積到堆棧1510。
[0134]該圖還示出夾具1592將轉(zhuǎn)動以便從太陽能板的傾斜堆棧提取太陽能板或?qū)⑵涠逊e到太陽能板的傾斜堆棧，如下面關(guān)于圖17將討論的。
[0135]圖16是太陽能板1601的垂直堆棧的具體說明性實施方案的簡化示意圖。
[0136]圖17是已經(jīng)傾斜以促進(jìn)太陽能板安裝到支架裝置或從支架裝置上移除太陽能板的太陽能板1701的堆棧的具體說明性實施方案的簡化示意圖。太陽能板1701的堆棧的傾斜角度在一些實施方案中對應(yīng)于太陽能板在太陽能板陣列中的傾斜角度。
[0137]圖18是示出通過使用本發(fā)明獲得的優(yōu)點的圖示，所述優(yōu)點呈現(xiàn)于每個無人機每小時運輸太陽能板的方面。
[0138]圖19是示出通過使用本發(fā)明獲得的優(yōu)點的圖示，當(dāng)用于具有500瓦特的發(fā)電能力的太陽能板模塊時，所述優(yōu)點呈現(xiàn)于每個無人機每小時生產(chǎn)的千瓦的方面。
[0139]在本發(fā)明的實施方案的操作中，作出某些使用假設(shè)。它們是:
[0140]連續(xù)陣列(支架)長度:99.125m
[0141]太陽能板間距:1.625m
[0142]每個太陽能板的功率:500W (每個太陽能板以125W組裝，共4個)
[0143]最大無人機速度:4m/s
[0144]下面是對在時間T內(nèi)長度為L米的陣列中的寬度為w的N個太陽能板的安裝的使用本發(fā)明所獲得的生產(chǎn)量優(yōu)點的分析。對應(yīng)于從太陽能板庫到安裝點并返回的行程的運行次數(shù)(其必須由無人機進(jìn)行以用寬度為w的板來填充長度為L的陣列)是:
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，所述太陽能板陣列由沿陣列軸彼此并列支撐的多個太陽能板形成，所述太陽能板陣列支撐系統(tǒng)包括: 支撐元件，其具有與所述陣列軸大致正交設(shè)置的第一和第二支撐端子，其中提供了所述第一和第二支撐端子的中間無阻礙空間區(qū)域； 用于運輸所述太陽能板的車輛，所述車輛具有布置在所述車輛的相對側(cè)上的第一和第二輪子； 第一和第二軌道結(jié)構(gòu)，每個所述軌道結(jié)構(gòu)都大致平行于所述陣列軸延伸并耦合到所述第一和第二支撐端子中的相應(yīng)端子，所述第一和第二軌道結(jié)構(gòu)具有用于接合和支撐所述第一和第二輪子的相應(yīng)相關(guān)聯(lián)的輪子的第一細(xì)長部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述車輛被布置為沿所述第一和第二軌道結(jié)構(gòu)的所述第一細(xì)長部分行進(jìn)，所述車輛的至少一部分設(shè)置在所述支撐元件的所述第一和第二支撐端子的所述中間無阻礙空間區(qū)域內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述車輛被構(gòu)造在其設(shè)置在所述支撐元件的所述第一和第二支撐端子的所述中間無阻礙空間區(qū)域內(nèi)的所述車輛的所述部分遠(yuǎn)端的部分上，以接合太陽能板并沿所述第一和第二軌道結(jié)構(gòu)運輸太陽能板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述第一和第二軌道結(jié)構(gòu)每個都具有用于接合和支撐所述太陽能板陣列的第二細(xì)長部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中還在所述車輛上提供了用于可選擇地抓握和釋放所述太陽能板的閂鎖裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述閂鎖裝置包括太陽能板提升裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述車輛是機動車輛。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述第一和第二軌道結(jié)構(gòu)中的至少一個設(shè)有用于容納所述太陽能板陣列的配線的第三細(xì)長部分。
9.一種太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，所述太陽能板陣列由沿陣列軸彼此并列支撐的多個太陽能板形成，所述太陽能板陣列支撐系統(tǒng)包括: 支撐元件，其具有與所述陣列軸大致正交設(shè)置的第一和第二支撐端子，其中提供了所述第一和第二支撐端子的中間無阻礙空間區(qū)域； 用于運輸所述太陽能板的車輛，所述車輛具有布置在所述車輛的相對側(cè)上的第一和第二輪子，所述輪子接合所述支撐元件的所述第一和第二支撐端子中的相應(yīng)端子； 第一和第二軌道結(jié)構(gòu)，每個所述軌道結(jié)構(gòu)都大致平行于所述陣列軸延伸并耦合到所述第一和第二支撐端子的相應(yīng)端子，用于接合和支撐所述太陽能板陣列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)， 其中所述車輛設(shè)有用于防止與所述支撐元件的所述第一和第二支撐端子分離的脫軌輪子。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中還在所述車輛上提供了用于可選擇地抓握和釋放所述太陽能板的閂鎖裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中還在所述車輛上提供了用于將所述太陽能板提升到所述閂鎖裝置可抓握所述太陽能板的地方的提升裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述車輛是機動車輛。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述車輛設(shè)有用于接收關(guān)于所述太陽能板陣列的信息的數(shù)據(jù)輸入設(shè)施。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述車輛設(shè)有用于產(chǎn)生響應(yīng)于潛在碰撞的信號的傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述車輛設(shè)有用于影響緊急停止響應(yīng)的系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能板陣列支撐系統(tǒng)，其中所述車輛設(shè)有用于運輸附件的裝置，通過所述第一和第二支撐端子的所述中間無阻礙空間區(qū)域運輸所述附件。
18.一種填充和減少太陽能板陣列的方法，所述方法包括以下步驟: 安裝具有其中所述無阻礙空間區(qū)域介于之間的第一和第二接觸端部的陣列支架； 在所述第一和第二接觸端部的每個上安裝細(xì)長支撐結(jié)構(gòu)； 在車輛上安裝太陽能板； 推動所述車輛通 過所述無阻礙空間區(qū)域；并 將所述太陽能板堆積在所述細(xì)長支撐結(jié)構(gòu)上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述將太陽能板安裝在車輛上的步驟包括致動所述車輛上的夾具的其它步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中提供了輸入有關(guān)所述太陽能板陣列的所述車輛信息的其它步驟。
【文檔編號】F24J2/52GK103917832SQ201280038759
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月19日
【發(fā)明者】E·B·布瑞特澈爾, J·A·摩爾 申請人:布瑞特摩爾集團(tuán)公司