本發(fā)明涉及一種用于處理和清潔平面、彎曲和模塊化表面的飛行機器人

發(fā)明背景

太陽能板以及平面或者彎曲鏡面上的污染物由于其物理效果可能會導致太陽能發(fā)電廠出現(xiàn)過大的能量損失。已經(jīng)公開的是，使用機器人清潔玻璃立面和太陽能模塊。這些機器人很重，因此會在表面上施加較大的力。由抽吸夾具或者輪式驅(qū)動裝置組成的昂貴的機械裝置構(gòu)成其執(zhí)行機構(gòu)，并移動設(shè)備。

在干燥地區(qū)灰塵和沙粒污染太陽能板，沙粒和石英與玻璃一樣擁有相同的原材料。如果使用帶輪子或者抽吸夾具的機器人在表面進行工作，可能會形成劃痕，除了較高的自重，輪子的滑動或者密封唇在抽吸夾具上的力通過具有類似硬度的沙粒和玻璃的材料配合會增加形成劃痕的可能性。

基于處理或者清潔表面，緩慢的移動速度會造成操作時間較長，進而造成較高的能量消耗以及需要使用較多的機器人。

尤其是具有輪式驅(qū)動裝置的機器人或者清潔裝置必須在硬件和軟件方面針對所使用的太陽能板進行個性化的調(diào)整，因為其尺寸根據(jù)模塊類型或者反射鏡類型以及生產(chǎn)商會發(fā)生變化。

此外，輪式驅(qū)動裝置在實踐中還因為太陽能板的傾斜角度而受到很大的限制。過大或者超大的模塊間隔同樣因機械裝置而受到限制，因此僅可實現(xiàn)半自動。

對于其他復合太陽能模塊的操作，例如在較大的太陽能發(fā)電廠內(nèi)，由于裝置和模塊之間較大的間隔，通常僅可以手動對設(shè)備進行移位，這會增加人員花費。

發(fā)明概要

本發(fā)明的任務(wù)在于，對平面、彎曲和模塊化表面，尤其是太陽能發(fā)電廠以較高的自動化程度經(jīng)濟地清除污染物，例如沙粒和灰塵，且可以進行進一步的處理。

上述任務(wù)通過權(quán)利要求1所述的特征(必要時特征的字面引用)加以解決。

本發(fā)明的優(yōu)點尤其在于，通過較高的移動速度可以更加快速地以本質(zhì)上較少數(shù)量的設(shè)備以及在較低的能耗下進行處理。通過飛行的方式，機器人可以跨越較小以及較大的間隔，由此可以提高其機動性，進而提高其自動化程度。

清潔模塊和傳感器可以相對于無人機且平行于平面和彎曲表面主動進行跟蹤移動，或者通過機械制動裝置進行對準。除了清潔模塊，無其他執(zhí)行機構(gòu)在表面上施加機械作用，因為其移動由清潔模塊生成。

通過確定清潔頭的清潔力的傳感器，可以結(jié)合測量距離的傳感器對太陽能模塊的間隔進行優(yōu)化。通過在清潔過程中記錄清潔頭的清潔力，可以降低相對于表面進行移動和定位所需的能量。

如果清潔頭相對于無人機逆向于安裝框架移動，則清潔頭在機器人上進行清潔，例如對刷子進行刮擦。通過該方式，可以省去額外的執(zhí)行機構(gòu)，例如清潔模塊上的執(zhí)行機構(gòu)，且有利于降低重量以及延長工作壽命，因為可以利用已經(jīng)存在的驅(qū)動裝置進行刮擦。

此外，服務(wù)人員在大型太陽能發(fā)電廠使用機器人時，其緊湊的結(jié)構(gòu)和較低的重量可以獲得較高的機動性。通過在移動過程中和表面以特定間隔進行轉(zhuǎn)向或者擦拭，可以清除其污染物。

本發(fā)明的一種有利的實施形式在權(quán)利要求2中進行了說明。根據(jù)權(quán)利要求2的改進形式在設(shè)計清潔模塊時使得，機器人在停止位置要么通過太陽光，要么通過充電站在底座或者清潔模塊的電極上進行充電。

電極為借助感應進行充電的充電線圈結(jié)構(gòu)可以進一步實現(xiàn)耐氣候的機器人結(jié)構(gòu)，因為外殼后的電極不需要裸露在外。此外，在這一類蓋板上的附加裸露電極可以以冗余方式進行高效的通電和充電。

由于機器人具有比較高的機動性，結(jié)合清潔頭內(nèi)置的太陽能電池可以確定最佳的接收最多太陽照射的停止位置。

在機械安裝受限以及拆除框架和支座時可以進一步降低重量，停止位置的陽光照射可能受到影響，并使得帶太陽能電池的飛行機器人朝向太陽方向下降。

接收智能手機的可能性使得飛行機器人的控制器(必要時包含其連接)集成在智能手機中。清潔模塊設(shè)有用于其他外設(shè)的配合件可以支持單獨購買清潔模塊用于可能已經(jīng)存在的外設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施。

附圖簡述

本發(fā)明的實施例在附圖中進行說明，在下文中將進行更加詳細的描述。

其中：

圖1示出了機器人(1)帶清潔模塊未安裝的后部視圖

圖2示出了機器人帶清潔模塊已安裝的側(cè)面視圖

圖3示出了機器人帶清潔模塊未安裝的下部視圖

具體實施方式

飛行機器人(1)和無人機(6)通過帶電機的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(3)連接在兩個帶清潔模塊(6)的軸(4)上。無人機存在兩個、三個、四個、五個、六個或者其他數(shù)量的旋轉(zhuǎn)體。在本實施例中選擇帶四個旋轉(zhuǎn)體的無人機(圖3)。

在啟動位置，飛行機器人和支撐框架(12)位于地面上，其中，清潔模塊通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置向水平方向翻轉(zhuǎn)。由此，支撐裝置(16)的背面和其裸露的電極(17)或者帶外殼的感應線圈(10)朝向地面。機械制動裝置(8)可以根據(jù)待處理表面的角度進行靜態(tài)對齊。盡管也可以通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置進行對齊，但通過機械方式可以節(jié)省能量。此外，清潔頭朝向支撐框架進行旋轉(zhuǎn)，以便對其進行擦拭，例如可以清除刷子上的毛發(fā)和沙粒。

超聲波傳感器(9)測量已清潔表面的距離，和智能手機(13)的連接一樣，無人機可以和電子控制裝置(11)進行電氣連接。電阻應變片(7)在設(shè)置在清潔模塊上時應使得，該電阻應變片吸收專門通過可插拔清潔頭(14)傳導的力，并將信號傳遞至電子控制裝置。

清潔頭(14)此處以工作刷的形式插入支撐裝置中。清潔頭也可以是清潔海綿。

在清潔模塊的前端存在大面的太陽能電池(15)。該太陽能電池在停止位置對準太陽，由此可以以最佳方式對無人機的蓄電池進行充電。由此可以總體上提高飛行機器人的工作范圍，并節(jié)省向充電站的往復移動。清潔模塊的縱向結(jié)構(gòu)可以進一步降低風阻。

旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置可以使得清潔模塊的清潔頭在工作過程中從支撐框架中伸出并到達待處理表面。

此外，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置可以對清潔模塊在沿太陽能板朝向太陽伸出的優(yōu)先方向進入充電位置前的對齊過程。清潔模塊和太陽能電池的組合可以延長白天的工作時間，且可以以自給自足的方式實現(xiàn)長期使用。

同時，清潔頭對支撐框架的清潔有助于實現(xiàn)全自動和節(jié)省能源的操作，尤其是大型太陽能發(fā)電廠。智能電話的連接可以對飛行機器人的可連接性提供輔助。

感應線圈和電極朝向地面進行對齊可以實現(xiàn)對感應板進行充電，從而對飛行機器人在較高負載下進行快速充電。市面上的無人機已經(jīng)擁有在規(guī)定位置進行充電的功能。如果該機器人配備感應板制成的充電裝置，則機器人可以實現(xiàn)全自動和自給自足的操作。在支撐框架(5)上安裝電極可以提供輔助的冗余充電裝置，且可以防止因錯誤進入停止位置而無法給支撐裝置饋電的情況。

對于不同的模塊，例如太陽能反光鏡，支撐裝置可能會具有相應的造型，由此通過飛行機器人也可以對聚焦鏡進行清潔。

如果無人機具有根據(jù)機器人的控制通過清潔模塊平行于待加工表面進行對齊的能力，則可以取消制動裝置和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。清潔模塊安裝在無人機上可以有助于沿優(yōu)先方向的充電，以便使得太陽能板朝向太陽進行對齊。在該操作模式下可以降低重量，減少組件。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.于2015年7月22日送達國際專利辦公室

用于處理和清潔表面的飛行機器人，

其特征在于，

—飛行機器人由具有多個機器人的飛行體(稱作無人機(1))組成，包含一個清潔模塊(6)，對此，該清潔模塊以機械方式作用于表面上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行機器人，

其特征在于，

—清潔模塊(6)擁有一個機械制動裝置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛行機器人，

其特征在于，

—清潔模塊(6)的機械制動裝置用于對齊表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的清潔模塊(6)，

包含：

—一個可更換的支撐裝置(16)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4其中任意一項或者多項所述的飛行機器人，

其特征在于，

—無人機(1)設(shè)有框架(12)，該框架在移動過程中對清潔模塊(6)進行清潔

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5其中任意一項所述的飛行機器人，包含：

—一個用于測量距離的傳感器(9)

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6其中任意一項或者多項所述的飛行機器人，

其特征在于，

—清潔模塊(6)上的輪子、刷子和海綿吸收力。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至6其中任意一項或者多項所述的飛行機器人，

其特征在于，

—清潔模塊(6)通過驅(qū)動裝置(3)相對于無人機(1)在啟動時進行翻轉(zhuǎn)，在著陸時向內(nèi)翻轉(zhuǎn)。