本發(fā)明涉及光伏發(fā)電配套設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種光伏面板清洗機器人。

背景技術(shù)：

經(jīng)濟的發(fā)展必然會伴隨著巨大的能源消耗。常規(guī)能源（煤炭、石油、天然氣等）是在地殼中經(jīng)千百萬年形成的，這些能源短期內(nèi)不可能再生。能源與社會發(fā)展之間矛盾也成為了主要矛盾之一，近代的第四次中東戰(zhàn)爭、兩伊戰(zhàn)爭和海灣戰(zhàn)爭等背后的原因都是對能源所有權(quán)的爭奪。

針對于日益緊張的能源問題，世界各國均投入了巨大的力量進行研究，隨著對能源的深入研究，可再生能源逐漸進入了人們的視線。而作為可再生能源中的光電，因其技術(shù)簡單，投資少和對環(huán)境友好的特性受到了越來越多的關(guān)注。

光伏面板是現(xiàn)在技術(shù)最成熟的光電設(shè)備，它是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導(dǎo)致任何損耗。光伏面板可以制成不同形狀，又可以相互連接以產(chǎn)生更多電力，天臺及建筑物表面均可使用，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分。

在光伏面板大量使用的今天，其效率問題也受到了關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，透光性能的高低是影響其效率的關(guān)鍵因素之一。也就是說光伏面板的潔凈程度能夠直接光伏面板的發(fā)電效率。在我國境內(nèi)，光伏發(fā)電的設(shè)備主要以光伏電站的形式存在于在光照時間長、強度高的中西部地區(qū)，但是這部分地區(qū)距離沙漠較勁，容易受到沙塵的侵襲，空氣中沙塵的含量較高。巨大的清洗量和頻繁的清洗頻率是急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種清洗速度快并且能對水進行重復(fù)利用的光伏面板清洗機器人。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種光伏面板清洗機器人，包括底盤、安裝在底盤上的一對轉(zhuǎn)向輪、一對萬向輪和扶手，還包括回轉(zhuǎn)裝置、調(diào)整裝置、清洗裝置、供水裝置和控制裝置。

所述回轉(zhuǎn)裝置包括固定安裝在底盤上的回轉(zhuǎn)支撐、螺栓連接在回轉(zhuǎn)支撐上的工作臺、固定安裝在底盤上的回轉(zhuǎn)電機和安裝在回轉(zhuǎn)電機輸出軸上的回轉(zhuǎn)齒輪；所述回轉(zhuǎn)齒輪和回轉(zhuǎn)支撐嚙合。

所述調(diào)整裝置包括升降部、旋轉(zhuǎn)部和伸縮部。

所述升降部包括固定在工作臺上的升降桿a、一端插入升降桿a的升降桿b和液壓推桿a；所述液壓推桿a位于升降桿a內(nèi)，其一端和升降桿a鉸接，另一端和升降桿b鉸接。

所述旋轉(zhuǎn)部包括旋轉(zhuǎn)伺服電機、減速機和固定在減速機輸出軸上的懸臂；所述旋轉(zhuǎn)電機和減速機均固定安裝在升降桿b上；所述旋轉(zhuǎn)電機的輸出端和減速機的輸入端連接。

所述伸縮部包括固定在懸臂內(nèi)的擋板、一端插入懸臂內(nèi)的伸縮臂和液壓推桿b；所述液壓推桿b的一端與擋板鉸接，另一端與伸縮臂鉸接。

所述清洗裝置包括移動部、噴淋部和第一清洗部和第二清洗部。

所述移動部包括固定在伸縮臂上的移動板、固定在移動板上的導(dǎo)軌、固定在導(dǎo)軌一側(cè)的齒條、和導(dǎo)軌滑動連接的滑塊、固定在滑塊一側(cè)的移動電機和安裝在移動電機輸出軸上的移動齒輪；所述移動齒輪和齒條嚙合；所述滑塊上設(shè)有清洗面板。

所述噴淋部包括設(shè)在清洗面板上的噴淋管和均布在噴淋管上的噴頭。

所述第一清洗部包括設(shè)在清洗面板上的支架a、設(shè)在支架a上的清洗滾輪和固定在清洗面板上的第一清洗電機；所述第一清洗電機與清洗滾輪通過聯(lián)軸器連接。

所述第二清洗部包括固定在清洗面板上的支架b、套裝在支架b上的至少一個轉(zhuǎn)軸、固定在轉(zhuǎn)軸一端的清洗輪、固定在轉(zhuǎn)軸另一端的從動鏈輪、固定安裝在支架b上的第二清洗電機、固定安裝在第二清洗電機輸出軸上的主動鏈輪和傳動鏈條；所述傳動鏈條與從動鏈輪和主動鏈輪均嚙合。

所述供水裝置包括水箱、設(shè)在收水箱上的回收槽、設(shè)在收水箱上的出水端和水泵；所述水泵的輸入端和出水端連接，輸出端與噴淋管連接。

所述控制裝置包括單片機和控制面板。

作為進一步的解決方案：所述清洗面板上安裝有光信號發(fā)生器和光信號接收器。

作為進一步的解決方案：所述光信號發(fā)生器和光信號接收器在清洗面板上傾斜設(shè)置。

作為進一步的解決方案：所述信號發(fā)生器與光信號接收器和清洗面板的最小夾角相同。

作為進一步的解決方案：所述清洗面板上設(shè)有壓力傳感器。

作為進一步的解決方案：所述壓力傳感器的數(shù)量至少為兩個且對稱布置在清洗面板上。

作為進一步的解決方案：所述導(dǎo)軌的兩端均安裝有防撞塊。

作為進一步的解決方案：所述工作臺上設(shè)有蓄電池。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果如下：

光伏電站為了達到最大的空間利用率，在有限的空間內(nèi)會設(shè)置盡可能多的光伏面板，僅預(yù)留下少量的通道供日常巡視與維修使用。這些預(yù)留通道普遍較窄，大型的清洗設(shè)備無法進行作業(yè)；人工操作需要工作人員拿著水桶、擦洗布等工作，并且對于面積較大的光伏面板，還需要準備直梯、高低凳等工具，工作速度慢，工作效率低。本發(fā)明的體積小，轉(zhuǎn)彎方便，可以對光伏電站進行全覆蓋，并且單人操作即可完成清洗作業(yè)。工作人員只需要調(diào)整好本發(fā)明與光伏面板之間的位置，其余工作便可自動完成。這樣能夠大幅度提升工作效率和清洗頻率，使光伏面板的工作效率維持在一個較高的范圍之內(nèi)。

本發(fā)明采用了人工操作與機械操作相結(jié)合的方式。工作人員負責設(shè)備的移動，而清洗部分則完全采用自動化操作。這種設(shè)置的優(yōu)勢在于能夠大幅度降低設(shè)備（與全自動化設(shè)備相比）的成本和后續(xù)的維護難度，將投入與產(chǎn)出控制在一個合理的范圍之內(nèi)。同時工作人員可以隨時觀察設(shè)備的運行情況，及時進行調(diào)整，保證本發(fā)明與光伏面板的安全。

本發(fā)明的清洗采用先沖洗、再擦洗、最后擦干的方式。水泵從水箱中抽取清水后輸送到噴淋管，然后經(jīng)過均布在噴淋管上的噴頭噴出。噴出的清水帶有一定的壓力，并且噴頭與光伏面板有夾角，可以將光伏面板上表面上的砂石等顆粒物沖掉，防止在后續(xù)的擦洗過程中顆粒物在隨清洗滾輪的移動過程中劃傷光伏面板表面；隨著清洗面板的移動，滾輪與光伏面板接觸并對光伏面板進行擦洗；最后清洗輪與光伏面板接觸并對其進行清洗與擦干，去除光伏面板上的水漬，并對面板進行最后一次擦洗，進一步提高面板的清潔度。上述的清洗作業(yè)所需要的部件在清洗面板上線性設(shè)置的，即能夠一次完成所有清洗步驟，不需要重復(fù)進行，清洗速度更快，清洗效率更高。

在實際中，每一塊光伏面板的安裝角度都不近相同，同一電站內(nèi)的光伏面板安裝高度和安裝角度等參數(shù)相差更大，本發(fā)明具有角度調(diào)整功能，對此有著良好的適應(yīng)性。由升降桿a、升降桿b和液壓推桿a組成的升降部，升降桿b可沿著升降桿a在液壓推桿a的推動往復(fù)移動，調(diào)整清洗裝置的高低；由旋轉(zhuǎn)伺服電機、減速機和懸臂組成的旋轉(zhuǎn)部，懸臂可隨著減速機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，調(diào)整清洗部與光伏面板的平行度；由擋板、伸縮臂和液壓推桿b組成的伸縮部，液壓推桿b可以推著伸縮臂沿懸臂移動，調(diào)整清洗裝置和光伏面板之間的距離；通過上述高度、角度和距離的調(diào)整，本發(fā)明的適用范圍大大擴大。

清洗過程中，如果清洗裝置與光伏面板不平行，容易造成清洗裝置與光伏面板之間的壓力不均勻，使清洗滾輪或者清洗輪與光伏面板之間的壓力過大或過小，達不到最佳的清洗效果。本發(fā)明將鏡面反射的原理運用到調(diào)平當中，首先操作人員將清洗裝置調(diào)整到與光伏面板近似平行，然后啟動自動調(diào)整，位于清洗面板上的光信號發(fā)生器發(fā)光，照射到光伏面板上后發(fā)生鏡面反射，與此同時，清洗裝置仍在向與光伏面板平行的方向轉(zhuǎn)動，當位于清洗面板上的光信號接收器接收信號后，說明清洗裝置與光伏面板平行，清洗裝置停止轉(zhuǎn)動。

同時，本發(fā)明在清洗過程中能夠時時調(diào)整清洗裝置與光伏面板之間的壓力。通過安裝在清洗面板上的壓力傳感器，在清洗裝置與光伏面板表面接觸的同時，壓力傳感器同時與之接觸，并將壓力值傳回到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)中存儲有壓力的預(yù)設(shè)值，能夠根據(jù)回傳值與預(yù)設(shè)值的比對及時調(diào)整清洗裝置和光伏面板之間的距離，進而調(diào)整二者之間的壓力，達到對大的清洗效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明（不含清洗裝置）的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的第二清洗部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的軌道和防撞塊的連接關(guān)系示意圖；

圖5為本發(fā)明的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1底盤、11轉(zhuǎn)向輪、12萬向輪、13扶手、21回轉(zhuǎn)支撐、22工作臺、23回轉(zhuǎn)電機、24回轉(zhuǎn)齒輪、31升降桿a、32升降桿b、33液壓推桿a、41旋轉(zhuǎn)伺服電機、42減速機、43懸臂、51擋板、52伸縮臂、53液壓推桿b、61移動板、62導(dǎo)軌、63齒條、64滑塊、65移動電機、66移動齒輪、67清洗面板、71噴淋管、72噴頭、81支架a、82清洗滾輪、83第一清洗電機、84聯(lián)軸器、91支架b、92轉(zhuǎn)軸、93清洗輪、94從動鏈輪、95第二清洗電機、96主動鏈輪、97傳動鏈條、101水箱、102回收槽、103出水端、104水泵、111單片機、112控制面板、113光信號發(fā)生器、114光信號接收器、14壓力傳感器、15防撞塊、16蓄電池。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1-5來對本發(fā)明進行進一步說明。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種光伏面板清洗機器人，包括底盤1、安裝在底盤1上的一對轉(zhuǎn)向輪11、一對萬向輪12和扶手13，還包括回轉(zhuǎn)裝置、調(diào)整裝置、清洗裝置、供水裝置和控制裝置；

所述回轉(zhuǎn)裝置包括固定安裝在底盤1上的回轉(zhuǎn)支撐21、螺栓連接在回轉(zhuǎn)支撐21上的工作臺22、固定安裝在底盤1上的回轉(zhuǎn)電機23和安裝在回轉(zhuǎn)電機23輸出軸上的回轉(zhuǎn)齒輪24；所述回轉(zhuǎn)齒輪24和回轉(zhuǎn)支撐21嚙合；

所述調(diào)整裝置包括升降部、旋轉(zhuǎn)部和伸縮部；

所述升降部包括固定在工作臺22上的升降桿a31、一端插入升降桿a31的升降桿b32和液壓推桿a33；所述液壓推桿a33位于升降桿a31內(nèi)，其一端和升降桿a31鉸接，另一端和升降桿b32鉸接；

所述旋轉(zhuǎn)部包括旋轉(zhuǎn)伺服電機41、減速機42和固定在減速機42輸出軸上的懸臂43；所述旋轉(zhuǎn)電機41和減速機42均固定安裝在升降桿b32上；所述旋轉(zhuǎn)電機41的輸出端和減速機42的輸入端連接；

所述伸縮部包括固定在懸臂43內(nèi)的擋板51、一端插入懸臂43內(nèi)的伸縮臂52和液壓推桿b53；所述液壓推桿b54的一端與擋板51鉸接，另一端與伸縮臂52鉸接；

所述清洗裝置包括移動部、噴淋部和第一清洗部和第二清洗部；

所述移動部包括固定在伸縮臂52上的移動板61、固定在移動板61上的導(dǎo)軌62、固定在導(dǎo)軌一側(cè)的齒條63、和導(dǎo)軌62滑動連接的滑塊64、固定在滑塊64一側(cè)的移動電機65和安裝在移動電機65輸出軸上的移動齒輪66；所述移動齒輪66和齒條63嚙合；所述滑塊64上設(shè)有清洗面板67；

所述噴淋部包括設(shè)在清洗面板67上的噴淋管71和均布在噴淋管71上的噴頭72；

所述第一清洗部包括設(shè)在清洗面板67上的支架a81、設(shè)在支架a81上的清洗滾輪82和固定在清洗面板67上的第一清洗電機83；所述第一清洗電機83與清洗滾輪82通過聯(lián)軸器84連接；

所述第二清洗部包括固定在清洗面板67上的支架b91、套裝在支架b91上的至少一個轉(zhuǎn)軸92、固定在轉(zhuǎn)軸92一端的清洗輪93、固定在轉(zhuǎn)軸92另一端的從動鏈輪94、固定安裝在支架b91上的第二清洗電機95、固定安裝在第二清洗電機95輸出軸上的主動鏈輪96和傳動鏈條97；所述傳動鏈條97與從動鏈輪94和主動鏈輪96均嚙合；

所述供水裝置包括水箱101、設(shè)在水箱101上的回收槽102、設(shè)在收水箱101上的出水端103和水泵104；所述水泵104的輸入端和出水端103連接，輸出端與噴淋管71連接；

所述控制裝置包括單片機111和控制面板112。

作為進一步的解決方案：所述清洗面板53上安裝有光信號發(fā)生器113和光信號接收器114。

作為進一步的解決方案：所述光信號發(fā)生器113和光信號接收器114在清洗面板53上傾斜設(shè)置。

作為進一步的解決方案：所述信號發(fā)生器12與光信號接收器114和清洗面板53的最小夾角相同。

作為進一步的解決方案：所述清洗面板67上設(shè)有壓力傳感器14。

作為進一步的解決方案：所述壓力傳感器14的數(shù)量至少為兩個且對稱布置在清洗面板67上。

作為進一步的解決方案：所述導(dǎo)軌62的兩端均安裝有防撞塊15。

作為進一步的解決方案：還包括設(shè)在工作臺22上的蓄電池16。

使用之前，首先將蓄電池16充滿電，水箱101里充滿水，然后推到工作地點。本發(fā)明體積小，重量輕，能夠在狹窄的檢修通道同行和轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)向輪11和萬向輪12的配合，能夠方便的掉頭或轉(zhuǎn)彎，靈活性更佳。轉(zhuǎn)向輪11采用萬向輪或者萬向軸與輪胎組合的形式均可。

工作人員將本發(fā)明送到需要清洗的光伏面板前面適當調(diào)整底盤1與光伏面板底座的平行程度。然后按下控制面板112上的控制回轉(zhuǎn)電機23的控制鍵，控制回轉(zhuǎn)電機23順時針轉(zhuǎn)動或者逆時針轉(zhuǎn)動，進一步調(diào)整本發(fā)明與光伏面板底座的平行程度，盡量保證二者平行。

然后更換按鍵，按下控制液壓推桿a33伸長或縮短的控制鍵，調(diào)整清洗裝置與光伏面板的相對高度。液壓推桿a33的伸長或縮短是由液壓站控制，伸長時，液壓站動作，將液壓油壓入液壓推桿a33，液壓推桿a33伸長；縮短時，液壓油被抽回液壓站，液壓推桿a33伸長縮短。

然后調(diào)整清洗裝置與光伏面板的平行程度。按下控制面板112上控制旋轉(zhuǎn)伺服電機41的控制鍵，通過控制調(diào)整伺服電機41的轉(zhuǎn)動方向，進而調(diào)整清洗裝置與光伏面板的平行程度。

繼續(xù)更換按鍵，更換到控制液壓推桿b53的控制鍵上。液壓站動作，將液壓油輸入液壓推桿b53，液壓推桿b53伸長，推動清洗裝置向靠近光伏面板的方向運動。

在清洗裝置靠近光伏面板時，壓力傳感器14會碰觸到光伏面板并將壓力信號反饋回控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)在接收到信號后，控制液壓推桿b53不再伸長，即清洗裝置不再向靠近光伏面板的方向運動。此時控制系統(tǒng)控制回轉(zhuǎn)電機23轉(zhuǎn)動，調(diào)整清洗裝置與光伏面板在水平方向上的的平行度。當位于清洗面板67上對稱設(shè)置的兩個壓力傳感器14均將信號傳回至控制系統(tǒng)并且傳回值相同時，回轉(zhuǎn)電機23不在動作；在此過程中有可能回轉(zhuǎn)電機23轉(zhuǎn)動時首先與光伏面板接觸的壓力傳感器14回傳信號消失，此時回轉(zhuǎn)電機23同樣停止動作，液壓推桿b53動作，將清洗裝置向靠近光伏面板的方向推動至某一壓力傳感器14將信號回傳至控制系統(tǒng)，此時液壓推桿b53停止動作，回轉(zhuǎn)電機23動作，重復(fù)此過程至清洗裝置與光伏面板在水平方向上平行。

水平方向上平行度調(diào)整完成后，開始調(diào)整豎直方向上的平行度。光信號發(fā)生器113發(fā)出信號，信號在光伏面板上發(fā)生鏡面反射到清洗面板上。如果此時清洗面板與光伏面板平行，光信號接收器114應(yīng)該能接收到信號，當接收不到信號時，旋轉(zhuǎn)伺服電機41轉(zhuǎn)動帶動清洗裝置轉(zhuǎn)動，進一步調(diào)整二者之間的平行程度直至光信號接收器114接收到信號。在此調(diào)整的過程中，壓力傳感器14傳回控制系統(tǒng)的數(shù)值可能大于預(yù)設(shè)值，及如果清洗裝置與光伏面板之間的壓力偏大，繼續(xù)的話可能會損傷光伏面板，此時旋轉(zhuǎn)伺服電機41停止動作，液壓推桿b53動作，使清洗裝置向遠離光伏面板的方向運動至壓力恢復(fù)正常值后停止。此時伺服電機41繼續(xù)動作，帶動清洗裝置轉(zhuǎn)動至與光伏面板平行，如壓力傳感器14的回傳值仍高于預(yù)設(shè)值，則重復(fù)該過程，直至二者平行。

最后調(diào)整清洗裝置與光伏面板之間的距離。此時二者已經(jīng)達到預(yù)定的平行范圍內(nèi)，液壓推桿b53動作，使清洗裝置向靠近光伏面板的方向運動；壓力傳感器14將壓力值回傳至控制系統(tǒng)，當回傳值達到清晰壓力預(yù)設(shè)值時，液壓推桿b53停止動作，調(diào)整過程完成。

清洗過程開始，首先水泵104從水箱101抽取清水并將其送入噴淋管71中，然后經(jīng)過均布在噴淋管71上的噴頭72噴到光伏面板上。噴出的水具有一定的壓力，能夠沖洗掉光伏面板上的大顆粒、樹葉或者其他雜物。接著第一清洗電機83開始轉(zhuǎn)動，通過聯(lián)軸器84帶動清洗滾輪82轉(zhuǎn)動，清洗滾輪82平行于光伏面板設(shè)置并高速轉(zhuǎn)動，能夠進一步去除光伏面板上的細小顆粒，提高其潔凈程度。最后第二清洗電機95轉(zhuǎn)動，帶動安裝在其輸出軸上的主動鏈輪96轉(zhuǎn)動，主動鏈輪96通過傳動鏈條帶動與之相連的從動鏈輪94轉(zhuǎn)動，從動鏈輪94帶動轉(zhuǎn)軸92轉(zhuǎn)動進而帶動清洗輪93轉(zhuǎn)動。清洗輪93是垂直與光伏面板設(shè)置的，能夠擦干吸收光伏面板上的水分并再一次提高其潔凈程度。從噴頭72噴出的清水順著光伏面板流動，最后掉落進回收槽102，通過回收槽102進入水箱101。這樣能夠提高水的利用率。

此處應(yīng)說明的是，上述三個部分的清洗內(nèi)容是同時進行的，只是在最開始清洗時和光伏面板的接觸時間不同，并且三個部分的清洗內(nèi)容依次進行。與此同時，移動電機65動作，帶動清洗面板67沿導(dǎo)軌62方向運動，清洗整個光伏面板。

在光伏電站中，距離相近的光伏面板其安裝參數(shù)基本上是相同的。也就是說在清洗第一塊時需要多個方向的調(diào)整。在清洗第二塊和以后的光伏面板時，只需要調(diào)整清洗裝置與光伏面板間的壓力值這一個參數(shù)即可，這樣能夠縮短調(diào)整時間，提高工作效率。

上文中提到的壓力傳感器14可采用型號為pt124b-210的應(yīng)變式壓力變送器；光信號發(fā)生器113可以采用如型號為fu650ad20-bc10（bd10）的激光發(fā)生器或者其他類型的只要能產(chǎn)生光信號的發(fā)生器均可；光信號接收器114可以使用光敏電阻（將光信號轉(zhuǎn)換為電信號）或者工作遠離類似的傳感器；單片機可以使用80c51。上述電氣原件及給出的型號僅供參考，并不作為本發(fā)明的唯一選擇。

最后應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。