本發(fā)明涉及清掃機器人領域，特別涉及一種用于太陽能面板清掃機器人的無線充電系統(tǒng)，以及一種用于太陽能面板清掃機器人的無線充電方法。

背景技術：

在化石燃料日趨減少的情況下，作為一種新興的可再生能源的太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，近十年來，太陽能應用技術在世界各國都得到迅猛發(fā)展。太陽能面板是指利用半導體材料在光照條件下發(fā)生的光生伏特效應(photovoltaic)將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的器件。有太陽光的地方就能發(fā)電，因此太陽能面板適用于從大型發(fā)電站到小型便攜式充電器等多種場合，近年來得到飛速發(fā)展。

太陽能面板的工作環(huán)境只能是戶外，影響其工作的最大問題并不是風雨雷電，而是常年累積的灰塵。太陽能面板上附著有灰塵或其它附著物，會影響面板板的透光率，阻礙光電效率，從而會嚴重影響面板直接獲取陽光的效率，降低面板的能量吸收和轉(zhuǎn)換效率，降低發(fā)電效率。現(xiàn)有技術的太陽能面板在使用中只能依靠人工定期完成清理工作，由于太陽能面板面積較大、大型電站同時使用的面板較多，而灰塵會反復累積，需要反復清洗；因此人力成本很高、清理效率低、清理效果較差。在很多場合，為了提高空間利用率，太陽能面板都是利用支架設置在高處，這就給清理工作帶來更大的難度和風險。很多太陽能面板的用戶為了降低清理成本只能選擇不清理，這樣只能被迫承擔灰塵導致的電能損耗。這樣，就需要有一個新的自動清理設備，對太陽能面板進行自動清理。

現(xiàn)有技術的清掃機器人一般都只能應用于水平地面上，不能適用于太陽能面板這樣的斜坡平面。如果將現(xiàn)有的清掃機器人直接用在太陽能面板上，會導致以下問題。

（1）清掃機器人動力不足、不能自由行進、清掃效果差；由于太陽能面板的傾斜角度一般在10度~40度之間，現(xiàn)有清掃機器人在斜坡平面上不能自由行進，即使能勉強行進，很快就會將電量耗盡。

（2）清掃機器人會從太陽能面板上滑落；由于太陽能面板比較光滑，現(xiàn)有清掃機器人重量和車輪摩擦系數(shù)都比較小，摩擦力也比較小，行進困難，很容易滑落。

（3）清掃機器人不能按照規(guī)定路線行駛，行進中覆蓋面積小，會從太陽能面板邊緣處落下；現(xiàn)有清掃機器人一般是設置為遇到障礙物自動轉(zhuǎn)向，由于太陽能面板上沒有任何障礙物，自動行駛的清掃機器人只能在單一路徑上行進，其行進過程中的覆蓋面積小，必然會從太陽能面板邊緣處落下。即使預先規(guī)劃好路徑，現(xiàn)有的清掃機器人在行進中容易受到重力及面板附著物的影響，也會很容易偏離路徑，很難保證直線行駛；而且清掃機器人自身無法察覺，不能走遍整個面板，會留下大量清掃不到的空間。

（4）清掃機器人充電困難；由于太陽能面板高度比較高、面積較大，一旦將清掃機器人送上去之后，將其取下會比較困難，現(xiàn)有技術需要人工將清掃機器人搬離現(xiàn)場或人工取出電池，繼而對其進行充電，從而不能長時間持續(xù)進行現(xiàn)場作業(yè)，而且由于很多太陽能面板都是用支架設置在高處，因此其充電操作非常麻煩，浪費大量人力。

（5）清掃機器人工作狀態(tài)監(jiān)控困難，由于太陽能面板可能會設置在高處，地面上的工作人員無法對其工作過程做到全程監(jiān)控，即使清掃機器人發(fā)生故障，停止運行或者路線走偏，工作人員也無法及時得知。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于，提供一種太陽能面板清掃機器人無線充電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的太陽能面板清掃機器人存在的充電操作復雜、成本較高等技術問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種太陽能面板清掃機器人無線充電系統(tǒng)，包括：至少一太陽能面板；一清掃機器人，在至少一太陽能面板上行駛或停留；一可充電電池，設置在所述清掃機器人內(nèi)部，用于為所述清掃機器人提供動力；至少一無線電力發(fā)射裝置，設置在所述清掃機器人外部；每一無線電力發(fā)射裝置包括一發(fā)射線圈，所述發(fā)射線圈連接至一電源；以及一無線電力接收裝置，設置在所述清掃機器人內(nèi)部或外表面；所述無線電力接收裝置包括一接收線圈，所述接收線圈連接至所述可充電電池；其中，當所述接收線圈位于所述發(fā)射線圈上方時，所述接收線圈與所述發(fā)射線圈實現(xiàn)電磁感應耦合或磁共振耦合，所述發(fā)射線圈將無線電能傳輸至所述接收線圈。

本發(fā)明的另一目的在于，提供一種太陽能面板清掃機器人無線充電系統(tǒng)，以解決太陽能面板清掃機器人在無線充電過程中對實時電量監(jiān)控的技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種太陽能面板清掃機器人的無線充電系統(tǒng)，進一步地，所述無線電力接收裝置還包括一電池信息采集器，連接至所述可充電電池，用于采集所述可充電電池的剩余容量SOC值；一無線充電開關，其一端連接至所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其另一端連接至所述可充電電池或所述整流電路；一電池管理器，其一端連接至所述電池信息采集器，以實時獲取所述可充電電池的剩余容量SOC值；其另一端連接至所述無線充電開關，以控制所述無線充電開關閉合或斷開；其中，當所述可充電電池的剩余容量SOC值小于或等于一預設的電量閾值時，所述電池管理器控制所述無線充電開關閉合；當所述可充電電池的剩余容量SOC值大于或等于一充電容量閾值時，所述電池管理器控制所述無線充電開關斷開。

本發(fā)明的另一目的在于，提供一種太陽能面板清掃機器人無線充電系統(tǒng)，以解決太陽能面板清掃機器人在無線充電過程中，無線電力發(fā)射裝置與無線電力接收裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種太陽能面板清掃機器人的無線充電系統(tǒng)，進一步地，所述無線電力發(fā)射裝置包括一發(fā)射端信號載入單元，連接至所述發(fā)射線圈；及一發(fā)射端信號導出單元，連接至所述發(fā)射線圈；所述無線電力接收裝置包括一接收端信號載入單元，連接至所述接收線圈；及一接收端信號導出單元，連接至所述接收線圈。

本發(fā)明的另一目的在于，提供一種太陽能面板清掃機器人無線充電系統(tǒng)，以解決太陽能面板清掃機器人在無線充電過程中，根據(jù)可充電電池的實時電量對充電功率進行實時調(diào)整的技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種太陽能面板清掃機器人的無線充電系統(tǒng)，進一步地，所述無線電力發(fā)射裝置還包括一直流電源，用于提供直流電流；一逆變電路，其輸入端連接至所述直流電源，其輸出端連接至所述發(fā)射線圈；以及一發(fā)射端控制器，連接至所述發(fā)射端信號載入單元、所述發(fā)射端信號導出單元；所述無線電力接收裝置包括一接收端控制器，連接至所述接收端信號載入單元、所述接收端信號導出單元；其中，所述接收端控制器內(nèi)存儲有所述可充電電池的至少一充電曲線，根據(jù)所述充電曲線實時獲取所述可充電電池的最佳充電電壓，根據(jù)所述最佳充電電壓計算最佳充電功率，發(fā)出至少一充電功率調(diào)整指令；當所述接收線圈與所述發(fā)射線圈實現(xiàn)電磁感應耦合時，所述接收端信號載入單元將所述充電功率調(diào)整指令以一載波頻率K2調(diào)制后加載至所述接收電流中，所述發(fā)射端信號導出單元以調(diào)制頻率K2將所述發(fā)射電流中的所述充電功率調(diào)整指令解調(diào)后濾波導出至所述發(fā)射端控制器；或者，當所述接收線圈與所述發(fā)射線圈實現(xiàn)磁共振耦合時，所述接收端信號載入單元將所述充電功率調(diào)整指令以磁共振頻率K3為載波調(diào)制到磁共振的接收電流中，所述發(fā)送端信號導出單元以磁共振頻率K3為載波將所述充電功率調(diào)整指令解調(diào)并濾波導出至所述發(fā)射端控制器；所述發(fā)射端控制器連接至所述逆變電路，根據(jù)所述充電功率調(diào)整指令調(diào)節(jié)所述發(fā)射線圈的發(fā)射功率。

本發(fā)明的另一目的在于，提供一種太陽能面板清掃機器人的無線充電方法，以解決現(xiàn)有的太陽能面板清掃機器人存在的充電操作復雜、成本較高等技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種太陽能面板清掃機器人的無線充電方法，包括如下步驟：步驟S501）在至少一太陽能面板內(nèi)部或其下方設置至少一無線電力發(fā)射裝置，所述無線電力發(fā)射裝置包括一發(fā)射線圈；將所述發(fā)射線圈設置于任一太陽能面板的下表面，或者，設置于任意兩塊相鄰太陽能面板連接處的縫隙下方或縫隙內(nèi)；步驟S502）在所述清掃機器人內(nèi)設置一無線電力接收裝置，所述無線電力接收裝置包括一接收線圈；將所述接收線圈設置在所述清掃機器人內(nèi)部底層或所述清掃機器人底部下表面；步驟S503）所述清掃機器人在所述太陽能面板上行進并清掃，所述清掃機器人在行進過程中實時檢測所述接收線圈是否產(chǎn)生電流；步驟S504）當所述接收線圈位于所述發(fā)射線圈上方時，所述接收線圈與所述發(fā)射線圈實現(xiàn)電磁感應耦合或磁共振耦合，所述接收線圈產(chǎn)生電流；步驟S505）判斷所述清掃機器人的至少一可充電電池是否需要充電；若是，執(zhí)行步驟S506）；若否，返回步驟S503）；步驟S506）所述清掃機器人停止行進及清掃，駐留在太陽能面板上，使得接收線圈與發(fā)射線圈保持耦合；步驟S507）發(fā)射線圈將無線電能傳輸至接收線圈，持續(xù)為所述可充電電池充電；以及步驟S508）電池管理器判斷所述可充電電池電量是否充滿；若電量已充滿，停止充電；返回步驟S503）。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供另一種太陽能面板清掃機器人的無線充電方法，包括如下步驟：步驟S601）在至少一太陽能面板上嵌入至少一充電面板；或者，在至少一太陽能面板邊緣處設置至少一充電面板；所述充電面板上表面與所述太陽能面板上表面位于同一平面上；步驟S602）在至少一充電面板內(nèi)部或外部設置至少一無線電力發(fā)射裝置，所述無線電力發(fā)射裝置包括一發(fā)射線圈，所述發(fā)射線圈連接至一電源；將所述發(fā)射線圈設置于任一充電面板內(nèi)，或者，設置于任一充電面板上表面或下表面；步驟S603）在所述清掃機器人內(nèi)部或外表面設置一無線電力接收裝置，所述無線電力接收裝置包括一接收線圈；將所述接收線圈設置在所述清掃機器人內(nèi)部底層或所述清掃機器人底部下表面；步驟S604）所述清掃機器人在太陽能面板及所述充電面板上行進且清掃，所述清掃機器人在行進過程中實時檢測所述接收線圈是否產(chǎn)生電流；步驟S605）當所述接收線圈位于所述發(fā)射線圈上方時，所述接收線圈與所述發(fā)射線圈實現(xiàn)電磁感應耦合或磁共振耦合，所述接收線圈產(chǎn)生電流；步驟S609）判斷所述清掃機器人的至少一可充電電池是否需要充電；若是，執(zhí)行步驟S607）；若否，返回步驟S604）；步驟S607）所述清掃機器人停止行進及清掃，駐留在所述充電面板上，使得接收線圈與發(fā)射線圈保持耦合；步驟S608）發(fā)射線圈將無線電能傳輸至接收線圈，持續(xù)為所述可充電電池充電；步驟S609）電池管理器判斷所述可充電電池電量是否充滿；若電量已充滿，停止充電；返回步驟S604）。

本發(fā)明優(yōu)點在于，在太陽能面板上表面、內(nèi)部或者附近設置多個無線充電發(fā)射裝置，在清掃機器人內(nèi)部或下表面設置多個無線充電接收裝置。在清掃機器人在太陽能面板上作業(yè)過程中，當清掃機器人行駛至無線充電發(fā)射裝置上方時，利用電磁感應耦合方式或磁共振耦合方式對清掃機器人進行無線充電；在整個充電過程可以實現(xiàn)自動控制，無需人工將清掃機器人從太陽能面板上取下，使得清掃機器人可以在太陽能面板上自動運行、自動充電、自動斷電，可以實現(xiàn)自動持續(xù)作業(yè)，有效降低管理及維護成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1中清掃機器人的整體外觀示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例1中清掃機器人內(nèi)部的結(jié)構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例1中清掃機器人的分解結(jié)構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例1中一種清掃裝置的結(jié)構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例1的另一種清掃裝置的結(jié)構示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例1中動力系統(tǒng)整體結(jié)構示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例1中動力系統(tǒng)去除履帶外殼后的結(jié)構示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例1中控制系統(tǒng)的結(jié)構框圖；

圖9為本發(fā)明實施例1中在機器人上建立三維坐標系的示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例2中無線充電系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；

圖11為本發(fā)明實施例2中發(fā)射線圈設置于太陽能面板下表面的狀態(tài)示意圖；

圖12為本發(fā)明實施例2中接收線圈與發(fā)射線圈耦合時的一種工作狀態(tài)示意圖；

圖13為本發(fā)明實施例2中發(fā)射線圈設置于兩個太陽能面板連接處的縫隙下方的狀態(tài)示意圖；

圖14為本發(fā)明實施例2中接收線圈與發(fā)射線圈耦合時的另一種工作狀態(tài)示意圖；

圖15為本發(fā)明實施例2中無線電力發(fā)射裝置的一種結(jié)構示意圖；

圖16為本發(fā)明實施例2中無線電力發(fā)射裝置的另一種結(jié)構示意圖；

圖17為本發(fā)明實施例2中無線通信系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；

圖18為本發(fā)明實施例3中充電面板嵌入至太陽能面板上的狀態(tài)示意圖；

圖19為本發(fā)明實施例3中充電面板安裝在太陽能面板邊緣處的狀態(tài)示意圖。

圖中部件編號如下：

100太陽能面板清掃機器人/清掃機器人/機器人，200太陽能面板，300斜坡平面，400服務器，500充電面板；

1車體，2清掃裝置，3動力系統(tǒng)，4控制系統(tǒng)，5電力系統(tǒng)，6無線充電系統(tǒng)；11車身；

21清掃電機，22滾刷，23傳動機構，24雜物擋板，25液體分發(fā)容器，26噴頭，27分叉管道，28抽水泵；

31左前輪，32右前輪，33左后輪，34右后輪，35、左驅(qū)動電機，36右驅(qū)動電機，37履帶，38輪轂輪齒，39履帶張緊裝置；

41數(shù)據(jù)采集單元，42處理器，43存儲單元，44報警單元，45無線通信單元；51電池盒；

61無線電力發(fā)射裝置，62無線電力接收裝置，63無線通信系統(tǒng)；

201太陽能面板連接處的縫隙；

211清掃電機轉(zhuǎn)軸，221滾刷從動軸，231主動齒輪，232從動齒輪， 233雙聯(lián)齒輪；

311左前輪轂，312左前輪軸，321右前輪轂，322右前輪軸，331左后輪轂， 341右后輪轂；

411加速度傳感器，412磁傳感器，413距離傳感器，414計數(shù)器，415影像傳感器；

611發(fā)射線圈，612直流電源，613逆變電路，614發(fā)射端控制器；

621接收線圈，622可充電電池，623整流電路，624DC-DC轉(zhuǎn)換電路，625接收端控制器，626電池信息采集器，627無線充電開關，628電池管理器；

631發(fā)射端信號載入單元，632發(fā)射端信號導出單元，633接收端信號載入單元，634接收端信號導出單元；

2331大齒圈，2332小齒圈；

6121太陽能發(fā)電模組，6122DC-DC穩(wěn)壓電路，6123交流電源，6124 AC-DC適配器。

具體實施方式

以下參考說明書附圖介紹本發(fā)明的三個優(yōu)選實施例，證明本發(fā)明可以實施，所述實施例可以向本領域中的技術人員完整介紹本發(fā)明，使其技術內(nèi)容更加清楚和便于理解。本發(fā)明可以通過許多不同形式的實施例來得以體現(xiàn)，本發(fā)明的保護范圍并非僅限于文中提到的實施例。

在附圖中，結(jié)構相同的部件以相同數(shù)字標號表示，各處結(jié)構或功能相似的組件以相似數(shù)字標號表示。附圖所示的每一部件的尺寸和厚度是任意示出的，本發(fā)明并沒有限定每個組件的尺寸和厚度。為了使圖示更清晰，附圖中有些地方適當夸大了部件的厚度。

本發(fā)明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「外」、「側(cè)面」等，僅是附圖中的方向，只是用來解釋和說明本發(fā)明，而不是用來限定本發(fā)明的保護范圍。

當某些部件被描述為“在”另一部件“上”時，所述部件可以直接置于所述另一部件上；也可以存在一中間部件，所述部件置于所述中間部件上，且所述中間部件置于另一部件上。當一個部件被描述為“安裝至”或“連接至”另一部件時，二者可以理解為直接“安裝”或“連接”，或者一個部件通過一中間部件間接“安裝至”、或“連接至”另一個部件。

實施例1

如圖1~圖3所示，本實施例提供一種太陽能面板清掃機器人100（以下簡稱清掃機器人或機器人），包括一車體1，車體1可以在至少一太陽能面板200上行駛；車體1內(nèi)部或外部設有一清掃裝置2、一動力系統(tǒng)3、一控制系統(tǒng)4以及一電力系統(tǒng)5。

清掃裝置2用以在車體行進過程中清掃太陽能面板200；動力系統(tǒng)3用以調(diào)整車體1在太陽能面板200上的行進方向和行駛速度，控制車體1行駛、停止或轉(zhuǎn)向；控制系統(tǒng)4分別連接至動力系統(tǒng)3及清掃裝置2，用以向動力系統(tǒng)3及清掃裝置2發(fā)出各種控制信號。電力系統(tǒng)5分別連接至動力系統(tǒng)3、清掃裝置2、控制系統(tǒng)4，用以為動力系統(tǒng)3、清掃裝置2、控制系統(tǒng)4提供電力。

本實施例太陽能面板清掃機器人100在太陽能面板上正常工作中，當電力系統(tǒng)5啟動時，控制系統(tǒng)4發(fā)出至少一行進控制指令和至少一清掃控制指令，動力系統(tǒng)3根據(jù)該行進控制指令，控制車體1沿著一事先規(guī)劃的路徑行駛；同時，清掃裝置2根據(jù)該清掃控制指令啟動清掃裝置2，開始清掃太陽能面板200。在車體1行駛過程中，控制系統(tǒng)4對動力系統(tǒng)3發(fā)出多個行進控制指令，如校偏指令、轉(zhuǎn)彎指令、調(diào)頭指令，等等，從而命令車體1在直線行進路線發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況下回到原路線上，也即進行校偏處理；或者在一定條件下或一定位置轉(zhuǎn)彎或者進行U字回轉(zhuǎn)（調(diào)頭），使得車體1可以根據(jù)事先規(guī)劃的優(yōu)化路徑行駛。具體的導航方法、校偏方法、控制車體轉(zhuǎn)彎或進行U字回轉(zhuǎn)（調(diào)頭）方法，在下文中有詳細描述。在整個行駛過程中，無論車體1是何種行進方式，如直行、偏轉(zhuǎn)、校偏、轉(zhuǎn)彎或回轉(zhuǎn)，清掃裝置2始終保持工作狀態(tài)。當控制系統(tǒng)4基于某些工作參數(shù)（如事先規(guī)劃的路徑全部走完或者電力系統(tǒng)5電量不足）發(fā)出停止行進的行進控制指令時，車體1停止行駛；同時控制系統(tǒng)4發(fā)出一清掃控制指令，關閉清掃裝置2，停止清掃。

如圖4所示，本實施例所述的清掃裝置2，包括一清掃電機21、一滾刷22及一傳動機構23。

如圖4、圖5所示，本實施例中，清掃電機21包括一清掃電機轉(zhuǎn)軸211；所述滾刷中心設有一滾刷從動軸221；傳動機構23同時連接至清掃電機轉(zhuǎn)軸211及滾刷從動軸221，清掃電機轉(zhuǎn)軸211通過傳動機構23帶動滾刷從動軸221轉(zhuǎn)動。滾刷22設置于車體1前端的下方，滾刷22下端直接與太陽能面板200相接觸，用以清掃太陽能面板200。

傳動機構23為兩個以上彼此嚙合的大小齒輪組成的齒輪組，用以將清掃電機轉(zhuǎn)軸211的動力傳送至滾刷從動軸221，同時使清掃電機21的輸出轉(zhuǎn)速減慢，進而以較慢的轉(zhuǎn)速帶動滾刷22轉(zhuǎn)動。本實施例中，傳動機構23包括一主動齒輪231、一從動齒輪232以及一雙聯(lián)齒輪233。主動齒輪231設置于清掃電機轉(zhuǎn)軸211上，清掃電機轉(zhuǎn)軸211垂直于主動齒輪231的輪面；從動齒輪232設置于滾刷從動軸221上，滾刷從動軸221垂直于從動齒輪232的輪面；滾刷從動軸221平行于清掃電機轉(zhuǎn)軸211。雙聯(lián)齒輪233包括一體化制成的一大齒圈2331及一小齒圈2332，大齒圈2331與主動齒輪231嚙合，小齒圈2332與從動齒輪232嚙合。當清掃電機21啟動時，清掃電機轉(zhuǎn)軸211高速轉(zhuǎn)動，經(jīng)由雙聯(lián)齒輪233的減速處理后，滾刷從動軸221以較慢速度帶動滾刷22轉(zhuǎn)動，從而使得滾刷22可以清掃太陽能面板200。其中，清掃電機轉(zhuǎn)軸211與滾刷從動軸221的轉(zhuǎn)速比，取決于大齒圈2331與小齒圈2332的半徑比。

滾刷22為螺旋式滾刷，螺旋式滾刷包括至少一螺旋葉片222，螺旋葉片222可以分成多個片狀葉瓣223，葉瓣223之間等距設置，可以使得滾刷22與太陽能面板200全面接觸，使得車體1行駛過的面板部分都可以被清掃到。本實施例的車體1在行進中，滾刷22持續(xù)清掃太陽能面板200上的灰塵等附著物。

如圖5所示，清掃裝置2還包括一雜物擋板24，固定安裝至滾刷22的側(cè)面，滾刷22中心的滾刷從動軸221與雜物擋板24平行。如圖2所示，清掃裝置2（清掃裝置）設置于清掃機器人100的前端（即車體前部），清掃機器人100后端（即車體后部）包括一車身11，雜物擋板24設置于清掃裝置2與車身11之間。在清掃過程中，雜物擋板24能有效將灰塵、瑣屑、污水等雜物集中在一起，便于將其從面上清除，同時可以阻止雜物進入清掃裝置2或動力系統(tǒng)3內(nèi)，以防造成車體1內(nèi)各個部件的損毀。

如圖5所示，清掃裝置2還包括一液體分發(fā)容器25、至少一噴頭26以及一分叉管道27。

如圖5所示，液體分發(fā)容器25（可簡稱為容器25）為可拆卸的密封容器，用以存儲有水或清潔劑溶液，其底部設有一排液口251；噴頭26設置于滾刷22上方或側(cè)方；每一噴頭包括一噴嘴，噴嘴正對滾刷22方向；分叉管道27包括彼此連通的一主管及至少一支管（圖未示）；主管271連通至排液口；每一支管連通至一噴頭。本實施例中，優(yōu)選兩個噴頭，分別設置于滾刷22兩端，其噴嘴正對滾刷22；分叉管道27優(yōu)選一分二式分叉管道，包括一根主管及二根支管，將液體分發(fā)容器25中的水或清潔劑溶液傳送至兩個噴頭26。

如圖5所示，清掃裝置2還包括一抽水泵28，連接至控制系統(tǒng)4，從控制系統(tǒng)4獲取至少一抽水泵控制信號；抽水泵28設置于主管27上，作為控制液體分發(fā)容器25排放液體的開關，根據(jù)所述抽水泵控制信號調(diào)整液體排放速度。

本實施例中，在滾刷22清掃太陽能面板過程中，控制系統(tǒng)4根據(jù)需要發(fā)出至少一抽水泵控制信號給抽水泵28，啟動抽水泵28并調(diào)節(jié)抽水速度，使得液體分發(fā)容器25內(nèi)的水或清潔劑溶液經(jīng)由分叉管道27流出至噴頭26，形成小液滴，呈發(fā)射狀向滾刷22噴灑，使得噴灑后的液體盡量均勻落在滾刷22上，轉(zhuǎn)動的滾刷22帶動水或清潔劑落在太陽能面板上，同時利用滾刷22對面板進行清理，可以有效增強去污效果。當液體分發(fā)容器25內(nèi)的液體余量不足或電力系統(tǒng)的電力不足時，或者當清掃工作量完成后，控制系統(tǒng)4發(fā)出一停止抽水控制信號給抽水泵28，以關閉抽水泵28。

本實施例中，清掃裝置2的技術效果在于，可以在清掃機器人100行進中完成太陽能面板200的清掃工作，如有必要還可以在待處理的面板上噴灑水或清潔劑，可以更好地清除頑固性污漬。清掃裝置2的清掃速度快、效果好，無需人工監(jiān)控或輔助，可以有效降低人力成本。

如圖6、圖7所示，在本實施例中，動力系統(tǒng)3設置于在車體1底部，用以帶動車體1行進，包括一左前輪31、一右前輪32、一左后輪33、一右后輪34、一左驅(qū)動電機35、一右驅(qū)動電機36及兩個履帶37。

左前輪31安裝在所述車體底面前部的左側(cè)，包括一左前輪轂311及一左前輪軸312，左前輪軸312設置于左前輪轂311中心處；右前輪32安裝在所述車體底面前部的右側(cè)，包括一右前輪轂321及一右前輪軸322，右前輪軸322設置于右前輪轂321中心處；左后輪33安裝在所述車體底面后部的左側(cè)，包括一左后輪轂331及一左后輪軸332（圖未示），左后輪轂331與左前輪轂311設于同一直線上，所述左后輪軸設置于左后輪轂331中心處；右后輪34安裝在所述車體底面后部的右側(cè)，包括一右后輪轂341及一右后輪軸（圖未示），右后輪轂341與右前輪轂321設于同一直線上；所述右后輪軸設置于右后輪轂341中心處。所述右后輪軸直接連接或通過一傳動裝置（圖未示）連接至所述左后輪軸。左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36通過一固定裝置固定連接至車體1上，通過至少一導線連接至電力系統(tǒng)5，通過至少一信號線連接至控制系統(tǒng)4。左驅(qū)動電機35直接連接或通過一傳動裝置（圖未示）連接至左前輪軸312，右驅(qū)動電機36直接連接或通過一傳動裝置（圖未示）連接至右前輪軸322。兩個履帶37皆為一柔性鏈環(huán)，其中一履帶37包覆在左前輪轂311、左后輪轂331的環(huán)形側(cè)壁外部；另一履帶37包覆在右前輪轂321、右后輪轂341的環(huán)形側(cè)壁外部。每一履帶37外部設有一個履帶外殼371，用以保護履帶及輪轂，防止有雜物進入履帶或輪轂中，影響車體1正常行進。

本實施例中，控制系統(tǒng)4根據(jù)事先規(guī)劃的優(yōu)化路徑向左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36發(fā)出至少一行進控制信號，使得左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36同步調(diào)整左前輪31、右前輪32的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向，進而調(diào)整車體1的行進方向和行進速度，使車體實現(xiàn)直行、校偏、90度轉(zhuǎn)彎、U字回轉(zhuǎn)（調(diào)頭）等動作。

當需要車體直線前進時，控制系統(tǒng)4同時向左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36發(fā)出一直線行進控制指令，控制指令中包括相同的電機轉(zhuǎn)速（例如左驅(qū)動電機、右驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速都是60轉(zhuǎn)/分鐘）和驅(qū)動電機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動方向（如左驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)、右驅(qū)動電機逆時針轉(zhuǎn)），這樣就會帶動左前輪31、右前輪32同步向前轉(zhuǎn)動，左后輪33、右后輪34為從動輪，在履帶37的帶動下也與左前輪31、右前輪32同步向前轉(zhuǎn)動，使得整個車體1前進。

當需要車體1向右偏轉(zhuǎn)時，控制系統(tǒng)4同時向左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36發(fā)出一校偏行進控制指令，左驅(qū)動電機35收到的控制指令中的電機轉(zhuǎn)速比右驅(qū)動電機36收到的控制指令中的電機轉(zhuǎn)速偏大，轉(zhuǎn)速的差值取決于需要調(diào)整的偏差角度，偏差角度越小，轉(zhuǎn)速差值也就越小。類似地，當需要車體1向左偏轉(zhuǎn)時，左驅(qū)動電機35收到的控制指令中的電機轉(zhuǎn)速比右驅(qū)動電機36收到的控制指令中的電機轉(zhuǎn)速偏小。當車體1回到原來預設的行進方向后，控制系統(tǒng)4重新再發(fā)出直線行進控制指令，左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36的轉(zhuǎn)速再次變?yōu)橄嗤?，使得車體1繼續(xù)直線行進。

當需要車體做90度轉(zhuǎn)彎時，控制系統(tǒng)4根據(jù)預設轉(zhuǎn)彎半徑的大小計算出左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向，如果轉(zhuǎn)彎半徑較大，其驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動方向可以相反（一個順時針、一個逆時針），左前輪31、右前輪32同步向前轉(zhuǎn)動，或者設置成一個輪停止轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)行進中轉(zhuǎn)彎的效果；如果轉(zhuǎn)彎半徑較小或者原地轉(zhuǎn)彎，左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36的轉(zhuǎn)動方向可以設計為相同，同為順時針或同為逆時針，這樣左前輪31、右前輪32就會一個向前轉(zhuǎn)動、一個向后轉(zhuǎn)動，車體1的一側(cè)前進，另一側(cè)后退，從而形成小半徑轉(zhuǎn)彎或原地轉(zhuǎn)彎的效果。

當需要車體進行U字回轉(zhuǎn)（也稱為調(diào)頭）時，需要車體在180度轉(zhuǎn)彎后行駛至與原車道相鄰的車道上；此時有一次性回轉(zhuǎn)或者分階段回轉(zhuǎn)的技術方案?？刂葡到y(tǒng)4根據(jù)預設轉(zhuǎn)彎半徑的大小計算出左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向。在一次性回轉(zhuǎn)的方案中，轉(zhuǎn)彎半徑等同于車體寬度的一半，轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)的前輪停止轉(zhuǎn)動或極慢速度向前轉(zhuǎn)動（若向左進行U字回轉(zhuǎn)，則左前輪停止轉(zhuǎn)動；若向右進行U字回轉(zhuǎn)，則右前輪停止轉(zhuǎn)動），轉(zhuǎn)彎外側(cè)的前輪快速向前轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)向左或向右的U字回轉(zhuǎn)。分階段回轉(zhuǎn)的方案中，可以根據(jù)具體情況計算處不同的方案，本實施例中優(yōu)選如下方案：先控制車體1先在原地向左或向右做90度轉(zhuǎn)彎，然后再控制車體向前行駛一個車身寬度的距離，最后再控制車體在原地向左或向右做90度轉(zhuǎn)彎，既可以實現(xiàn)向左或向右的U字回轉(zhuǎn)，而且U字回轉(zhuǎn)后剛好行駛在與前一車道相鄰的車道上，從而使得本實施例的機器人行駛過的空間可以實現(xiàn)不重復、無死角的效果。

動力系統(tǒng)3還包括至少一輪轂輪齒38，均勻設置在左前輪轂311、左后輪轂331、右前輪轂321、右后輪轂341的環(huán)形側(cè)壁外部表面；以及至少一履帶內(nèi)齒372，均勻設置在履帶37的內(nèi)側(cè)壁表面，履帶內(nèi)齒372與輪轂輪齒38嚙合，確保在兩個前輪31、32轉(zhuǎn)動時，履帶37可以與兩個輪轂相配合，得以正常使用。

本實施例中，動力系統(tǒng)3的技術效果在于，采用履帶及防滑塊結(jié)構使得清掃機器人的車體可以在太陽能面板上自由行動而不會滑落；左右前輪用雙電機分別驅(qū)動，可以對車體的行進狀況實現(xiàn)精確控制，使車體可以根據(jù)需要更靈活地調(diào)整行進方向和實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，可以盡量增大行駛路徑的覆蓋范圍。

如圖8所示，本實施例中，控制系統(tǒng)4包括一數(shù)據(jù)采集單元41、一處理器42及至少一存儲單元43。數(shù)據(jù)采集單元41包括多種傳感器，用以采集車體1行進過程中的至少一工作參數(shù)；處理器42連接至數(shù)據(jù)采集單元41，根據(jù)所述工作參數(shù)向動力系統(tǒng)3發(fā)出至少一行進控制指令，根據(jù)所述工作參數(shù)向清掃裝置2發(fā)出至少一清掃控制指令。存儲單元43連接至處理器42，用以存儲車體1行進過中的工作參數(shù)及預先計算或設置的其他參數(shù)。所述工作參數(shù)包括車體1的實時加速度數(shù)據(jù)、實時行進方向數(shù)據(jù)、液體分發(fā)容器實時液位數(shù)據(jù)、每一距離傳感器與太陽能面板之間的距離、車體前方的影像等參數(shù)。預先計算或設置的其他參數(shù)包括工作人員預設的各種工作數(shù)據(jù)，如預先計算和規(guī)劃好的清掃機器人行駛路徑（優(yōu)化路徑），液體分發(fā)容器25內(nèi)的液位數(shù)據(jù)報警閾值（達到此閾值時，報警單元報警）、液位數(shù)據(jù)停工閾值（達到此閾值時，抽水泵28停止運行），等等。

工作人員預先將規(guī)劃好的優(yōu)化路徑錄入至控制系統(tǒng)4，為清掃機器人車體提供路徑導航，控制系統(tǒng)4根據(jù)所述優(yōu)化路徑進行運算和規(guī)劃，并將何時啟動、何時停止、何時直線行駛、何時向左或向右90度轉(zhuǎn)彎、何時向左或向右90度進行U字回轉(zhuǎn)等控制信息，以各種控制指令的方式發(fā)送給動力系統(tǒng)，以控制車體在行進中的動作。

在本實施例中，數(shù)據(jù)采集單元41還可以包括至少一距離傳感器413，包括但不限于超聲波傳感器及光脈沖傳感器。距離傳感器413設置于機器人100（車體1）外部邊緣處，具體地說，可以設置在車體1（車身11）的四個角上，如圖2所示，當機器人100在一矩形斜坡上行駛時，距離傳感器413前端朝向矩形斜坡方向。距離傳感器413連接至處理器42；用以實時采集距離傳感器413與矩形斜坡的距離數(shù)據(jù)；處理器42根據(jù)距離傳感器413與所述矩形斜坡的距離數(shù)據(jù)，判斷車體1是否位于所述矩形斜坡的邊緣處或角落處。

在本實施例中，距離傳感器413數(shù)目為四個，分別設置于機器人（車體）的四個角落處；當只有兩個距離傳感器413能采集到所述距離數(shù)據(jù)時，處理器42判定機器人（車體）位于矩形斜坡300的邊緣處，向動力系統(tǒng)3發(fā)出至少一轉(zhuǎn)向指令（U字回轉(zhuǎn)）；當只有一個距離傳感器采集到所述距離數(shù)據(jù)時，所述處理器判定機器人（車體）位于矩形斜坡300的某一角落處，向動力系統(tǒng)3發(fā)出至少一轉(zhuǎn)向指令（90度轉(zhuǎn)彎或U字回轉(zhuǎn)）。四個距離傳感器413也可以分別設置于車體1每一側(cè)邊的中部，處理器發(fā)現(xiàn)某一側(cè)邊上的距離傳感器413無法采集到距離數(shù)據(jù)時，就可以判斷這一側(cè)邊位于矩形斜坡的邊緣處；如果有兩個相鄰的側(cè)邊皆位于矩形斜坡邊緣處，就可以判斷車體1位于太陽能面板200的某一角落處。距離傳感器413數(shù)目也可以為八個，分別設置于車體1的四個角落處或車體1四個方向側(cè)邊的中部。

控制系統(tǒng)4還可以包括一計數(shù)器414，用以計算車體1在斜坡平面行駛中經(jīng)過的角落，在機器人的一次工作中，每當處理器42判斷出車體到達某一角落時，就在計數(shù)器上加一。處理器42通過計數(shù)器414反饋的技術結(jié)果可以清楚地知道車體1到達的角落的順序（第幾個角落）。

工作人員預先將規(guī)劃好的優(yōu)化路徑錄入至控制系統(tǒng)4的存儲器，所述處理器并根據(jù)所述導航路徑和機器人（車體）的實時位置向動力系統(tǒng)3發(fā)送控制指令，包括啟動、停止、直行、向左或向右90度轉(zhuǎn)彎、向左或向右U字回轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)到相鄰車道上的180度轉(zhuǎn)彎），以控制車體在行進中按照導航路徑行駛。

數(shù)據(jù)采集單元41還包括一液位傳感器259，連接至處理器42，用于實時采集液體分發(fā)容器25中的液位數(shù)據(jù)，在清掃裝置工作中，控制系統(tǒng)4可以根據(jù)液體分發(fā)容器25內(nèi)的實時液位數(shù)據(jù)向抽水泵28發(fā)送至少一抽水泵28控制信號以啟動或停止抽水泵28的運行，或者控制液體排放速度。例如，當液體分發(fā)容器25內(nèi)的實時液位數(shù)據(jù)降低到一預設閾值時，控制系統(tǒng)4可以發(fā)出一抽水泵28減速指令，控制抽水泵28減慢抽水速度；當液體分發(fā)容器25內(nèi)的實時液位數(shù)據(jù)降低到最低點時，或者，當控制系統(tǒng)4發(fā)出一車體停止指令時，控制系統(tǒng)4可以發(fā)出一抽水泵28停止指令，控制抽水泵28停止運行。

控制系統(tǒng)4還包括至少一報警單元44，連接至處理器42，報警單元44可以為設置在車體外部的一紅燈或蜂鳴器。當某一工作參數(shù)超過設定閾值時，所述報警單元發(fā)出報警信號，例如，當液體分發(fā)容器25中的液位數(shù)據(jù)低于某一預設閾值時，或者當電力系統(tǒng)5電力不足時，或者當所述清掃機器人發(fā)出故障時，報警單元44都可以發(fā)出報警信號以提醒用戶。

數(shù)據(jù)采集單元41包括至少一影像傳感器415或攝像頭，連接至處理器42，設置于車體1前端（如圖2、圖3所示），用以采集車體1行進過程中車體1前方的影像，這些影像可以存儲至所述存儲單元以便于工作人員查看機器人的工作狀態(tài)。

本實施例中，控制系統(tǒng)4的技術效果在于，提供多種清潔機器人在太陽能面板上行進的優(yōu)化路徑以及機器人在斜坡平面直線行進的控制方法，確保機器人可以不重復地走過太陽能面板的全部空間，覆蓋面積大，不會從太陽能面板邊緣處落下，既可以保證了清潔效果，又可以保證工作效率。

太陽能面板清掃機器人100還可以包括至少一無線通信單元45，無線連接至一服務器400，用于在太陽能面板清掃機器人100與服務器400之間建立通信。車體1前方的影像可以實時發(fā)送至服務器400，以便于工作人員實現(xiàn)清掃機器人在工作進程中的有效查看，有效解決現(xiàn)有技術中太陽能面板位于高處時，清掃機器人在面板上工作狀態(tài)監(jiān)控困難的技術問題。

在本實施例中，如圖3所示，電力系統(tǒng)5為一個或一組設置在電池盒51內(nèi)的一次性電池或可充電電池（圖未示），需要工作人員定期將所述清掃機器人從太陽能面板上取下，對其進行更換電池處理或充電處理，使其可以繼續(xù)工作。

實施例1提供一種太陽能面板清掃機器人，可以在太陽能面板上自由運行，有效去除面板上的灰塵及其他附著物，去污效果良好；本發(fā)明的清掃機器人在太陽能面板上運行過程中，按照設定的優(yōu)化路徑行駛，可以不重復地覆蓋面板的全部空間，工作效率高；本發(fā)明的清掃機器人可以根據(jù)程序自動轉(zhuǎn)彎或調(diào)頭，實現(xiàn)自動控制，操作方便。

實施例2

實施例2與實施例1大部分技術方案相同，其區(qū)別技術特征在于，實施例2還包括一種太陽能面板清掃機器人無線充電系統(tǒng)（可簡稱無線充電系統(tǒng)），如圖10~圖12所示，無線充電系統(tǒng)6包括設置在清掃機器人外部的至少一無線電力發(fā)射裝置61，及設置在清掃機器人內(nèi)部或外表面的一無線電力接收裝置62。

每一無線電力發(fā)射裝置61包括一發(fā)射線圈611，發(fā)射線圈611直接地或間接地連接至一電源；無線電力接收裝置62包括一接收線圈621，接收線圈621直接地或間接地連接至一可充電電池622；當接收線圈612位于發(fā)射線圈611上方時，接收線圈612與發(fā)射線圈611實現(xiàn)電磁感應耦合或磁共振耦合，發(fā)射線圈611將無線電能傳輸至接收線圈612。

從具體的技術原理及解決方案來說，目前無線充電技術主要有電磁感應式、磁共振式、無線電波式、電場耦合式四種基本方式，分別適用于近程、中短程與遠程電力傳送；本發(fā)明中采用的是電磁感應式和磁共振式，優(yōu)選電磁感應式。在無線充電領域，目前最成熟、最普遍的是電磁感應式，其根本原理是利用電磁感應原理，類似于變壓器，在發(fā)射端和接收端各有一個線圈，初級線圈上通一定頻率的交流電，由于電磁感應在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從發(fā)射端轉(zhuǎn)移到接收端。

本實施例中，為了保證太陽能面板的能量轉(zhuǎn)化效率，無線電力發(fā)射裝置61可以安裝在太陽能面板200附近，但是不能影響面板的正常工作。如圖11所示，發(fā)射線圈611可以設置于任一太陽能面板200的下表面，如圖12所示，接收線圈612可以設置于清掃機器人100底部的下表面，接收線圈612安置于車體1的外部，在車體的最下方，使得接收線圈612與發(fā)射線圈611距離盡量拉近。鑒于太陽能面板200的厚度比較薄，一般只有幾厘米，因此，本實施例中，接收線圈612也可以設置于清掃機器人100內(nèi)部底層。

如圖13所示，發(fā)射線圈611還可以設置于任意兩塊相鄰太陽能面板200連接處的縫隙201下方，如果縫隙201比較大，發(fā)射線圈611可以設置于縫隙201內(nèi)。如圖14所示，接收線圈612在行駛至發(fā)射線圈611上方時停留，接收線圈612與發(fā)射線圈611耦合。

在發(fā)射線圈611上持續(xù)通有一定頻率的交流電，當機器人行駛至發(fā)射線圈611上方時，發(fā)射端與接收端建立通信，由于電磁感應耦合的效果，在接收線圈612中也會產(chǎn)生一定頻率的交流電流，從而將能量從無線電力發(fā)射裝置61轉(zhuǎn)移到無線電力接收裝置62。機器人行駛至發(fā)射線圈611上方建立通信，接收線圈612可以在發(fā)射線圈611正上方，也可以在發(fā)射線圈611正上方附近，只要建立通信就可以實現(xiàn)無線充電，當接收線圈612位于發(fā)射線圈611正上方時，耦合效果最好，充電效率最高、充電速度最快。

電磁感應式無線充電技術的不足之處在于，電能傳輸?shù)挠行Ь嚯x比較近，只能在數(shù)毫米至數(shù)厘米之間可以穩(wěn)定高效地傳輸能量，因此在本實施例中，需要使得接收線圈612與發(fā)射線圈611之間的距離盡可能最近。當接收線圈612位于發(fā)射線圈611上方、接收線圈612與發(fā)射線圈611實現(xiàn)電磁感應耦合時，發(fā)射線圈611與接收線圈612的距離為1mm~40mm，優(yōu)選2mm、5mm、10mm、15mm及20mm，以確?？梢苑€(wěn)定高效地實現(xiàn)充電功能，便于安裝和維護。發(fā)射線圈611與接收線圈612的距離是指，當發(fā)射線圈611與接收線圈612平行時，發(fā)射線圈611所在平面與接收線圈612所在平面的距離。在本實施例中，發(fā)射線圈611與接收線圈612之間存在的介質(zhì)皆為非金屬材質(zhì)，二者之間的介質(zhì)包括太陽能面板、機器人外殼、空氣等，太陽能面板材質(zhì)為標準硅材料、機器人外殼材質(zhì)為硬質(zhì)塑料（如高分子樹脂材料）。太陽能面板內(nèi)部、任意兩塊相鄰太陽能面板連接處（如邊框等）也不能有金屬材料，當接收線圈612與發(fā)射線圈611實現(xiàn)電磁感應耦合時，一旦電磁場內(nèi)存在金屬，就會導致部件發(fā)熱損毀，因此接收線圈612、發(fā)射線圈611附近不能存在金屬。

如圖10所示，無線電力發(fā)射裝置61可以包括一直流電源612、一逆變電路613以及一發(fā)射端控制器614。直流電源612用于提供直流電流；逆變電路613輸入端連接直流電源612，其輸出端連接至發(fā)射線圈611；發(fā)射端控制器614連接至逆變電路613，用于控制逆變電路613的輸出功率；逆變電路613用于將所述直流電流轉(zhuǎn)換為可變頻率和占空比的交流電流，并將所述交流電流輸出給發(fā)射線圈611。

如圖15所示，直流電源612可以為至少一太陽能發(fā)電模組6121，本實施例是直接應用于太陽能面板200的，因此太陽能發(fā)電后可以直接作為本實施例的直流電源，由于太陽能發(fā)電模組6121輸出的直流電壓不穩(wěn)定，因此無線電力發(fā)射裝置61還需要設置一DC-DC穩(wěn)壓電路6122，其輸入端連接至太陽能發(fā)電模組6121，其輸出端連接至逆變電路613的輸入端；其中，DC-DC穩(wěn)壓電路6122用以對所述直流電流進行穩(wěn)壓處理，使得逆變電路613獲得穩(wěn)定的直流電流源。

如圖16所示，直流電源612還可以包括一交流電源6123以及一AC-DC適配器6124；交流電源6123一般為市電，用以提供交流電流；AC-DC適配器6124的輸入端連接至交流電源6123，其輸出端連接至逆變電路613的輸入端；AC-DC適配器6124用于將所述交流電流轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電流。

如圖10所示，無線電力接收裝置62還包括一整流電路623、一DC-DC轉(zhuǎn)換電路624以及一接收端控制器625。整流電路623的輸入端連接至接收線圈612，用于將接收線圈612輸出的交流電流轉(zhuǎn)換成直流電流；DC-DC轉(zhuǎn)換電路624的輸入端連接至整流電路623的輸出端，其輸出端連接至可充電電池622；接收端控制器625連接至DC-DC轉(zhuǎn)換電路624；接收端控制器625內(nèi)存儲有可充電電池622的至少一充電曲線，根據(jù)充電曲線計算可充電電池622的最佳充電電壓；其中，DC-DC轉(zhuǎn)換電路624將整流電路623輸出的直流電流的電壓轉(zhuǎn)換成可充電電池的最佳充電電壓，并為可充電電池充電。接收端控制器625與清掃機器人100的控制系統(tǒng)4相連接，或者，接收端控制器625為控制系統(tǒng)4的一部分，當清掃機器人100行進至發(fā)射線圈上方時，接收線圈與發(fā)射線圈耦合，接收線圈中產(chǎn)生感應電流，接收端控制器625根據(jù)可充電電池的電量確認是否需要充電，如果需要充電，控制系統(tǒng)4發(fā)出至少一控制指令，使得清掃機器人100停止行進和清掃作業(yè)，駐留在太陽能面板200上持續(xù)進行充電；待充電完成后，控制系統(tǒng)4發(fā)出至少一控制指令，使得清掃機器人100繼續(xù)行進和清掃作業(yè)。

如圖10所示，無線電力接收裝置62還包括一電池信息采集器626，一無線充電開關627以及一電池管理器628。

電池信息采集器626連接至可充電電池622，用于采集可充電電池622的剩余容量SOC值；無線充電開關627的一端連接至DC-DC轉(zhuǎn)換電路624，其另一端連接至可充電電池622或整流電路623；電池管理器628的一端連接至電池信息采集器626，以實時獲取可充電電池622的剩余容量SOC值；其另一端連接至無線充電開關627，以控制無線充電開關627閉合或斷開；其中，當可充電電池622的剩余容量SOC值小于一預設的電量閾值時，電池管理器628控制無線充電開關627閉合；當可充電電池622的剩余容量SOC值大于或等于一充電容量閾值（如90%或100%）時，電池管理器628控制無線充電開關627斷開。電池管理器628時刻監(jiān)控無線充電電池的電量，需要充電時，無線充電開關627閉合，當充電完成后，無線充電開關627斷開。清掃機器人100的控制系統(tǒng)4連接至電池管理器628，當充電完成后，控制系統(tǒng)4可以向清掃裝置2和動力系統(tǒng)3發(fā)出至少一控制指令，啟動清掃裝置2和動力系統(tǒng)3，清掃機器人100安裝預先設定的路徑繼續(xù)運行。

太陽能面板清掃機器人在無線充電過程中，需要解決無線電力發(fā)射裝置61與無線電力接收裝置62實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的技術問題。

如圖17所示，無線電力發(fā)射裝置61與無線電力接收裝置62組成一無線通信系統(tǒng)63，其中，無線電力發(fā)射裝置61包括一發(fā)射端信號載入單元631，連接至發(fā)射線圈611；及一發(fā)射端信號導出單元632，連接至發(fā)射線圈611；無線電力接收裝置62包括一接收端信號載入單元633，連接至接收線圈612；及一接收端信號導出單元634，連接至接收線圈612。

當接收線圈612與發(fā)射線圈611實現(xiàn)電磁感應耦合時，無線電力發(fā)射裝置61與無線電力接收裝置62實現(xiàn)載波通信；發(fā)射端信號載入單元631將要發(fā)射的信息以一載波頻率K1調(diào)制后加載至發(fā)射線圈611的發(fā)射電流中，接收端信號導出單元634以調(diào)制頻率K1將接收線圈612的接收電流中的信息解調(diào)后濾波導出；接收端信號載入單元633將要發(fā)射的信息以一載波頻率K2調(diào)制后加載至接收線圈612的接收電流中，發(fā)射端信號導出單元632以調(diào)制頻率K2將發(fā)射線圈611的發(fā)射電流中的信息解調(diào)后濾波導出。

當接收線圈612與發(fā)射線圈611實現(xiàn)磁共振耦合時，無線電力發(fā)射裝置61與無線電力接收裝置62實現(xiàn)載波通信；發(fā)射端信號載入單元631將要發(fā)射的信息以磁共振頻率K3為載波調(diào)制到磁共振的發(fā)射線圈611的發(fā)射電流中，接收端信號導出單元634從接收線圈612的接收電流中以磁共振頻率K3為載波將所述信息解調(diào)并濾波導出；接收端信號載入單元633將要發(fā)射的信息以磁共振頻率K3為載波調(diào)制到磁共振的接收電流中，發(fā)射端信號導出單元632以磁共振頻率K3為載波將所述信息解調(diào)并濾波導出。

太陽能面板清掃機器人在無線充電過程中，為了提高電能利用率、延長電池使用壽命及保障電池安全，需要解決根據(jù)可充電電池622的實時電量對充電功率進行實時調(diào)整的技術問題。為此，本實施例中，發(fā)射端控制器連接至發(fā)射端信號載入單元631、發(fā)射端信號導出單元632；接收端控制器625連接至接收端信號載入單元633、接收端信號導出單元634；接收端控制器625內(nèi)存儲有可充電電池622的至少一充電曲線，根據(jù)所述充電曲線實時獲取可充電電池622的最佳充電電壓，根據(jù)所述最佳充電電壓計算最佳充電功率，發(fā)出至少一充電功率調(diào)整指令；當接收線圈612與發(fā)射線圈611實現(xiàn)電磁感應耦合時，接收端信號載入單元633將所述充電功率調(diào)整指令以一載波頻率K2調(diào)制后加載至所述接收電流中，發(fā)射端信號導出單元632以調(diào)制頻率K2將所述發(fā)射電流中的所述充電功率調(diào)整指令解調(diào)后濾波導出至所述發(fā)射端控制器614；或者，當接收線圈612與發(fā)射線圈611實現(xiàn)磁共振耦合時，接收端信號載入單元633將所述充電功率調(diào)整指令以磁共振頻率K3為載波調(diào)制到磁共振的接收電流中，發(fā)射端信號導出單元632以磁共振頻率K3為載波將所述充電功率調(diào)整指令解調(diào)并濾波導出至所述發(fā)射端控制器614；所述發(fā)射端控制器614連接至所述逆變電路，根據(jù)所述充電功率調(diào)整指令調(diào)節(jié)發(fā)射線圈611的發(fā)射功率。

太陽能面板清掃機器人在無線充電過程中，為了提高電能利用率、提高無線充電效率，需要解決如何使發(fā)射線圈611和接收線圈612可以達到最佳耦合效果的技術問題。

在本實施例中，接收端控制器625實時檢測接收線圈612中是否收到信號；若收到信號，發(fā)射線圈611和接收線圈612可以實現(xiàn)耦合，可以實現(xiàn)無線充電的效果，但此時可能并非最佳耦合狀態(tài)。接收端控制器625若收到信號，檢測接收線圈612中信號強度，并根據(jù)信號強度判斷接收線圈612與發(fā)射線圈611的相對位置；控制系統(tǒng)4根據(jù)接收線圈612與發(fā)射線圈611的相對位置，發(fā)出至少一位置調(diào)整指令，控制清掃機器人調(diào)整其位置，使得接收線圈612位于發(fā)射線圈611正上方，發(fā)射線圈611、接收線圈612在太陽能面板200的垂直投影完全重合，使發(fā)射線圈611和接收線圈612可以達到最佳耦合效果。

本實施例中，還提供一種太陽能面板清掃機器人的無線充電方法，以解決現(xiàn)有的太陽能面板清掃機器人存在的充電操作復雜、維護成本較高等技術問題。

本實施例所述的太陽能面板清掃機器人的無線充電方法，包括如下步驟：步驟S501）在至少一太陽能面板內(nèi)部或其下方設置至少一無線電力發(fā)射裝置，無線電力發(fā)射裝置包括一發(fā)射線圈；將發(fā)射線圈設置于任一太陽能面板的下表面，或者，設置于任意兩塊相鄰太陽能面板連接處的縫隙下方或縫隙內(nèi)部；步驟S502）在所述清掃機器人內(nèi)部或外表面設置一無線電力接收裝置，無線電力接收裝置包括一接收線圈；將所述接收線圈設置在所述清掃機器人內(nèi)部底層或所述清掃機器人底部下表面；步驟S503）所述清掃機器人在太陽能面板上行進且進行清掃作業(yè)，所述清掃機器人在行進過程中實時檢測所述接收線圈是否產(chǎn)生電流；步驟S504）當所述接收線圈位于所述發(fā)射線圈上方時，所述接收線圈與所述發(fā)射線圈實現(xiàn)電磁感應耦合或磁共振耦合，所述接收線圈產(chǎn)生電流；步驟S505）判斷所述清掃機器人的至少一可充電電池是否需要充電；若是，執(zhí)行步驟S506）；若否，返回步驟S503）；步驟S506）所述清掃機器人停止行進及清掃作業(yè)，駐留在太陽能面板上，使得接收線圈與發(fā)射線圈保持耦合；步驟S507）發(fā)射線圈將無線電能傳輸至接收線圈，持續(xù)為所述可充電電池充電；步驟S508）電池管理器判斷所述可充電電池電量是否充滿；若電量已充滿，停止充電；返回步驟S503），清掃機器人繼續(xù)在太陽能面板上行進且進行清掃作業(yè)。

清掃機器人在太陽能面板上正常作業(yè)過程中，實時檢測接收線圈是否產(chǎn)生電流，也就是時刻檢測清掃機器人（接收線圈）附近是否存在與接收線圈耦合的發(fā)射線圈。當發(fā)現(xiàn)附近存在與接收線圈耦合的發(fā)射線圈之后，根據(jù)清掃機器人內(nèi)可充電電池的殘余電量，判斷是否需要充電，如果需要充電，控制系統(tǒng)控制清掃機器人停止運行，開始為清掃機器人內(nèi)可充電電池進行無線充電。在充電過程中，實時檢測可充電電池是否已經(jīng)充滿，若已充滿，停止充電，控制系統(tǒng)控制清掃機器人繼續(xù)運行并進行清掃作業(yè)。

其中，在所述步驟S506）前還可以包括如下步驟：步驟S5061）根據(jù)接收線圈中電流的大小判斷接收線圈與發(fā)射線圈的相對位置和相對距離；步驟S5062）所述清掃機器人調(diào)整其位置，使得接收線圈位于發(fā)射線圈正上方。在本實施例中，接收線圈612中產(chǎn)生電流若收到信號，發(fā)射線圈611與接收線圈612可以實現(xiàn)耦合，可以實現(xiàn)無線充電的效果，但此時可能并非最佳耦合狀態(tài)。接收端控制器625根據(jù)接收線圈612中信號強度判斷接收線圈612與發(fā)射線圈611的相對位置；控制系統(tǒng)4根據(jù)接收線圈612與發(fā)射線圈611的相對位置，發(fā)出至少一位置調(diào)整指令，控制清掃機器人調(diào)整其位置，使得接收線圈612位于發(fā)射線圈611正上方，使得發(fā)射線圈611、接收線圈612在太陽能面板200的垂直投影完全重合，使發(fā)射線圈611和接收線圈612可以達到最佳耦合效果。

其中，所述步驟S505）具體包括如下步驟：步驟S5051）實時獲取所述可充電電池的剩余容量SOC值；步驟S5052）將所述可充電電池的剩余容量SOC值與一預設的電量閾值作對比；步驟S5053）若所述可充電電池的剩余容量SOC值小于一預設的電量閾值（如10%或15%或25%，等等）時，判斷所述清掃機器人需要充電。預設電量閾值是根據(jù)太陽能面板附近發(fā)射線圈的分布情況來確定的，預設電量閾值要大于或等于清掃機器人到達下一個發(fā)射線圈消耗的電量。如果發(fā)射線圈是平均分布的，預設電量閾值要大于或等于清掃機器人在任意兩個相鄰發(fā)射線圈之間單程運行時消耗的電量。

其中，所述步驟S508）具體包括如下步驟：步驟S5081）實時獲取所述可充電電池的剩余容量SOC值；步驟S5082）將所述可充電電池的剩余容量SOC值與一預設的充電容量閾值作對比；步驟S5083）若所述可充電電池的剩余容量SOC值大于或等于預設的充電容量閾值（如95%或100%）時，判斷所述清掃機器人電量已充滿，停止充電。清掃機器人的控制系統(tǒng)啟動動力系統(tǒng)和清掃裝置，控制所述清掃機器人繼續(xù)工作。

本實施例優(yōu)點在于，在太陽能面板上表面、內(nèi)部或者附近設置多個無線充電發(fā)射裝置，在清掃機器人內(nèi)部或下表面設置多個無線充電接收裝置。在清掃機器人在太陽能面板上作業(yè)過程中，當清掃機器人行駛至無線充電發(fā)射裝置上方時，利用電磁感應耦合方式或磁共振耦合方式對清掃機器人進行無線充電；整個充電過程可以實現(xiàn)自動控制，無需人工將清掃機器人從太陽能面板上取下，使得清掃機器人可以在太陽能面板上自動運行、自動充電、自動斷電，可以實現(xiàn)自動持續(xù)作業(yè)，有效降低管理及維護成本。

實施例3

有些太陽能面板內(nèi)部或邊緣處可能會設置有金屬材料，這樣，如果使用實施例2的技術方案，將發(fā)射線圈611設置于任一太陽能面板200的下表面或者設置于任意兩塊相鄰太陽能面板200連接處的縫隙201下方或縫隙201內(nèi)，在兩個線圈實現(xiàn)電磁感應耦合時，就會導致部件發(fā)熱損毀，此時，實施例2的技術方案不合適，需要有一個新的技術方案，使得無線充電系統(tǒng)可以工作。

為了解決上述問題，如圖18、圖19所示，實施例3提供一種太陽能面板清掃機器人無線充電系統(tǒng)，大部分技術方案與實施例2相同，其區(qū)別技術特征在于，還可以包括至少一充電面板500，每一充電面板500嵌入至任一太陽能面板200上或設置于任一太陽能面板200邊緣處；充電面板500上表面與太陽能面板200上表面位于同一平面上，充電面板500為非金屬材質(zhì)制成。

如圖18所示，充電面板500嵌入至任一太陽能面板200上，是指在太陽能面板加工制作時，專門留出一特定的空間，用以嵌入充電面板500，嵌入后的充電面板500上表面與太陽能面板200上表面平齊，位于同一平面上。

如圖19所示，充電面板500設置于太陽能面板200邊緣處，是指在太陽能面板加工制作時，在太陽能面板的幾條邊的邊緣處安裝充電面板500，該充電面板500上表面與太陽能面板200上表面平齊，位于同一平面上。

發(fā)射線圈611可以設置于任一充電面板500內(nèi)，也可以設置于任一充電面板的下表面，而不是設置于任一太陽能面板的下表面或者設置于任意兩塊相鄰太陽能面板連接處的縫隙內(nèi)。

為解決上述技術問題，實施例3提供另一種太陽能面板清掃機器人的無線充電方法，包括如下步驟：步驟S601）在至少一太陽能面板上嵌入至少一充電面板；和/或，在至少一太陽能面板邊緣處設置至少一充電面板；所述充電面板上表面與太陽能面板上表面位于同一平面上；步驟S602）在至少一充電面板內(nèi)部或外部設置至少一無線電力發(fā)射裝置，所述無線電力發(fā)射裝置包括一發(fā)射線圈，所述發(fā)射線圈連接至一電源；將所述發(fā)射線圈設置于任一充電面板內(nèi)，或者，設置于任一充電面板上表面或下表面；步驟S603）在所述清掃機器人內(nèi)部或外表面設置一無線電力接收裝置，無線電力接收裝置包括一接收線圈；將所述接收線圈設置在所述清掃機器人內(nèi)部底層或所述清掃機器人底部下表面；步驟S604）所述清掃機器人在太陽能面板及所述充電面板上行進且進行清掃作業(yè)，所述清掃機器人在行進過程中實時檢測所述接收線圈是否產(chǎn)生電流；步驟S605）當所述接收線圈位于所述發(fā)射線圈上方時，所述接收線圈與所述發(fā)射線圈實現(xiàn)電磁感應耦合或磁共振耦合，所述接收線圈產(chǎn)生電流；步驟S606）判斷所述清掃機器人的至少一可充電電池是否需要充電；若是，執(zhí)行步驟S607）；若否，返回步驟S604）；步驟S607）所述清掃機器人停止行進及清掃，駐留在所述充電面板上，使得接收線圈與發(fā)射線圈保持耦合；步驟S608）發(fā)射線圈將無線電能傳輸至接收線圈，持續(xù)為所述可充電電池充電；步驟S609）電池管理器判斷所述可充電電池電量是否充滿；若電量已充滿，停止充電；返回步驟S604），清掃機器人繼續(xù)在所述充電面板及所述太陽能面板上行進且進行清掃作業(yè)。

清掃機器人在太陽能面板及所述充電面板上正常作業(yè)過程中，實時檢測接收線圈是否產(chǎn)生電流，也就是時刻檢測清掃機器人（接收線圈）附近是否存在與接收線圈耦合的發(fā)射線圈。當發(fā)現(xiàn)附近存在與接收線圈耦合的發(fā)射線圈之后，根據(jù)清掃機器人內(nèi)可充電電池的殘余電量，判斷是否需要充電，如果需要充電，控制系統(tǒng)控制清掃機器人停止運行，開始為清掃機器人內(nèi)可充電電池進行無線充電。在充電過程中，實時檢測可充電電池是否已經(jīng)充滿，若已充滿，停止充電，控制系統(tǒng)控制清掃機器人繼續(xù)運行并進行清掃作業(yè)。

其中，在所述步驟S607）前還可以包括如下步驟：步驟S6071）根據(jù)接收線圈中電流的大小判斷接收線圈與發(fā)射線圈的相對位置和相對距離；步驟S6072）所述清掃機器人調(diào)整其位置，使得接收線圈位于發(fā)射線圈正上方。在本實施例中，接收線圈612中產(chǎn)生電流若收到信號，發(fā)射線圈611與接收線圈612可以實現(xiàn)耦合，可以實現(xiàn)無線充電的效果，但此時可能并非最佳耦合狀態(tài)。接收端控制器625根據(jù)接收線圈612中信號強度判斷接收線圈612與發(fā)射線圈611的相對位置；控制系統(tǒng)4根據(jù)接收線圈612與發(fā)射線圈611的相對位置，發(fā)出至少一位置調(diào)整指令，控制清掃機器人調(diào)整其位置，使得接收線圈612位于發(fā)射線圈611正上方，使得發(fā)射線圈611、接收線圈612在充電面板500的垂直投影完全重合，使發(fā)射線圈611和接收線圈612可以達到最佳耦合效果。其中，所述步驟S606）具體包括如下步驟：步驟S6061）實時獲取所述可充電電池的剩余容量SOC值；步驟S6062）將所述可充電電池的剩余容量SOC值與一預設的電量閾值作對比；步驟S6063）若所述可充電電池的剩余容量SOC值小于一預設的電量閾值（如10%或15%或25%，等等）時，判斷所述清掃機器人需要充電。預設電量閾值是根據(jù)太陽能面板附近發(fā)射線圈的分布情況來確定的，預設電量閾值要大于或等于清掃機器人到達下一個發(fā)射線圈消耗的電量。如果發(fā)射線圈是平均分布的，預設電量閾值要大于或等于清掃機器人在任意兩個相鄰發(fā)射線圈之間單程運行時消耗的電量。

其中，所述步驟S609）具體包括如下步驟：步驟S6091）實時獲取所述可充電電池的剩余容量SOC值；步驟S6092）將所述可充電電池622的剩余容量SOC值與一預設的充電容量閾值作對比；步驟S6093）若所述可充電電池622的剩余容量SOC值大于或等于預設的充電容量閾值（如95%或100%）時，判斷所述清掃機器人電量已充滿，停止充電。清掃機器人的控制系統(tǒng)啟動動力系統(tǒng)和清掃裝置，控制所述清掃機器人繼續(xù)工作。

本實施例優(yōu)點在于，獨立設置一充電面板，與太陽能面板位于同一平面上；即使在太陽能面板上存在金屬材料，也可以使得接收線圈與發(fā)射線圈可以實現(xiàn)電磁感應耦合或磁共振耦合，進而實現(xiàn)對機器人的無線充電。整個充電過程可以實現(xiàn)自動控制，無需人工將清掃機器人從太陽能面板上取下，使得清掃機器人可以在太陽能面板上自動運行、自動充電、自動斷電，可以實現(xiàn)自動持續(xù)作業(yè)，有效降低管理及維護成本。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。