太陽能板清洗機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種機器人，尤其是一種太陽能板清洗機器人。
【背景技術】
[0002]由于光伏電站一般都位于較為惡劣的自然環(huán)境中，自然灰塵很多，幾乎都位于荒漠地區(qū)，周邊植被非常稀少。其次，這些荒漠電站還面臨著非常嚴重的缺水問題一一不僅遠離水源地，雨水較少，地下水也并不豐富。再者，光伏電站的裝機規(guī)模動輒數十兆瓦乃至數百兆瓦，太陽能板數量更是高達上萬塊乃至數十萬塊，即便有充足的水源、設備和人力，要完成一次全面人工清洗，工作量之大，也出乎一般人的想象。因此開發(fā)一種智能化清洗設備，最大限度的替代人工，提高發(fā)電效率，對社會經濟發(fā)展以及國家安全具有重要作用?，F有的太陽能板清洗設備多為手動操作，并且工作環(huán)境地面不平整，手動操作很難滿足工況需求。太陽能板清洗機器人的使用將大大降低清洗成本，改善工人的勞動環(huán)境，提高勞動生產率，具有相當的社會、經濟意義和廣闊的應用前景。目前針對此類清洗的機器人的研究還沒有比較成熟、可靠的方案。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種太陽能板清洗機器人，其解決了工作量大、水資源緊缺等問題，能夠實現清洗機器人的自主智能定速巡航行走，完成太陽能板清洗、清掃任務，不但可減少人工數量和勞動強度，還避免復雜的手動操作，提高生產效率。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案:
[0005]—種太陽能板清洗機器人，包括行走車，行走車上設置有液壓伸縮臂，液壓伸縮臂的前端設置有通過刷架旋轉電機控制的輥刷裝置，行走車內設置有控制行走車、液壓伸縮臂和旋轉電機的控制系統(tǒng)；
[0006]所述控制系統(tǒng)包括:
[0007]發(fā)動機控制單元，通過CAN總線與控制器通訊，接收控制器的指令，完成對發(fā)動機油門的自動控制，獨立于控制器，同時，發(fā)動機控制單元也能夠單獨控制發(fā)動機，發(fā)動機控制單元還控制整個機器人的空調系統(tǒng)；
[0008]數據采集設備，分布在太陽能板清洗機器人本體上，用于采集太陽能板清洗機器人的環(huán)境數據，并發(fā)送至控制器解析；
[0009]控制器，用于接收數據采集設備采集的數據，并對所采集的數據進行綜合分析處理，生成合理的運動規(guī)劃路徑;且通過控制器的出口對電控液壓比例閥和電機進行控制，控制機器人作業(yè)；
[0010]顯示器，通過CAN總線與控制器通訊，用于顯示整個控制系統(tǒng)的狀態(tài)，并且是操作人員與控制系統(tǒng)交互的接口。
[0011]所述行走車包括車身，車身底部由兩個行走馬達分別控制兩個車輪，車身底部與車輪支撐軸之間連接有車身調平液壓缸，車身底部還設置有控制液壓伸縮臂的主臂回轉液壓缸。
[0012]所述液壓伸縮臂由多級液壓缸控制。
[0013]所述輥刷裝置包括安裝于液壓伸縮臂前端的刷架旋轉電機，刷架旋轉電機驅動刷架，刷架中安裝有輥刷，輥刷通過控制系統(tǒng)控制的輥刷旋轉馬達動作。
[0014]所述行走車上還設有由控制系統(tǒng)控制的吸塵馬達和高壓噴霧馬達。
[0015]數據采集設備包括超聲波傳感器、測距傳感器、接近傳感器、壓力傳感器、轉速傳感器、溫度傳感器和傾角傳感器;其中，
[0016]轉速傳感器車安裝在車輪的輪轂上，根據轉速反饋來控制行走馬達的速度，達到機器人按照直線勻速行走；
[0017]測距傳感器檢測清洗末端與太陽能板之間的距離，通過調整各級臂的動作，使清洗末端保持與太陽能板的平行狀態(tài)。
[0018]傾角傳感器測量車身的傾斜角度，控制器根據實時測量結果分別控制兩個車身調平液壓缸，來進行平衡調節(jié)，保持車身在一個允許的傾斜角度范圍之內。
[0019]超聲波傳感器測量執(zhí)行末端與清洗表面之間的距離，通過控制距離值來調節(jié)執(zhí)行末端的動作。
[0020]所述車身上有兩個操作手柄，每個操作手柄上有四個按鍵，通過手柄的輸入和按鍵的操作來控制整個機器人的各個動作。
[0021]所述控制器為抗震、抗干擾設備，包括開關量、模擬量的采集和控制功能，有PffM控制功能，有PWM控制反饋功能，可以與顯示器通訊；
[0022]運動規(guī)劃路徑，用于在一鍵行走過程中，根據執(zhí)行末端與清洗面之間的距離判斷來調節(jié)各臂的動作；
[0023]P麗控制，由控制器通過P麗出口來控制電控液壓比例閥，實現各液壓缸和馬達的比例控制，PWM控制反饋功能可以實現閉環(huán)調節(jié)。
[0024]控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件包括刷架旋轉電機、吸塵馬達、噴霧馬達、輥刷旋轉馬達、左右行走馬達、各級臂的液壓缸、車身調平液壓缸。
[0025]整個控制系統(tǒng)分為手動操作和一鍵行走兩種模式。
[0026]手動操作，太陽能板清洗機器人的車身上有兩個操作手柄，每個操作手柄上有四個按鍵，通過手柄的輸入和按鍵的操作來控制整個機器人的各個動作。
[0027]—鍵行走模式，當機器人的姿態(tài)已經調整到位，開始清洗太陽能板時，將開啟一鍵行走模式，此時不需要人員操作，清洗機器人處于全自動狀況。該模式下，機器人可以完成定速行走、清洗末端調整、車身調平、噴霧清洗和吸塵動作。
[0028]其中定速行走，每個車輪轂上安裝轉速傳感器，根據轉速反饋來控制行走馬達的速度，達到機器人按照直線勻速行走。
[0029]其中清洗末端調整，由測距傳感器檢測清洗末端與太陽能板之間的距離，通過調整各級臂的動作，使清洗末端保持與太陽能板的平行狀態(tài)。
[0030]其中車身調平，由傾角傳感器測量出傾斜角度，控制器根據實時測量結果分別控制兩個液壓缸，來進行平衡調節(jié)，保持車身在一個允許的傾斜角度范圍之內。
[0031 ]其中噴霧清洗和吸塵，控制器控制液壓馬達來完成。
[0032]本實用新型的控制系統(tǒng)基于CAN總線設計，節(jié)省了很多線纜。機器人的發(fā)動機控制是由控制器通過CAN總線發(fā)指令給發(fā)動機控制器來間接調節(jié)的，控制器會根據機器人的不同工況選擇不同的發(fā)電機檔位，實現節(jié)省油耗的目的。顯示器通過CAN總線與控制器通訊，顯示器具有多個界面，分別顯示發(fā)動機的狀態(tài)、機器人的狀態(tài)、各傳感器的信號或者數據，并且，操作人員通過按鍵可以對控制器發(fā)出指令，實現人機交互。
[0033]本實用新型擺脫了完全手動操作的弊端，減少了人力成本增加以及生產效率低等問題。太陽能板清洗機器人有兩種操作模式:手動操作和一鍵行走。手動操作時，操作人員通過兩個手柄輸入信號來控制各個執(zhí)行元件的動作;一鍵行走時，操作人員只需坐在機器人的操作室里，機器人會根據轉速傳感器的反饋來調節(jié)機器人左右行走馬達按照直線行走，同時也會根據機器人上安裝的傾角傳感器來調節(jié)車身平衡。當處于一鍵行走模式時，清洗機器人會根據機器人末端的超聲波傳感器測量執(zhí)行末端與清洗表面之間的距離，通過控制距離值來調節(jié)執(zhí)行末端的動作。機器人通過輥刷清掃、馬達吸塵、高壓噴霧三級來完成太陽能板的清洗，能徹底的清洗太陽能板的表面灰塵。
[0034]該太陽能板清洗機器人將整個工作過程簡單化，減少了人工操作，節(jié)約了水資源，提高了清洗的效果，特別適用于大面積的太陽能板清洗。
【附圖說明】
[0035]圖1是本實用新型清洗機器人機械部分結構示意圖；
[0036]圖2是本實用新型控制系統(tǒng)組成示意圖；
[0037]其中，I 一棍刷;2—刷架旋轉電機;3—調幅液壓缸;4一二級伸縮液壓缸;5—二級液壓缸;6—一級液壓缸;7—主臂回轉液壓缸;8—車身調平液壓缸;9 一第一行走馬達;10—第二行走馬達;11一刷架。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0039]如圖1、圖2所示，太陽能板清洗機器人，包括行走車，行走車上設置有液壓伸縮臂，液壓伸縮臂的前端設置有通過刷架旋轉電機2控制的輥刷裝置，行走車內設置有控制行走車、液壓伸縮臂和刷架旋轉電機2的控制系統(tǒng)；
[0040]控制系統(tǒng)包括:
[0041]發(fā)動機控制單元，通過CAN總線與控制器通訊，接收控制器的指令，完成對發(fā)動機油門的自動控制，獨立于控制器，同時，發(fā)動機控制單元也能夠單獨控制發(fā)動機，發(fā)動機控制單元還控制整個機器人的空調系統(tǒng)；
[0042]數據采集設備，分