一种计算机远程控制的太阳能板清洗装置

1.本发明涉及太阳能板的清洗设备技术领域，尤其涉及一种计算机远程控制的太阳能板清洗装置。


背景技术：

2.太阳能发电近年来发展尤其迅速,国内已有多处建立了太阳能发电站。太阳能板是能量转换的关键部件，为便于直接接受太阳能的照射，一般都安装设置在户外，这就导致太阳能板容易落灰积尘，灰尘会直接影响太阳能板对太阳光的吸收和反射效率。而同时有的地方发的太阳板上也残留了落叶，鸟屎等物质。因此，必须对太阳能板经常进行清洗或吹尘，以保持太阳能板镜面的清洁，最大限度的吸收和反射太阳光。目前对太阳能板的清洗多以人工清洗为主，而人工清洗存在劳动强度大，清洁效率低等缺陷。太阳能电站中的太阳能板多以矩阵方式排列，有些还可具有适当弧形，各阵列间留有清洗用通道。清洗车一般在通道上以边走边清洗的方式完成任务。


技术实现要素：

3.针对现有的太阳能发电板上的污垢清理问题及现有的一些设备的优劣势。
4.本发明的技术方案是提供一种计算机远程控制的太阳能板清洗装置，包括底部的地面移动装置、导轨升起以及转动的机械装置、太阳能板的清洗装置、地面铺设的电磁导轨，底盘由驱动车轮采用麦克纳姆轮控制，电磁传感器，超声波模块，摄像头和图传模块，系统板，24v电池和h桥电机驱动板以及稳压模块，其特征在于：
5.所述地面移动装置的底盘驱动车轮采用麦克纳姆轮控制，实现灵活的转向和其他各项地面运动；所述移动装置底盘上附带电磁传感器可实现自动识别按规划路线行驶；底盘上附带的超声波模块可检测到规划路线上有无障碍并提出警告提示；底盘上装有摄像头和图传模块，实现远程视觉交互，与单片机通信和电脑通信实现人工电脑远程控制；底盘上装有以stm32f407zgt6为为核心的系统板，为改太阳能清洁机器人主控制单元；24v电池和h桥电机驱动板以及稳压模块为该太阳能清洁机器人实现供电和驱动。
6.进一步地，机械升起装置由装于底盘的舵机，机械导轨和步进电机以及滑块，红外距离传感器组成，所述舵机可实现清洗装置的升降导轨可实现0-90
°
的旋转；所述机械导轨和步进电机以及滑块，通过单片机控制步进电机可实现清洗装置在导轨上的自由移动，从而控制清洗装置能在太阳能板上上下移动，再配合车自身移动实现太阳能板的全面清洗；所述红外距离传感器安装于导轨的四个对角边上，配合舵机使导轨0-90
°
转向可实现太能能清洗装置与太阳能板平行，是清洗装置能平稳的实现清洗。
7.进一步地，所述的清洗装置，包括高压喷水装置以及旋转毛刷，海绵，所述高压喷水装置由水泵电机构成，通过单片机控制，在导轨与太阳能板平行后毛刷部分上的支流电机开始自动工作，稍后水泵电机开始工作使高压喷水装置实现喷水功能从而实现清洗功能，该部分具有方便拆卸的特点；海绵在清洗过程中紧贴太能能板进行二次擦拭；
8.进一步地，所述的电磁导轨包括电磁导轨和20khz信号发生器，所述电磁导轨在20khz信号发生器下产生20khz方波信号。
9.进一步地，整个太阳能清洗机器人的运行系统，采用控制部分选用基于超低功耗的arm cortex-m4处理器内核的微型处理器——stm32f407zgt6芯片为主的控制器及各种传感器，传感器反馈数据使单片机操作电机、舵机实现自动控制，在整套系统的控制下，太阳能清洗机器人从出发点出发，根据人工铺设电磁导轨以及配合摄像头及多种传感器找到太阳能平面，通过舵机的调角机构使导轨与太阳能平面平行，之后导轨升起清洗装置到达太阳板的最高水平线，清洗装置工作，在步进电机电机的驱动下，清洗装置在导轨上做匀速的上下移动，整个清洗平面与太阳能平面接触；之后毛刷旋转，水泵电机工作，滑块带动清洗装置从上往下移动，实现整个平面的清洗。然后寻找第二块太阳能板，继续以上工作；直到所有太阳能平面被清洗干净，车身回到起点。
10.本发明的有益效果在于：
11.(1)清洗装置采用的是高压水洗加旋转毛刷以及海绵的方法进行清洗，不仅对附着在太阳板上的灰尘等易清洗的物质能很好地清洗掉，而且对一些落叶鸟屎等粘连在太阳板上的物质也能进行很好地清洗，旋转毛刷可以有效的破坏尘土的粘连结构，喷水装置从上往下的喷水，使尘土顺着太阳能板平面下落。
12.(2)该装置的底座为小型车体，意味着它可以轻松的移动到任何一个角落，任何一块太阳能板的正面。其移动的方便性可以有效地避免在平面板上构建相应导轨或其他机械装置，节省了时间，精力和材料。
13.(3)该装置的控制方式为微型计算机系统自我识别和控制，此意味着不需要人为因素的存在，这个装置自主工作，减少了人力的支出，而且整个工作方式利用传感器准确把控每一个精度，可减少肉眼视觉带来的误差，提高了清洗效率。
14.(4)改装置能远程监控，并可开启半自动清洗模式，人工辅助完成清洗，在外围影响较大，机器识别困难时人工远程电脑控制可实现半自动清洗。
附图说明
15.图1为本发明太阳能清洗装置结构示意图。
具体实施方式
16.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，以下将结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
17.该实施例提供了一种计算机远程控制的太阳能板清洗装置，包括底部的地面移动装置1、导轨升起以及转动的机械装置2、太阳能板的清洗装置3、地面铺设的电磁导轨4，底盘由驱动车轮采用麦克纳姆轮控制，电磁传感器，超声波模块，摄像头和图传模块，系统板，24v电池和h桥电机驱动板以及稳压模块，所述地面移动装置的底盘驱动车轮采用麦克纳姆轮控制，实现灵活的转向和其他各项地面运动；所述移动装置底盘上附带电磁传感器可实现自动识别按规划路线行驶；底盘上附带的超声波模块可检测到规划路线上有无障碍并提出警告提示；底盘上装有摄像头和图传模块，实现远程视觉交互，与单片机通信和电脑通信实现人工电脑远程控制；底盘上装有以stm32f407zgt6为为核心的系统板，为改太阳能清洁
机器人主控制单元；24v电池和h桥电机驱动板以及稳压模块为该太阳能清洁机器人实现供电和驱动。
18.机械升起装置由装于底盘的舵机，机械导轨和步进电机以及滑块，红外距离传感器组成，所述舵机可实现清洗装置的升降导轨可实现0-90
°
的旋转；所述机械导轨和步进电机以及滑块，通过单片机控制步进电机可实现清洗装置3在导轨上的自由移动，从而控制清洗装置3能在太阳能板上上下移动，再配合车自身移动实现太阳能板的全面清洗；所述红外距离传感器安装于导轨的四个对角边上，配合舵机使导轨0-90
°
转向可实现太能能清洗装置与太阳能板平行，是清洗装置能平稳的实现清洗。前期工作，预先在地面铺设电磁导轨。
19.太阳能清洗机器人从起始地点出发，电磁传感器检测地面电磁信号并使标志位置位，电机驱动按标志位控制进而驱动四轮使车身沿预先铺好的电磁导轨移动，再根据地面预先标定的太能能板位置的处停下，并调整车身，使车身侧对太阳能板(因为清洗装置固定于车身侧面)，然后机械升起以及旋转装置2开始工作，根据红外传感器感知是否平行，进而调整舵机旋转角度直至导轨与太能能板平行，在此过程中自动调整车身，使其紧贴太阳能板，之后步进电机开始工作，使清洗装置3移动到太阳能板的最上方，检测平稳后，旋转毛刷开始工作，1s延时旋转稳定后，水泵电机开始工作，之后步进电机又开始工作，使清洗装置沿太阳能板向下移动，直到移动到太能能板的最低端，车身向前移动固定距离，此后重复清洗操作，直至检测到太阳能板清洗完成后，退出清洗模式，之后回到导轨继续沿导轨移动到下一块太阳能板。
20.所述地面移动装置为四驱移动小车，采用四个麦克纳姆轮转向和移动，由车身升起导轨滑块建立的机械升起装置，舵机为车身与导轨的连接装置，用来调节导轨与太阳能板平面平行。滑块通过升降杆与整个清洗平面相连，通过皮带连接步进电机实现上下移动。清洗平面在步进电机的作用下平行前后移动，使得清洗装置中的毛刷刚好与太阳能平板接触。毛刷成两排错落排列，由直流电机带动旋转，高压喷头通过水管与底部车身携带的水箱内部的水泵电机相连，高压喷头使喷水的方向垂直于太阳板平面。
21.整个装置的工作过程如下：清洗装置从起点出发，四驱驱动，沿电磁导轨自动移动到太阳能板的位置，自动调节车身位置使车身侧平面与太阳能正面平面相对。之后，调节导轨旋转装置，在舵机的转下使导轨与太阳能板平面平行，导轨内部的步进电机工作，带动滑块向上移动到达太阳能平面的最高水平线，之后滑块与清洗装置之间的推进电机工作，使清洗平面与太阳能板平面刚好接触，此时直流电机工作带动毛刷旋转，水泵电机开始工作，高压喷头喷水。之后内部电机工作带动滑块从最上部向最下部移动。第一块太阳能板清洗干净。然后小车继续运动，寻找第二块太阳能木板，并重复上述工作。直至整个太阳能发电厂中的所有太阳能板清洗干净，小车运动到原点处。
22.车身底部结构需保证重心足够稳定，避免在导轨滑块移动的过程中导致整个装置的重心移动过大而出现翻车现象。因此在车身到达工作的指定位置后，车轮自动锁死，并且如有需要车身向外侧伸出多个支腿，避免翻车现象的出现。另外，出于对工作场地的考虑，车身可以改为多轮驱动，三角履带轮或者直接采用履带形式作为行驶方式，以应对不同的路面要求。
23.储水装置安装在车身，一部分增加地面移动车体的重量，一部分用来向高压喷头给水。水箱内部含有水泵电机，通过水管连接水泵电机和清洗装置的高压喷头装置。同时水
箱内部有自动检测水量的传感器，当检测到水量低于正常值时。车身自动停止一切工作。导轨上滑块，推杆电机回到复位状态下的起始工作点。整个装置自动回到初始出发点。
24.滑块与双导轨相连，导轨上的内部电机构成的主动轮位于导轨上部，从动轮位于导轨的下部，两轮之间采用同步带相连接，滑块与同步带相连接器其无相对滑动。在滑块移动的有效长度的最低端和最高端设置有传感器，当检测到滑块欲要突破有效长度时，电机自动停止工作，保证了工作的安全性。
25.整个清洗平面在正常情况下保持与导轨平面的平行不变。两个推杆电机则保持其垂直于导轨平面和清洗平面。同理清洗平面与太阳能板平面之间也存在最大安全距离，通过传感器调控，一旦接触安全距离后，推杆电机会自动断电，电机停止工作。
26.需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应该理解：其可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

技术特征：
1.一种计算机远程控制的太阳能板清洗装置，包括底部的地面移动装置(1)、导轨升起以及转动的机械装置(2)、太阳能板的清洗装置(3)、地面铺设的电磁导轨(4)，底盘由驱动车轮采用麦克纳姆轮控制，电磁传感器，超声波模块，摄像头和图传模块，系统板，24v电池和h桥电机驱动板以及稳压模块，其特征在于：所述地面移动装置的底盘驱动车轮采用麦克纳姆轮控制，实现灵活的转向和地面运动；所述移动装置底盘上附带电磁传感器可实现自动识别按规划路线行驶；底盘上附带的超声波模块可检测到规划路线上有无障碍并提出警告提示；底盘上装有摄像头和图传模块，实现远程视觉交互，与单片机通信和电脑通信实现人工电脑远程控制；底盘上装有以stm32f407zgt6为为核心的系统板，为改太阳能清洁机器人主控制单元；24v电池和h桥电机驱动板以及稳压模块为该太阳能清洁机器人实现供电和驱动。2.根据权利1所述的一种计算机远程控制的太阳能板清洗装置，其特征在于：机械升起装置由装于底盘的舵机，机械导轨和步进电机以及滑块，红外距离传感器组成，所述舵机可实现清洗装置的升降导轨可实现0-90
°
的旋转；所述机械导轨和步进电机以及滑块，通过单片机控制步进电机可实现清洗装置(3)在导轨上的自由移动，从而控制清洗装置(3)能在太阳能板上上下移动，再配合车自身移动实现太阳能板的全面清洗；所述红外距离传感器安装于导轨的四个对角边上，配合舵机使导轨0-90
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转向可实现太能能清洗装置与太阳能板平行，是清洗装置能平稳的实现清洗。3.根据权利1所述的一种计算机远程控制的太阳能板清洗装置，其特征在于：所述的清洗装置(3)，包括高压喷水装置以及旋转毛刷，海绵，所述高压喷水装置由水泵电机构成，通过单片机控制，在导轨与太阳能板平行后毛刷部分上的支流电机开始自动工作，稍后水泵电机开始工作使高压喷水装置实现喷水功能从而实现清洗功能，该部分具有方便拆卸的特点；海绵在清洗过程中紧贴太能能板进行二次擦拭。4.根据权利1所述的一种计算机远程控制的太阳能板清洗装置，其特征在于：所述的电磁导轨包括电磁导轨和20khz信号发生器，所述电磁导轨在20khz信号发生器下产生20khz方波信号。5.根据权利1所述的一种计算机远程控制的太阳能板清洗装置，其特征在于：整个太阳能清洗机器人的运行系统，采用控制部分选用基于超低功耗的arm cortex-m4处理器内核的微型处理器——stm32f407zgt6芯片为主的控制器及各种传感器，传感器反馈数据使单片机操作电机、舵机实现自动控制，在整套系统的控制下，太阳能清洗机器人从出发点出发，根据人工铺设电磁导轨以及配合摄像头及多种传感器找到太阳能平面，通过舵机的调角机构使导轨与太阳能平面平行，之后导轨升起清洗装置到达太阳板的最高水平线，清洗装置工作，在步进电机电机的驱动下，清洗装置在导轨上做匀速的上下移动，整个清洗平面与太阳能平面接触；之后毛刷旋转，水泵电机工作，滑块带动清洗装置从上往下移动，实现整个平面的清洗；然后寻找第二块太阳能板，继续以上工作；直到所有太阳能平面被清洗干净，车身回到起点。

技术总结
本发明提供了一种计算机远程控制的太阳能板清洗装置，包括底部的地面移动装置(1)、导轨升起以及转动的机械装置(2)、太阳能板的清洗装置(3)、地面铺设的电磁导轨(4)，底盘由驱动车轮采用麦克纳姆轮控制，电磁传感器，超声波模块，摄像头和图传模块，所述移动装置底盘上附带电磁传感器可实现自动识别按规划路线行驶；底盘上附带的超声波模块可检测到规划路线上有无障碍并提出警告提示；底盘上装有摄像头和图传模块，为改太阳能清洁机器人主控制单元；24V电池和H桥电机驱动板以及稳压模块为该太阳能清洁机器人实现供电和驱动。该装置移动的方便性可以有效地避免在平面板上构建相应导轨或其他机械装置，节省了时间，精力和材料。精力和材料。精力和材料。


技术研发人员：贾明东
受保护的技术使用者：天津理工大学
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/7/18