光伏板监测清理空中机器人系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种光伏板监测清理空中机器人系统，包括四旋翼无人机、清理装置、监视装置、无线收发器、GPS定位装置、主控制器和遥控器；其中监视装置由摄像机、云台和云台控制器组成，清理装置由机器人手臂和电动喷嘴组成，尾部集成有锂电池、无线收发器、机载天线及GPS定位装置；锂电池和无线收发器分别与主控制器连接；遥控器上分别设飞行遥控手柄、清扫遥控手柄及LCD显示屏。本实用新型专利技术将无人机机载无线遥测技术与清理机器人手臂相结合，通过遥控装置对光伏电池板的清洁状态进行监测，再通过机载清理机器人对需要清理的光伏电池板进行重点清理，其针对性强，可大大提高清理效率，解决光伏产业的一大难题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光伏板监测清理
，尤其涉及一种光伏板监测清理空中机器人系统。
技术介绍
无人机是一种由无线电遥控设备或预置有控制程序的控制装置操纵的无人驾驶飞行器。四旋翼无人机是一种具有4个固定旋翼的飞行器，其控制系统包括多种姿态传感器芯片和主控芯片，是集成众多子系统(导航与制导、飞行控制、动力与电源、通信等子系统)的复杂控制系统。四旋翼无人机可以通过外部传感器识别、飞近、避让、绕过障碍物，也可以机动飞行和悬停。机载控制器中可预置完成某项任务的专用程序，也可通过无线遥控装置进行遥控，同时配备摄像系统的四旋翼无人机还具有图像信息传输能力。由于能够在人工智能系统(AI)控制下自主飞行或遥控飞行，并由两维变为三维飞行，实现了升维创新，所以无人机为未来的空中机器人提供了搭载平台。太阳能作为一种可永续利用的清洁能源,有着巨大的开发应用潜力。世界光伏产业市场在严峻的能源形势和人类生态环境形势的压力下，进入到了快速发展时期，光伏电池产量逐年增加。因此，开展光伏发电相关技术的研究具有重要的理论意义和实用价值。当前的光伏发电系统中，光伏电池板(光伏板)由于长时间在室外或野外放置，其表面经常落有灰尘、油渍或积雪，严重影响了发电效率，是光伏产业时刻面临的一个难题。由于光伏板面积大，覆盖范围广，采用人工方式清理效率低，目前还没有更好的清理方式。
技术实现思路
本技术提供了一种光伏板监测清理空中机器人系统，将无人机机载无线遥测技术与清理机器人手臂相结合，通过遥控装置对光伏电池板的清洁状态进行监测，再通过机载清理机器人对需要清理的光伏电池板进行重点清理，其针对性强，可大大提高清理效率，解决光伏产业的一大难题。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案实现：光伏板监测清理空中机器人系统，包括四旋翼无人机和安装在四旋翼无人机上的清理
装置、监视装置、无线收发器、GPS定位装置及主控制器，还包括与主控制器通过无线收发器进行通讯的遥控器；所述四旋翼无人机设有头部固定架、中部固定连接架和尾部固定架，4个旋翼两两对称固定在头部固定架和中部固定连接架上，且每个旋翼分别具有展开和收起2个工作位；监视装置由摄像机、云台和云台控制器组成，摄像机通过云台固定在头部固定架下方，云台控制器与摄像机分别连接主控制器；清理装置由机器人手臂和电动喷嘴组成，机器人手臂和电动喷嘴通过机器人控制箱固定在中部固定连接架下方，并分别与主控制器连接；尾部固定架上集成有锂电池、无线收发器、机载天线及GPS定位装置，锂电池和无线收发器分别与主控制器连接；遥控器上分别设飞行遥控手柄、清扫遥控手柄及LCD显示屏。所述机器人手臂由摆动臂、腕关节和清扫轮组成，摆动臂一端与设在机器人控制箱中的摆动机构相连，另一端通过转轴与腕关节的后部铰接，腕关节前部通过支撑筒固定清扫轮，清扫轮由伺服电机驱动。所述四旋翼无人机的头部固定架与中部固定连接架之间通过前主梁固定连接，中部固定连接架与尾部固定架之间通过后主梁固定连接；每个旋翼的支架外伸端上部分别通过电机座固定有电机，电机与对应螺旋桨连接；设于头部固定架上的2个旋翼的支架外伸端下部通过铝合金卡扣固定有起落架，尾部固定架下方也设有起落架；每个旋翼的支架固定端设卡扣内环，头部固定架/中部固定连接架与旋翼对应位置设2个卡扣外环，处于内侧的收起位卡扣外环与无人机中轴线平行设置，处于外侧的为展开位卡扣外环，2个卡扣外环之间的夹角为45°～90°。所述头部固定架上还安装有云台控制器，云台控制器分别连接云台调节电机A和云台调节电机B，云台调节电机A和云台调节电机B分别用于驱动摄像机绕水平轴线和竖直轴线转动；设在云台上的云台调节传感器也与云台控制器相连；云台与头部固定架之间设有由多个圆柱形减震件组成的减震器。所述机器人控制箱中设有机器人手臂摆动装置、清洁气源或清洁剂罐，机器人手臂摆动装置连接机器人手臂并带动其左右摆动；清洁气源或清洁剂罐通过输送管连接电动喷嘴。所述与螺旋桨连接的电机为无刷电机，每个无刷电机分别通过电子调速器连接主控制器。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1)本技术采用四旋翼无人机作为搭载平台，配备设有云台、云台调节传感器和摄像机组成的监测装置，监测光伏板的表面清洁状态；通过无线收发系统将监测信号传回管理中心，实现了远程全方位实时无线监测；2)本技术采用自动喷气除尘及喷洒清洁剂去污的方式清理光伏板面，能够有效清理光伏板表面灰尘和污垢；3)本技术采用无人机机载机器人手臂清理光伏板面，实现了远程自动操作，是光伏板面清理的一种创新；4)本技术所采用的四旋翼无人机设计为可折叠结构，远距离使用时，将旋翼收拢后再用汽车或其他运输方式运到现场，可大大节约运输空间。附图说明图1是本技术所述光伏板监测清理空中机器人系统的结构示意图。图2是本技术所述四旋翼无人机头部固定架结构示意图。图3是本技术所述四旋翼无人机的中部固定连接架结构示意图。图4是本技术所述四旋翼无人机的尾部固定架结构结构图。图5是本技术所述云台的结构示意图。图6是本技术所述旋翼支架的结构示意图。图7是本技术所述四旋翼无人机折叠后的结构示意图。图8是本技术所述机器人手臂的结构示意图。图9是本技术所述光伏板监测清理空中机器人系统的控制系统框图。图中：1.旋翼A 2.机器人手臂 2-1.清扫轮 2-2.腕关节 2-3.转轴 2-4.摆动臂2-5.驱动与控制电缆 2-6.伺服电机 2-7.支撑筒 3.起落架A 4.电机A 5.电动喷嘴 6.螺旋浆A 7.中部固定连接架 7-1.主控制器固定座 8.主控制器 9.后主梁 10.旋翼C 10-1.铝合金卡扣 10-2.电机座 10-3.卡扣内环 11.起落架C 12.电机C 13.螺旋浆C 14.锂电池 15.无线收发器 16.机载天线 17.GPS定位装置 18.尾部固定架 18-1.无线收发器固定座 18-2.GPS装置固定座 18-3.锂电池固定座 19.螺旋浆D 20.电机D 21.旋翼D 22.机器人控制箱 23.前主梁 24.云台控制器 25.电机B26.螺旋浆B 27.起落架B 28.旋翼B 29.头部固定架 29-1.减震器座 29-2.云台控制器座 30.摄像机 31.云台 31-1.摄像机座 31-2.云台调节电机A 31-3.云台调节架 31-4.云台调节电机B 31-5.云台调节传感器具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步说明：如图1所示，本技术所述光伏板监测清理空中机器人系统的结构示意图，如图9所示，是本技术所述光伏板监测清理空中机器人系统的控制系统框图。本技术所述光伏板监测清理空中机器人系统包括四旋翼无人机和安装在四旋翼无人机上的清理装置、监视装置、无线收发器15、GPS定位装置17及主控制器8，还包括与主控制器8通过无线收发器15进行通讯的遥控器；所述四旋翼无人机设有头部固定架29、中部固定连接架7和尾部固定架18，4个旋翼1、28、10、21两两对称固定在头部固定架29和中部固定连接架7上，且每个旋翼分别具有展开和收起2个工作位；监视装置由摄像机30、云台31和云台控制器24组成，摄像机30通过云台31固定在头部本文档来自技高网...

【技术保护点】
光伏板监测清理空中机器人系统，其特征在于，包括四旋翼无人机和安装在四旋翼无人机上的清理装置、监视装置、无线收发器、GPS定位装置及主控制器，还包括与主控制器通过无线收发器进行通讯的遥控器；所述四旋翼无人机设有头部固定架、中部固定连接架和尾部固定架，4个旋翼两两对称固定在头部固定架和中部固定连接架上，且每个旋翼分别具有展开和收起2个工作位；监视装置由摄像机、云台和云台控制器组成，摄像机通过云台固定在头部固定架下方，云台控制器与摄像机分别连接主控制器；清理装置由机器人手臂和电动喷嘴组成，机器人手臂和电动喷嘴通过机器人控制箱固定在中部固定连接架下方，并分别与主控制器连接；尾部固定架上集成有锂电池、无线收发器、机载天线及GPS定位装置，锂电池和无线收发器分别与主控制器连接；遥控器上分别设飞行遥控手柄、清扫遥控手柄及LCD显示屏。

【技术特征摘要】
1.光伏板监测清理空中机器人系统，其特征在于，包括四旋翼无人机和安装在四旋翼无人机上的清理装置、监视装置、无线收发器、GPS定位装置及主控制器，还包括与主控制器通过无线收发器进行通讯的遥控器；所述四旋翼无人机设有头部固定架、中部固定连接架和尾部固定架，4个旋翼两两对称固定在头部固定架和中部固定连接架上，且每个旋翼分别具有展开和收起2个工作位；监视装置由摄像机、云台和云台控制器组成，摄像机通过云台固定在头部固定架下方，云台控制器与摄像机分别连接主控制器；清理装置由机器人手臂和电动喷嘴组成，机器人手臂和电动喷嘴通过机器人控制箱固定在中部固定连接架下方，并分别与主控制器连接；尾部固定架上集成有锂电池、无线收发器、机载天线及GPS定位装置，锂电池和无线收发器分别与主控制器连接；遥控器上分别设飞行遥控手柄、清扫遥控手柄及LCD显示屏。2.根据权利要求1所述的光伏板监测清理空中机器人系统，其特征在于，所述机器人手臂由摆动臂、腕关节和清扫轮组成，摆动臂一端与设在机器人控制箱中的摆动机构相连，另一端通过转轴与腕关节的后部铰接，腕关节前部通过支撑筒固定清扫轮，清扫轮由伺服电机驱动。3.根据权利要求1所述的光伏板监测清理空中机器人系统，其特征在于，所述四旋翼无人机的头部固定架与中部固定连接架之间通过前主梁固定连接，中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李用成，栗云鹏，王春岩，李豪举，程万胜，
申请(专利权)人：辽宁宏成电力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21