一种光伏组件清洁机器人及使用方法技术

本发明专利技术涉及清洁机器人领域，具体涉及一种光伏组件清洁机器人及使用方法，清洁机器人包括：行走模块，用于保证清洁机器人在光伏组件表面的移动能力；感知模块，用于获得光伏组件表面信息和清洁机器人的状态信息；清洁模块，用于清除光伏组件表面的污染物；控制模块，基于感知模块获取的信息控制行走模块和清洁模块进行清洁作业；旋翼模块，用于清洁机器人在光伏组件之间的飞行转移。根据不同的污染情况和清洁状态，控制模块控制清洁模块和行走模块凭借清洁参数中的至少一项不同形成若干清洁策略，实现对不同类型污染物进行有效清除；感知模块向控制模块反馈清洁作业质量以调整清洁参数以实现清洁作业的动态调整。洁参数以实现清洁作业的动态调整。洁参数以实现清洁作业的动态调整。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏组件清洁机器人及使用方法


[0001]本专利技术涉及清洁机器人领域，具体为一种光伏组件清洁机器人及使用方法。

技术介绍

[0002]光伏发电指通过光伏发电系统将太阳能转化为电能的过程。光伏发电系统通常由光伏组件、汇流箱、逆变器、变压器及配电设备构成，同时再加上监控系统、有功无功控制系统、功率预测系统、五防系统及无功补偿装置等辅助系统组成一套完整的光伏发电系统。光伏组件是能量转换的关节部件，但由于长时间的露天布置，光伏组件表面易积累灰尘、污垢，使得入射太阳光透过率和光伏发电效率的降低，特别是在雨水较少且风沙大的西北地区，光伏组件发电量的下降幅度可达30%以上；且光伏组件被污垢遮蔽的局部位置将会成为消耗能量的负载，被遮蔽的局部位置发热产生热斑效应，这种效应会严重破坏光伏组件。因此，光伏组件的定期清洁维护对保证发电效率、提高发电效益具有重要意义。
[0003]在光伏组件的清洗过程中，清洗工作应选择在清晨、傍晚、夜间或阴雨天进行，严禁选择中午前后或阳光比较强烈的时段进行清洗工作以避免发电损失或热斑效应；普通清洁可用干燥的小扫把或抹布将组件表面的附着物如干燥浮灰、树叶等去除，而对于吸附在上面的硬性异物如泥土、鸟粪、粘稠物体，则可用稍硬的刮板或纱布进行刮擦处理，但不能使用硬性材料来刮擦，防止破坏玻璃表面，对于紧密附着在玻璃上的有染色物质如鸟粪的残余物、植物汁液等或者湿土等无法清扫掉的物体时，则需要通过清洗来处理，清洗过程一般使用清水配合柔性毛刷进行；如遇到油性污物，可用洗洁精或肥皂水等对污染区域进行单独清洗。即针对不同污染情况的光伏组件，应当选用合适的清洗方式，在保证清洗效果的同时，可避免对光伏组件本体产生损伤。
[0004]现有关于光伏组件的清洁方法包括：人工清洗，人工清洗完全依靠人力和工具完成，这种清洗方式工作效率低、清洗周期长、人力成本高，也存在人身安全风险；半自动清洗设备，部分设备以改装后的工程车辆为载体，设备功率大、效率比较高，清洗工作对组件压力一致性好，但行走过程会受到组件间距大小的制约，非平地地区一般也无法适用；自动清洗，自动清洗方式是将清洗装置安装在光伏组件阵列上，通过程序控制电机的转动实现装置对光伏组件的自动清洗，但该种附加装置会增加制造安装成本，维护保养不易。
[0005]基于上述问题，现有技术也发展出了针对光伏组件的清洗机器人，清洁机器人在光伏组件表面进行移动式清洁，清洁机器人结合智能控制、机械结构和无线通信等技术，可实现清洁过程的自动化进行或遥控进行。
[0006]例如，关于清洁机器人的智能感知和控制，公开号为CN113414157A的中国专利公开了一种基于视觉SLAM的光伏清洁机器人，光伏清洁机器人包括车体、滚刷清洁组件以及履带驱动装置，车体上设置感光传感器、防摔传感器、轮式编码器以及惯性测量单元。该专利的技术方案使用多种传感器实现清洁机器人的图像感知、边缘监测、运动参数和姿态信息收集等功能；而关于清洁路径选择，公开号为CN111687860A的中国专利公开了一种光伏清洁机器人自主选择清洁作业路径的方法，该专利的技术方案采用图像识别确定光伏阵列
放置方式，默认右转向至横向位置并判断起始清洁方向；在确定光伏阵列的放置方式和起始清洁方向后，光伏清洁机器人保持横向作业直线行驶，转向、爬升并调头，完成下一个横向直线覆盖，直到覆盖整个光伏阵列。清洁机器人向上爬升可降低初始布置位置的高度，但光伏组件的上部清洁过程可能会对光伏组件下部已清洁位置造成二次污染。
[0007]关于清洁模块的结构，公开号为CN113098382A的中国专利公开了一种具有自适应滚刷组件的光伏清洁机器人，光伏清洁机器人的自适应滚刷组件通过抬升模块进行抬起或落下动作，使得自适应组件能够适应有高度差的光伏板工作面；而关于清洁机器人的其它辅助部件，公开号为CN113147935A的中国专利公开了一种具有旋翼机构的光伏清洁机器人，安装在清洁机器人顶部单位至少一个旋翼机构通过产生风场以改善灰尘二次沉降带来的污染，反向布置的旋翼机构可产生下压力以提高清洁机器人的抓地力；公开号为CN113263002A的中国专利公开了一种光伏清洁机器人跨光伏阵列连续作业的方法，该专利的技术方案通过放置连接组件在地面、顶棚、格栅板或格栅盖板上表面或透明玻璃底部以连接相邻两个光伏阵列，使光伏清洁机器人可跨光伏组件阵列进行连接作业。但连接组件的设置显著增加了清洁工作量，对光伏组件的正常运行也会产生一定影响，清洁机器人转移安全依赖于连接组件的规范设置和图像识别的准确度。
[0008]综上所述，现有针对光伏组件的清洁机器人运动及清洁模式较为单一，清洁机械和控制模式的设置无法针对光伏组件表面污染程度和污染类别采取差异化的清洁方案，也没有提供清洁效果反馈信息以辅助清洁机器人调整清洁方案或改变清洁参数，且清洁机器人在相邻光伏组件之间的转移依赖于安装在光伏组件之间的附加设备，显著增加清洁难度和清洁成本。

技术实现思路

[0009]针对现有技术所提出的至少一部分不足之处，本申请提供了一种光伏组件清洁机器人，包括：行走模块，用于保证清洁机器人在光伏组件表面的移动能力；感知模块，用于获得光伏组件的表面信息和清洁机器人的状态信息；清洁模块，用于清除光伏组件表面的污染物；行走模块、感知模块、清洁模块分别与控制模块电连接，所述控制模块基于感知模块获取的表面信息和状态信息控制行走模块和清洁模块进行清洁作业；在感知模块探测到光伏组件表面存在不同类型污染物的情况下，控制模块控制清洁模块和行走模块至少根据清洁参数中的至少一项不同形成若干清洁策略，其中，清洁参数至少包括：清洁单元、清洁力度、移动模式和移动路径。清洁单元是清洁模块针对不同类型污染物配置的清洁工具，清洁力度是清洁模块对光伏组件表面的压力，移动模式是行走模块移动速度的设置方式，移动路径是行走模块在光伏组件表面的移动线路。
[0010]由于光伏组件长期处于户外环境，且分布位置相差较大，则光伏组件表面的污染物来源和类型也呈现多样化。例如，针对雨水较少且风沙较大的西北地区，污染物主要为松散的砂砾和尘土，使用旋转刷和摆动刷可具备较好的清除效果，且西北地区水资源匮乏，需采用少水或无水清洁方式；而南方地区雨水较为充沛且空气湿度较大，沉积在光伏组件表面的尘土易结块或形成粘附层，且污染物类型也会包括鸟粪、树叶等杂质，则需采用塑刮板、冲洗刷及抹布对旋转刷清洁后的光伏组件表面进行补充清洁。
[0011]因此，针对现有技术中清洁机器人清洁工具和清洁模式单一导致清洁机器人的适
用性和清洁能力差的问题，本申请中的清洁机器人采用模块化设计，将感知、行走、清洁和控制等功能进行分块设计，提高机器人结构紧凑度和功能稳定性；感知模块可基于图像识别和信号感知获取光伏组件表面的污染物信息和清洁机器人在光伏组件表面的相对位置信息，控制模块基于感知模块获得的信息判断污染情况和清洁及机器人的位置状态，并控制行走模块和清洁模块按照清洁策略进行清洁作业。在不同的污染情况和清洁状态下，清洁策略凭借清洁参数的调整实现对不同类型污染物进行有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏组件清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人（700）包括：行走模块（100），用于保证清洁机器人（700）在光伏组件表面（601）的移动能力；感知模块（200），用于获得光伏组件（600）的表面信息和清洁机器人（700）的状态信息；清洁模块（300），用于清除光伏组件表面（601）的污染物；行走模块（100）、感知模块（200）、清洁模块（300）分别与控制模块（400）电连接，所述控制模块（400）基于所述感知模块（200）获取的所述表面信息和所述状态信息控制所述行走模块（100）和所述清洁模块（300）进行清洁作业；在所述感知模块（200）探测到所述光伏组件表面（601）存在不同类型污染物的情况下，所述控制模块（400）控制所述清洁模块（300）和所述行走模块（100）至少根据清洁参数中的至少一项不同形成若干清洁策略，其中，所述清洁参数至少包括：清洁单元（301）、清洁力度、移动模式和移动路径。2.根据权利要求1所述的光伏组件清洁机器人，其特征在于，所述清洁模块（300）针对不同类型污染物配置有若干所述清洁单元（301），所述控制模块（400）基于所述感知模块（200）获取的所述光伏组件表面（601）的污染物信息控制至少一个所述清洁单元（301）参与所述清洁作业。3.根据权利要求1或2所述的光伏组件清洁机器人，其特征在于，所述清洁单元（301）可分别与所述光伏组件表面（601）接触或脱离接触，所述控制模块（400）调用若干所述清洁单元（301）以组合作用的方式参与清洁作业，使得排布在所述清洁模块（300）靠近所述光伏组件（600）一侧的若干所述清洁单元（301）能够独立控制所述清洁力度对所述光伏组件表面（601）的污染物进行分步清除。4.根据权利要求1或2所述的光伏组件清洁机器人，其特征在于，所述清洁模块（300）设置有吹扫单元（303），所述吹扫单元（303）在至少一个所述清洁单元（301）的两侧设置有吹气口，所述清洁机器人（700）对所述光伏组件表面（601）的连续区域进行来回清洁时，所述吹扫单元（303）交替启用两侧的所述吹气口以形成朝向单一方向的气流。5.根据权利要求4所述的光伏组件清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人（700）设置有旋翼模块（500），所述旋翼模块（500）设置有用于产生气流的第二旋翼单元（502），当所述清洁机器人（700）在所述光伏组件表面（601）进行清洁作业时，所述第二旋翼单元（502）配合所述吹扫单元（303）形成朝向单一方向的组合式气流，所述第二旋翼单元（502）和所述吹扫单元（303）基于朝向单一方向的所述组合式气流形成反作用力以抵抗清洁机器人（700）的重力分量，其中，所述第二旋翼单元（502）基于对称设置的两组第二旋翼结构产生方向相反的对称气流，所述控制模块（400）交替调用两组所述第二旋翼结构与所述吹扫单元（303）相配合形成同时覆盖高低位置的所述组合式气流。6.根据权利要求5所述的光伏组件清洁机器人，其特征在于，所述旋翼模块（500）设置有用于飞行的第一旋翼单元（501），当所述第一旋翼单元（501）带动所述清洁机器人（700）处于悬空状态时，所述吹扫单元（303）启动所述清洁单元（301）两侧的所述吹气口，所述清洁模块（300）凭借两侧所述吹气口产生的对流空气对所述清洁单元（301）进行自洁作业，其中，在旋控单元（302）带动所述清洁单元（301）转动的情况下，所述吹扫单元（303）产生的对流空气以不同角度吹过所述清洁单元（301）。7.根据权利要求6所述的光伏组件清洁机器人，其特征在于，所述感知模块（200）包括压力检测单元（201），所述压力检测单元（201）用于监测所述清洁模块（300）对所述光伏组
件表面（601）的压力，在所述清洁单元（301）能够独立或组合地参与清洁作业的情况下，所述压力检测单元（201）在每个所述清洁单元（301）设置有压力传感器（2011）；所述清洁模块（300）设置有用于控制所述清洁单元（301）接触状态和所述清洁力度的旋控单元（302），所述旋控单元（302）通过改变与所述清洁机器人平面的夹角的方式控制所述清洁单元（301）接触或脱离所述光伏组件表面（601）；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周亮军，陈尔佳，黄巍，黄增佳，孙学龙，
申请(专利权)人：广东立胜综合能源服务有限公司，
类型：发明
国别省市：