[发明专利]双自由度光伏板智能清理机器人

说明书

本发明公开了一种双自由度光伏板智能清理机器人，包含运动模块、清洁模块、电源模块和控制模块。本发明采用轮换式清洁装置，可以在使用较少水资源的同时实现单次大面积的清理，能够用于大型光伏发电基地，也可以用于普通家庭屋顶铺设的光伏板，解决了屋顶光伏板清理的难题，可以完全解放人力成本，克服了传统人工清理方式清理效率低下、清理效果因人而异、清理人员存在安全隐患等问题，结构简单、构造合理、使用方便、节能环保、经济性好易于推广的优点，可广泛应用于光伏板清洁领域。

技术领域

本发明涉及，尤其涉及一种双自由度光伏板智能清理机器人。

背景技术

为降低化石能源对环境的影响，清洁能源的发展已经成为大趋势，全球能源的使用逐渐从石油等不可再生资源向太阳能光伏发电等绿色清洁能源转变。发展光伏产业对于调整能源结构、促进生态文明建设等都具有重要意义。近些年，在国家的大力倡导之下，光伏板应用越来越广泛。目前，太阳能已经在全球发电市场上占据了较大的份额，2017年我国新增光伏并网容量达到53.06 GW，同比增长 53.6%；截至 2019年，累计光伏装机并网量达到1190.19 GW，同比增长 11%，分布式光伏累计装机容量58.70 GW。到 2030年，我国计划新增900 GW 太阳能用以发电。

而太阳能光伏板长期暴露在户外，极易吸附灰尘，灰尘会导致照射到太阳能光伏板上的光照强度减弱，从而引起热斑效应，并且降低太阳能发电效率。关于热斑效应，当太阳能光伏组件中的一个电池或一组电池被遮挡光线或者损坏，工作电流低于该电池或电池组的短路电流，在组件中会发生热斑加热效应，此时该被遮光或损坏的电池或电池组将被置于反向偏置状态，吸收功率，从而引起光伏板发热。以20 MW太阳能光伏发电站为例，据统计，太阳能光伏 板在清洁状态时发电效率可达到23%~25%，如果太阳能电池组件受到灰尘等的污染，其发电效率则会降到17%~18% 左右。可算出发电效率损失可达到 5%~8%左右，会对光伏发电效率造成极大的影响，若定期对光伏发电组件进行清洁，则可以避免灰尘对发电效率的影响，极大地提高发电效率。

2009 年，美国的波士顿大学和东北大学一起合作研制成功一种光伏阵列的清洁机器人 PV Cleaner Robot V1.0。这种机器人是由地面小车一对沿顶部和底部骑行的电动手推车组成。在光伏阵列的前面地面上安排一台小车，主要负责为设备提供能量以及清洗所需要的水资源；清洁装置则通过类似卡槽的形式安置在阵列表面，并配有驱动轮通过清洁装置和地面小车同时在阵列中横向移动，完成清洁工作。

日本 Sinfonia 公司宣布已成功研发出全球首款免水可自动在太阳能电池板上移动清扫的机器人。该机器人的重大约 10.9 千克，并且这种清扫机器人的机身配有蓄电池，工作时长可以达到 2 小时，可对约 400 平米的面板实施清扫，这种机器人在干旱缺水的沙漠地区其清洁效果可以与人工清洁程度相媲美。

2014 年以色列的企业 Ecoppia 针对本国地理位置特点，研制了一款可以使用无水设备进行清洗的机器人。该设备针对干旱地区的光伏阵列以及光伏发电站，无需清水以及各类清洁剂，只需在该设备上安装专用滚刷即可。

瑞士的 GEKKO 公司研制一款 SERBOT 清洁装置。该清洁装置有清洗装置和运输小车组成，清洗部分直接安装在光伏电池板上，利用电机的驱动实现在光伏电池板上的平移，运输小车在地面移动，携带储水罐的小车需随着该清洗装置移动来提供水源。

一家重庆公司近年来开发了一种光伏板清洁机器人。汽车基本实现了自动控制，但同时采用滚刷和水清洗方案，在缺水地区仍然是一个难以解决的问题。同时，该机采用轮胎车行走，比较灵活。

上海某公司研发了一款机器人-锐宝，其本体结构由吸盘与伸缩杆构成，其工作原理为依靠内部收尾相连的一枚伸缩杆进行往复式运动，机器人先将末端吸盘吸附，通过伸缩杆将前端设备进行向前推动，达到伸缩杆极限时，前端吸盘进行吸附，末端的吸盘放开，收缩伸缩杆，将末端设备事向前收缩，完成一次移动，前端头部安装滚刷，在移动的同时进行清扫。