一种用于大规模集中式光伏场站的智能清扫机器人及方法与流程

本发明涉及光伏清扫机器人，特别涉及一种用于大规模集中式光伏场站的智能清扫机器人及方法。

背景技术：

1、对于光伏电站而言，尘埃污染堪称发电量的一大隐形杀手。它不仅显著降低了光伏组件所接收的光辐照量，削弱了系统效率，进而造成发电量的锐减；更为严重的是，局部的尘埃遮蔽还可能触发热斑效应，这不仅意味着更多的发电量损失，还可能对组件的寿命构成威胁，并埋下安全隐患。

2、目前，光伏板的清扫方式虽多，包括传统的人工清扫、挂轨式清扫机器人、便携式清扫机器人以及自动驾驶清扫机器人等，但在面对沙戈荒这类大规模集中式光伏场站时，这些方式均显得力不从心。沙戈荒地处偏远，面积辽阔，人工清扫效率低下且成本高昂；挂轨式清扫机器人虽可自动作业，但需在每排光伏板上进行安装，不仅成本高，而且维护困难，即便是采用摆渡车式的解决方案，其灵活性和维护性仍不尽如人意；便携式清扫机器人虽便携，但依赖人工搬运操作，显然不切实际；而自动驾驶清扫机器人在面对沙戈荒复杂多变的地形时，也显得力不从心，难以实现全场地的自由行走。

3、综上所述，目前市场上尚未出现一款既成熟又成本可控的清扫方案，能够应对沙戈荒大规模集中式光伏场站的清扫需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于大规模集中式光伏场站的智能清扫机器人，旨在有效解决现有光伏清扫方式无法应对沙戈荒这类大规模集中式光伏场站的问题，既降低了系统的整体复杂度，又有效控制了实施成本，兼顾了效率与成本。

2、为了达到上述目的，采用的技术方案如下：

3、根据本发明的第一方面，提供一种用于大规模集中式光伏场站的智能清扫机器人，包括：

4、履带式行走单元；

5、携带单元，所述携带单元设置于所述履带式行走单元上；

6、清扫装置，所述清扫装置在未执行清扫任务时由所述携带单元固定；

7、投放与回收单元，包括转动架以及动力组件，所述动力组件与所述转动架连接，以使得所述转动架能够上下升降、左右移动以及前后俯仰；其中，所述上下升降用于调整高度，左右伸缩用于调整与光伏阵列的距离，前后俯仰用于倾角调整；在对光伏阵列进行清洗时，通过所述履带式行走单元移动至待清洗光伏阵列的位置，在计算单元的指示下，驱动上下升降机构调整高度达到与光伏阵列同等高度位置，驱动左右移动机构靠近光伏阵列，驱动前后俯仰机构调整倾角达到与光伏阵列同等倾角位置，直至达到清扫装置能够平滑滚动到投放与回收单元的托架上。

8、进一步地，所述履带行走单元包括底盘、履带、驱动装置和电源，所述履带、驱动装置和电源装配于所述底盘上，所述电源与所述驱动装置电连接，所述驱动装置与所述履带连接，以驱动所述履带运动进而带动智能清扫机器人移动。

9、进一步地，还包括无人驾驶单元，所述无人驾驶单元包括定位模块、视频摄像头以及驾控单元，所述驾控单元与驱动装置信号连接，所述定位模块、视频摄像头的信号输出端均连接所述驾控单元的信号输入端，所述驾控单元被配置为基于光伏场站的地图、定位模块馈送的定位信息以及视频摄像头馈送的实时图像，控制所述驱动装置，以使智能清扫机器人按照设定路径在光伏场站的主干道上自动行走至目标位置。

10、进一步地，所述光伏场站的地图通过对光伏场站的主干道和光伏阵列位置进行建模和标注得到。

11、进一步地，还包括计算调度单元，所述计算调度单元为每个光伏阵列计算投放与回收单元需要调整的高度、距离和倾角参数，一方面融合光伏阵列建设时的初始参数、历史每次投放与回收单元调整的参数进行迭代更新，另一方面通过视觉传感器、位移传感器的感知与分析为每次调整提供实时指示；

12、所述计算调度单元还用于机器人行走提供调度指示，基于获取的清扫任务得到配置参数并下发到计算调度单元；其中，所述配置参数包括清扫机器人的行走路径、任务执行时间等信息；在机器人开始执行任务后，将根据每个正在工作的清扫装置的电量与返回时间、从当前位置行走至清扫装置所在光伏阵列的时间等因素来决定投放与回收的顺序。

13、进一步地，所述计算调度单元还用于根据清扫装置的工作剩余时间，计算出行走目的地和路径。

14、根据本发明的第二方面，提供一种用于大规模集中式光伏场站的智能清扫方法，基于如上所述的智能清扫机器人，所述方法包括如下步骤：

15、确定智能清扫机器人的停放位置，智能清扫机器人在非清扫工作时间内停放于所述停放位置进行充电；

16、对光伏场站的主干道和光伏阵列位置进行建模、标注，形成光伏场站的地图，并将所述光伏场站的地图配置于智能清扫机器人中。

17、对智能清扫机器人的清扫路线和清扫时间进行规划、设定，以确定自动清扫方案；

18、智能清扫机器人在设定的时间自动启动，靠近清扫装置仓库，通过转动、旋转投放与回收单元对齐清扫装置仓库出口，允许清扫装置滑动到投放与回收单元中，并推送至携带单元中；

19、智能清扫机器人携带清扫装置，按照自动清扫方案沿光伏场站主干道进行自动行走，前往清扫区域；

20、当智能清扫机器人到达清扫区域后，在计算单元的指示下，驱动上下升降机构调整高度达到与光伏阵列同等高度位置，驱动左右移动机构靠近光伏阵列，驱动前后俯仰机构调整倾角达到与光伏阵列同等倾角位置，直至达到清扫装置具备能够平滑滚动到光伏板上进行清扫工作的状态；在计算单元的指示下，携带单元收起限位杆，清扫装置开始启动工作，通过投放与回收单元滑动到光伏板上执行清扫任务；

21、当清扫装置完成清扫工作后，智能机器人行走到光伏阵列旁边，启动相应侧的投放与回收单元靠近光伏阵列进行回收，在计算单元的指示下，驱动上下升降机构调整高度达到与光伏阵列同等高度位置，驱动左右移动机构靠近光伏阵列，驱动前后俯仰机构调整倾角达到与光伏阵列同等倾角位置，直至达到清扫装置平滑滚动到投放与回收单元的托架上。

22、进一步地，所述携带单元携带两个清扫装置，在清扫装置开始启动工作后，所述方法还包括：

23、智能清扫机器人继续前往下一个光伏阵列进行投放，当完成两个清扫装置的投放后，智能清扫机器人原地等待。

24、进一步地，在所述停放位置设置由清扫装置仓库，用于存放至少一组清扫装置，并为清扫装置提供充电功能。

25、进一步地，在所述清扫装置电量不足的情况下，智能清扫机器人携带清扫装置至停放位置，对电量不足的清扫装置进行更换。

26、本发明的有益效果是：

27、(1)针对挂轨式清扫机器人需在每排光伏板上进行安装，不仅成本高，而且维护困难的问题，本发明只需在车库内的仓库部署少量清扫装置即可。

28、(2)针对自动驾驶清扫机器人在面对沙戈荒复杂多变的地形时，也显得力不从心，难以实现全场地的自由行走的问题，本发明只需在场站主干道进行行走、投放和回收清扫装置即可，同时整体清扫效率高于自动驾驶清扫机器人。

29、(3)针对人工清扫、便携式清扫机器人需要人工搬运操作，在大基地不切实际的问题，本发明采用全自动模式，无需人员操作。