具体技术细节
[0007] 本发明的目的在于提供一种适用于移动机器人的高效高速移动机器人太阳能发电跟踪系统，具有环境自适应的最大功率输出和移动情况下最大光强角度快速确定最大功
率跟踪的特点，运行可靠性高、实现成本低。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明的构思是：本发明采用三维立体光强感应技术与姿态传感技术相融合，并与太阳能电池板平面微调整相结合实现机器人移动情况下的太阳能
三维立体跟踪技术，采用温度感应配合负载调整电路的环境自适应最大功率跟踪输出技
术，最终实现了一种适应于移动环境下的太阳能快速三维立体跟踪和最大功率发电供电系
统。
[0009] 根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：一种移动机器人太阳能发电跟踪系统，它包括：一个中央主控制器、一个三维传感平
台、53个太阳光强传感器、一个电源控制器、一个高性能电池、一个太阳能三维立体跟踪驱动机构和一个太阳能电池板，所述中央主控制器分别与所述三维传感平台、53个太阳光强
传感器、一个电源控制器和太阳能三维立体跟踪驱动机构相连，所述53个太阳光强传感器
中49个太阳光强传感器安装固定在所述三维传感平台上， 4个太阳光强传感器安装固定
o
在所述太阳能电池板的四角各自立体遮盖270，所述电源控制器与所述太阳能电池板和所
述高性能电池相连，所述太阳能电池板安装固定在所述太阳能三维立体跟踪驱动机构上。
[0010] 上述53个太阳光强传感器中49个太阳光强传感器安装固定在所述三维传感平o o o o o o o o
台上的具体安装对应光强角度分别为球极坐标系（0，90）、（0，30）、（30，30）、（45，30）、o o o o o o o o o o o o o o o
（60，30）、（90，30）、（120，30）、（135，30）、（150，30）、（180，30）、（210，30）、（225，o o o o o o o o o o o o o o o
30）、（240，30）、（270，30）、（300，30）、（315，30）、（330，30）、（0，45）、（30，45）、o o o o o o o o o o o o o o o
（45，45）、（60，45）、（90，45）、（120，45）、（135，45）、（150，45）、（180，45）、（210，o o o o o o o o o o o o o o o
45）、（225，45）、（240，45）、（270，45）、（300，45）、（315，45）、（330，45）、（0，60）、o o o o o o o o o o o o o o o o
（30，60）、（45，60）、（60，60）、（90，60）、（120，60）、（135，60）、（150，60）、（180，60）、o o o o o o o o o o o o o o
（210，60）、（225，60）、（240，60）、（270，60）、（300，60）、（315，60）、（330，60），实现三维立体49个角度光强信息探测，所述53个太阳光强传感器中4个太阳光强传感器安装固
o o
定在所述太阳能电池板的四角，并各自立体遮盖270，用于实现太阳能电池板平面对应 0，o o o
90，180，270 四个方向的光强信息，便于太阳能电池板对应球坐标系的角度微调。
[0011] 上述中央主控制器（1）的结构：一个主控制微处理器连接一个运放与模拟切换电路、一个日历时钟电路、一个温度传感器、一个风速传感器、一个步进电机驱动电路、一个RS232接口电路、一个负载调整输出电路、一个电源控制电路、一个键盘、一个LED指示
灯和一个CANbus接口，所述RS232接口电路连接一个姿态传感器；所述中央控制器用于实
现移动机器人的移动角度、姿态和加速度的获取，用于接收和分析所述53个太阳光强传感
器所提供的太阳能光照强度信息，通过首先对比所述三维传感平台上固定的49个太阳光
强传感器所提供的光强信息和姿态信息综合，通过角度融合算法实现快速三维定位，然后
根据所述太阳能电池板上固定的4个太阳光强传感器所提供的光强信息对三维定位进行
微调和精确跟踪，最终控制所述步进电机驱动电路输出驱动太阳能三维立体跟踪驱动机构
实现太阳能快速精确跟踪，通过温度信息控制所述负载调整输出电路输出调整所述电源控
制器内负载电路，实现太阳能电池板最大功率输出，当所述风速传感器获得风速大于一定
阀值时，控制太阳能电池板水平，以免太阳能电池板在风力作用下使机器人侧翻，通过所述CANbus接口与移动机器人核心控制系统相连，实现信息交互和状态检测的功能。
[0012] 上述角度融合算法就是通过对比固定在所述三维传感平台上的49个所述太阳光强传感器获得的光强信息，获得最大光强球坐标系角度，通过姿态传感器所获得的角速度
和当前姿态角，结合所述太阳能三维立体跟踪驱动机构的预计移动时间对姿态角度进行预
测，获得预测姿态角，并把预测姿态角对应的球极坐标角与最大光强球坐标系角度进行矢
量叠加后获得的角度作为快速三维定位角度。
[0013] 上述电源控制器包括直流变换电路电池充放电电路、负载调整电路和电源检测电路，所述高性能电池经所述电池充放电电路、直流变换电路和负载调整电路连接太阳能电
池板和中央控制器，所述电源检测电路连接高性能电池、太阳能电池板和中央控制器；所述电源控制器用于实现所述太阳能电池板的输出的负载调整、电源直流变换输出和所述高性
能电池充放电管理等功能。
[0014] 本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著进步：本发明采用三维立体光强感应技术与姿态传感技术相融合，并与太阳能电池板平面微调整相
结合实现机器人移动情况下的太阳能三维立体跟踪技术，采用温度感应配合负载调整电路
的环境自适应最大功率跟踪输出技术，最终实现了一种适应于移动环境下的太阳能快速三
维立体跟踪和最大功率发电供电系统。
[0015] 本发明的姿态控制系统可广泛适用于移动机器人的太阳能跟踪和最大功率发电控制。
法律保护范围
涉及权利要求数量5：其中独权1项，从权-1项
1.一种移动机器人太阳能发电跟踪系统，它包括：一个中央主控制器（1）、一个三维传
感平台（2）、53个太阳光强传感器（3）、一个电源控制器（4）、一个高性能电池（5）、一个太阳能三维立体跟踪驱动机构（6）和一个太阳能电池板（7），所述中央主控制器（1）分别与所述三维传感平台（2）、53个太阳光强传感器（3）、一个电源控制器（4）和太阳能三维立体跟踪驱动机构（6）相连；所述53个太阳光强传感器（2）中49个太阳光强传感器安装固定在所述三维传感平台（2）上， 4个太阳光强传感器安装固定在所述太阳能电池板（7）的四角各自o
立体遮盖270 ；所述电源控制器（4）与所述太阳能电池板（7）和所述高性能电池（5）相连，所述太阳能电池板（7）安装固定在所述太阳能三维立体跟踪驱动机构（6）上。
2.根据权利要求1所述的移动机器人太阳能发电跟踪系统，其特征在于所述53个太阳
光强传感器（3）中49个太阳光强传感器安装固定在所述三维传感平台（2）上的，具体安装o o o o o o o o o o o
对应光强角度分别为球极坐标系（0，90）、（0，30）、（30，30）、（45，30）、（60，30）、（90，o o o o o o o o o o o o o o o
30）、（120，30）、（135，30）、（150，30）、（180，30）、（210，30）、（225，30）、（240，30）、o o o o o o o o o o o o o o o o
（270，30）、（300，30）、（315，30）、（330，30）、（0，45）、（30，45）、（45，45）、（60，45）、o o o o o o o o o o o o o o o
（90，45）、（120，45）、（135，45）、（150，45）、（180，45）、（210，45）、（225，45）、（240，o o o o o o o o o o o o o o o o
45）、（270，45）、（300，45）、（315，45）、（330，45）、（0，60）、（30，60）、（45，60）、（60，o o o o o o o o o o o o o o o
60）、（90，60）、（120，60）、（135，60）、（150，60）、（180，60）、（210，60）、（225，60）、o o o o o o o o o o
（240，60）、（270，60）、（300，60）、（315，60）、（330，60），实现三维立体49个角度光强信息探测；所述53个太阳光强传感器（3）中4个太阳光强传感器安装固定在所述太阳能电
o o o o o
池板（7）的四角，并各自立体遮盖270，用于实现太阳能电池板平面对应 0，90，180，270四个方向的光强信息，便于太阳能电池板对应球坐标系的角度微调。
3.根据权利要求1所述的移动机器人太阳能发电跟踪系统，其特征在于所述中央主
控制器（1）的结构：一个主控制微处理器（201）连接一个运放与模拟切换电路（202）、一个日历时钟电路（203）、一个温度传感器（204）、一个风速传感器（205）、一个步进电机驱动电路（207）、一个RS232接口电路（208）、一个负载调整输出电路（209）、一个电源控制电路（210）、一个键盘（211）、一个LED指示灯（212）和一个CANbus接口（213），所述RS232接口电路（208）连接一个姿态传感器（206）；所述中央控制器（1）用于实现移动机器人的移动角度、姿态和加速度的获取，用于接收和分析所述53个太阳光强传感器（3）所提供的太阳能光照强度信息，通过首先对比所述三维传感平台（2）上固定的49个太阳光强传感器（3）所提供的光强信息和姿态信息综合，通过角度融合算法实现快速三维定位，然后根据所述
太阳能电池板（7）上固定的4个太阳光强传感器所提供的光强信息对三维定位进行微调和
精确跟踪，最终控制所述步进电机驱动电路（207）输出驱动太阳能三维立体跟踪驱动机构（6）实现太阳能快速精确跟踪，通过温度信息控制所述负载调整输出电路（209）输出调整所述电源控制器（4）内负载电路，实现太阳能电池板最大功率输出，当所述风速传感器（205）获得风速大于一定阀值时，控制太阳能电池板水平，以免太阳能电池板在风力作用下使机
器人侧翻，通过所述CANbus接口（213）与移动机器人核心控制系统相连，实现信息交互和状态检测的功能。
4.根据权利要求2所述的移动机器人太阳能发电跟踪系统，其特征在于所述角度融合
算法就是通过对比固定在所述三维传感平台（2）上的49个所述太阳光强传感器（3）获得的光强信息，获得最大光强球坐标系角度，通过姿态传感器所获得的角速度和当前姿态角，结合所述太阳能三维立体跟踪驱动机构（6）的预计移动时间对姿态角度进行预测，获得预测姿态角，并把预测姿态角对应的球极坐标角与最大光强球坐标系角度进行矢量叠加后获得
的角度作为快速三维定位角度。
5.根据权利要求1所述的移动机器人太阳能发电跟踪系统，其特征在于所述电源控制
器（4）包括直流变换电路（401）、电池充放电电路（402）、负载调整电路（403）和电源检测电路（404），所述高性能电池（5）经所述电池充放电电路（402）、直流变换电路（401）和负载调整电路（403）连接太阳能电池板（7）和中央控制器（1），所述电源检测电路（404）连接高性能电池（5）、太阳能电池板（7）和中央控制器（1）；所述电源控制器（4）用于实现所述太阳能电池板（7）的输出的负载调整、电源直流变换输出和所述高性能电池（5）充放电管理等功能。
