[0001] 本发明涉及光伏组件清扫技术领域，尤其涉及一种实现光伏组件清扫机器人越排清扫的装置和方法。

[0002] 光伏组件表面的积尘严重制约着光伏发电站的电能转换效率，研究表明，不经常清洗的组件表面积灰对光伏电站的系统效率的贡献率约占7％左右，可见光伏组件表面的清洁程度会直接影响电站的发电量，对于长时间运行的光伏发电系统，面板积尘对其影响不可小觑。

[0003] 目前，光伏发电站主要采用人工清扫和清扫机器人清扫两种方式。其中人工清扫存在清扫不及时、清扫的干净程度不可控等缺点，而且随着人工成本的逐渐提高，自动化清扫机器人得到了广泛的试用。

[0004] 清扫机器人作为一种自动化产品，可大范围代替人工，是未来的发展方向。但是，现有的清扫设备一般只能完成单排清扫任务，而无法从上一排的光伏组件阵列自动跨越到下一排的光伏组件阵列并完成清扫，要实现越排清扫，则需要在整个场站铺设连接所有光伏组件阵列的导轨和导轨基座，不仅工程量巨大，而且由于项目现场的地形地貌复杂，地面突然的凸起或凹陷或大的障碍物随处可见(可参见图15)，而导轨对地表的平整度要求高，导致其无法适应项目现场复杂多变的微地貌。为满足安装要求，或需要对大量的导轨按照现场的实际情况进行现场加工制作才能满足使用要求，或对场地进行平整，但二者都需要耗费大量的人力物力，适用性不强，经济性较差。另外，由于场站范围广泛，需要铺设的导轨量大，价格比较昂贵，因此，通过铺设导轨的方式来进行越排清扫的方式，市场推广存在较大的困难。

[0034] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0035] 实施例一

[0036] 如图1所示，本发明实施例提供了一种实现光伏组件清扫机器人越排清扫的装置，包括驱动电机1、减速双向传动系统2、导向杆5和越排机构，驱动电机1和导向杆5通过减速双向传动系统2连接，所述越排机构设置在两个相邻的光伏组件阵列之间，每个所述越排机构均包括一个移动轨道和两个基座7，每个所述移动轨道均包括两个驱动杆3、一个平移杆4和一个托架6，两个驱动杆3的下端分别铰接安装在两个基座7上，一个驱动杆3的上端与平移杆4的一端铰接，另外一个驱动杆3的上端与平移杆4的另一端铰接，托架6安装在平移杆4上；导向杆5与驱动杆3通过电磁控制连接。

[0037] 上述结构的越排清扫装置，其工作原理为：

[0038] 驱动电机可以带动减速双向传动系统运动，进而减速双向传动系统带动导向杆运动，当导向杆与驱动杆电磁连接时，驱动杆可以跟随导向杆发生运动，由于驱动杆与基座铰接，所以，驱动杆可以绕基座发生转动，从而带动上端连接的平移杆运动，平移杆的运动会带动其上的托架运动，通过调整驱动杆的旋转角度确定其运动范围，从而使得托架运动到位于移动轨道两侧的光伏组件阵列的停机位上，使得进入停机位的清扫机，可以爬上托架，而由于驱动电机可以带动减速双向传动系统双向运动，所以，可以带动移动轨道双向运动，则托架可以携带清扫机从第m排光伏组件阵列的停机位移动到第m+1排光伏组件阵列的停机位，从而使得清扫机完成第m排光伏组件阵列的清扫后，通过该装置，从第m排光伏组件阵列的停机位移动到第m+1排光伏组件阵列的停机位。

[0039] 清扫机从第m+1排光伏组件阵列的停机位爬下，在第m+1排光伏组件阵列上进行清扫作业，在回程中到达距离停机位设定值时，发出对接托架指令，驱动电机反向转动，第m排和第m+1排移动轨道驱动杆和导向杆电磁连接，第m排和第m+1排移动轨道均发生逆时针旋转，使得第m排和第m+1排移动轨道的托架分别位于第m排和第m+1排光伏组件阵列的停机位上，同时，第m排和第m+1排移动轨道的驱动杆和导向杆电磁断开连接；

[0040] 重复上述操作，从m＝m+1开始，可以依次完成第m+1、m+2、m+3…n排光伏组件阵列的清扫。

[0041] 可见，采用上述结构的装置，可以实现对多排光伏组件阵列连续的越排清扫，而无需在整个光伏组件阵列场站铺设大量的轨道和轨道基座，成本低，而且结构简单，易于实现和控制。

[0042] 本发明实施例中，驱动电机1可以采用直流电驱动的低转速双向旋转电机，驱动电机1上设置有光伏组件，用于为驱动电机1提供电量。

[0043] 如图2-3所示，本实施例中，减速双向传动系统2包括中心轮201、行星轮202、低速齿圈203、齿条204、齿条框架207、滑动轮205和滑动轮支撑206，中心轮201的轴与驱动电机1连接，中心轮201和低速齿圈203的内圈齿轮通过行星轮202啮合连接，齿条204安装在齿条框架207上，低速齿圈203的外圈齿轮与齿条204啮合连接，齿条框架207的两端与导向杆5连接，齿条框架207的底部安装在滑动轮205上，滑动轮205安装在滑动轮支撑206上，滑动轮支撑206安装在基座7上。

[0044] 本实施例中，齿条204可以为模块化拼接而成，齿条204的拼接长度可以根据驱动杆3的移动范围确定。

[0045] 上述结构中，驱动电机的转动带动中心轮转动，中心轮通过行星轮带动低速齿圈转动，低速齿圈带动齿条移动，齿条的移动带动齿条框架移动，进而带动导向杆移动，齿条的长度越长，导向杆移动的距离越大，则导向杆带动驱动杆移动的距离也就越大，反之，越小，所以，如果驱动杆需要的移动范围比较小，则可以使用较小长度的齿条，如果驱动杆需要的移动范围比较大，则可以使用较大长度的齿条。

[0046] 如图4所示，本实施例中，驱动杆3的外部设置有导向环301，导向杆5穿过导向环301，驱动杆3的内部设置有电磁吸盘302，电磁吸盘302与导向杆5电磁控制连接。

[0047] 上述结构中，电磁吸盘上电后，与导向杆在电磁作用下建立连接，使得驱动杆可以在导向杆的带动下发生运动，电磁吸盘掉电后，电磁脱开，电磁吸盘与导向杆断开连接，使得驱动杆不会与导向杆一起运动。

[0048] 本发明实施例中，导向环301和电磁吸盘302可沿驱动杆3滑动。

[0049] 采用上述结构，可以调整导向环在驱动杆上的位置，从而调整穿过导向环的导向杆的高度，从而调整移动轨道可移动的范围，使移动范围适应停机位的位置要求。

[0050] 参见图4，基座7上设置有减震装置，所述减震装置位于驱动杆3与基座7的铰接部位的外侧，所述减震装置包括框架、弹簧304、连接轴306、限位孔板310和轴承305，所述框架的底端固定在基座7上，所述框架的两侧板上均设置有轴承305，限位孔板310连接在所述框架的侧板上，连接轴306与驱动杆3连接，且连接轴306的两端分别安装在轴承305中，弹簧304套设在连接轴306上，弹簧304的一端连接在限位孔板310上，弹簧304的另一端连接在连接轴306上。

[0051] 上述结构在使用过程中，驱动杆在顺时针或逆时针旋转的过程中，带动连接轴旋转，在连接轴的带动下，与连接轴连接的弹簧发生压缩或张紧的变形，当驱动杆的转动方向与弹簧同侧时，弹簧被压缩储能，同时，可以对驱动杆达到限位块时起到缓冲的作用，当驱动杆的转动方向与弹簧位于相反侧时，弹簧由于被弹开释放能量，有助于移动轨道的移动。

[0052] 参见图5，本实施例中，基座7上可以设置有驱动杆限位装置，所述驱动杆限位装置包括限位块303和固定板309，固定板309安装在基座7上，限位块303通过调节螺栓307和固定螺栓308固定在固定板309上。

[0053] 上述结构在使用过程中，可以通过调整调节螺栓的长度来实现对限位块角度的调整，通过调整固定板在基座上的位置来实现对限位块的位置的调整，从而实现对驱动杆移动范围的调整，使其适应停机位的位置要求，同时，

[0054] 本实施例中，平移杆4的两端可以设置有托架限位装置。

[0055] 上述结构在使用过程中，可以根据每个光伏组件阵列停机位的位置，调整平移杆两端的托架限位装置的位置，以便于实现清扫机无障碍的从停机位过渡至托架。

[0056] 实施例二

[0057] 如图6-14所示，本发明实施例提供了一种实现光伏组件清扫机器人越排清扫的方法，利用实施例一所述的装置，包括如下步骤：

[0058] S1，控制第m排移动轨道的托架位于第m排光伏组件阵列的停机位上，控制第n排移动轨道的托架位于第n+1排光伏组件阵列的停机位上，其中，第m排光伏组件阵列为清扫机正在或要在上面进行清扫作业的阵列，m、n均为自然数，且n≥m+1，n为光伏组件阵列的个数；

[0059] S2，清扫机完成第m排光伏组件阵列的清扫；

[0060] S3，清扫机爬上位于停机位上的第m排移动轨道的托架，并发出越排指令，驱动电机正向转动，第m排移动轨道的驱动杆和导向杆电磁连接，第m排移动轨道发生顺时针旋转，将清扫机从第m排光伏组件阵列的停机位移动到第m+1排光伏组件阵列的停机位上，同时，第m排移动轨道的驱动杆和导向杆电磁断开连接；

[0061] S4，清扫机在第m+1排光伏组件阵列上进行清扫作业，在回程中到达距离停机位设定值时，发出对接托架指令，驱动电机反向转动，第m排和第m+1排移动轨道驱动杆和导向杆电磁连接，第m排和第m+1排移动轨道均发生逆时针旋转，使得第m排和第m+1排移动轨道的托架分别位于第m排和第m+1排光伏组件阵列的停机位上，同时，第m排和第m+1排移动轨道的驱动杆和导向杆电磁断开连接；

[0062] S5，重复S2-S4，从m＝m+1开始，依次完成第m+1、m+2、m+3…n排光伏组件阵列的清扫。

[0063] 在本发明的一个优选实施例中，S1之前，还可以包括步骤，调整驱动杆限位块的位置和角度，同时调整平移杆两端限位块的位置，使得移动轨道上的平移杆和驱动杆的运动能够带动托架位于相邻两个光伏组件阵列的停机位上。

[0064] 上述方法中，实现光伏组件清扫机器人越排清扫装置的结构在实施例一中已经进行了详述，在此不再赘述。

[0065] 上述方法的具体实施过程为：

[0066] 在该方法实施之前，首先根据要求对装置进行一系列的调整，包括：根据每个光伏组件阵列停机位的高度，通过调整驱动杆限位块的位置和角度，确定平移杆和驱动杆活动范围；并根据所有平移杆和驱动杆的活动范围，确定齿条的长度，并以模块化将齿条拼接固定在齿条框架上。再根据每个光伏组件阵列停机位的位置，调整平移杆前后两端的托架限位块的位置，以便于实现清扫机无障碍的从停机位过渡至托架。

[0067] 在实施该方法时，从第1排光伏组件阵列开始，对所有的阵列依次进行清扫，具体的实施过程为：

[0068] 清扫机在第一次清扫前，先将所有杆件归零，使第1排移动轨道置于第1排光伏组件阵列停机位外侧待命，即：第1排移动轨道逆时针旋转的极限位置；第1排以后第n排的驱动杆置于第n+1排阵列外侧待命，即：第n排移动轨道顺时针旋转的极限位置，如图6所示。

[0069] 当清扫机完成第1排光伏组件阵列的清扫，通过第1排光伏组件阵列的停机位爬上第1排移动轨道的托架时，清扫机发出越排的指令，该指令分别发送给驱动电机和第1排移动轨道的驱动杆上的电磁吸盘。第1排移动轨道的驱动杆上的电磁吸盘在电磁力作用下与导向杆紧密贴合在一起进行动作，此时，与转动方向同侧的弹簧开始储能，另外一侧的弹簧开始释放能量。在驱动电机和导向杆的作用下，第1排移动轨道的驱动杆顺时针旋转至极限位置，停靠在第2排光伏组件阵列的停机位的位置，并通过与转动方向同侧的弹簧缓解冲击。

[0070] 此时，第1排移动轨道的驱动杆上的电磁吸盘丢电，电磁脱开，驱动杆与导向杆断开联接；同时，驱动电机继续转动，低速齿圈继续旋转直至驱动电机到达空档区时停止运转，实现驱动电机程序归零。当清扫机由第1排移动轨道的托架爬上第2排光伏组件阵列的停机位后，清扫机开始对第2排光伏组件阵列进行清扫，如图7所示。

[0071] 当清扫机在第2排光伏组件阵列上清扫，回程过程中，距离停机位的距离达到设计值时，清扫机发出对接托架指令，指令分别发送给驱动电机、第1排移动轨道和第2排移动轨道的驱动杆上的电磁吸盘。

[0072] 接收指令后，驱动电机反向转动，带动减速双向传动系统的低速齿圈旋转，进而带动齿条框架反向运动；齿条框架带动导向杆反向运动。第1排和第2排移动轨道的驱动杆上的电磁吸盘在接收指令后，电磁吸盘通电，靠磁力将导向杆连接起来。导向杆带动驱动杆进行反向运动，进而推动平移杆反向移动。

[0073] 平移杆带动托架反向移动，当托架到达第2排组件阵列的停机位后，第2排移动轨道的驱动杆上的电磁吸盘断电，第1排移动轨道的驱动杆(3)到达极限位置后，其上的电磁吸盘也断电，此时，第1排移动轨道和第2排移动轨道上的驱动杆与导向杆均断开联接，驱动电机)继续转动，低速齿圈继续旋转直至驱动电机到达空档区时停止运转，实现驱动电机程序归零。此时，清扫机继续越过停机位爬行到托架上。如图8所示。

[0074] 当清扫机在托架上固定完毕后，清扫机发出越排的指令，该指令分别发送给驱动电机和第2排移动轨道的驱动杆上的电磁吸盘。第2排移动轨道的驱动杆上的电磁吸盘在电磁力作用下与导向杆紧密贴合在一起进行动作，在驱动电机和导向杆的作用下，第2排移动轨道的驱动杆顺时针旋转至极限位置，停靠在第3排组件阵列的停机位的位置。爬行到第3排组件阵列的停机位上，以实现清扫机器人跨上第3排的目的。如图9所示。

[0075] 当清扫机器人清扫完第3排，继续清扫第4排时，此时对应的移动轨道的驱动杆电磁吸盘接收指令，带动驱动杆旋转，如图10所示，并通过继续重复以上操作，即可实现对后续所有光伏组件阵列的越排清扫。

[0076] 上述过程中，一个移动轨道从上一排的光伏组件阵列的外侧顺时针旋转至下一排的光伏组件阵列的过程，可如图11-13所示。

[0077] 其中，清扫机发出指令对驱动电机和移动轨道进行控制的逻辑关系，可如图14所示。

[0078] 通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的实现光伏组件清扫机器人越排清扫的装置和方法，该装置包括驱动电机、减速双向传动系统、导向杆和越排机构，并将越排机构设置在两个相邻的光伏组件阵列之间，越排机构包括移动轨道，该移动轨道可以通过顺时针旋转和逆时针旋转，将清扫机从上一排的光伏组件阵列停机位转移至下一排的光伏组件阵列停机位，从而实现对多排光伏组件阵列连续的越排清扫，而无需在整个光伏组件阵列场站铺设大量的轨道和轨道基座，成本低，而且本发明实施例提供的装置结构简单，易于实现和控制，有利于推广使用。

[0079] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。