CN109379039A - 一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置 - Google Patents

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Abstract

一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，属于太阳能电池板自动除尘设备技术领域。本发明解决了现有的太阳能板清洗装置体积大、结构复杂，且无法实现对星球探测器太阳能板或外表面进行灰尘清扫的问题。它还包括固设在探测器主体上方的气力除尘装置，所述气力除尘装置包括高压气源装置、第一气体管路、第二气体管路、机械臂、基座及除尘喷嘴，所述第二气体管路设置在机械臂内部且与第一气体管路连通设置，除尘喷嘴设置在机械臂的手部且通过第二气体管路及第一气体管路与高压气源装置连接，高压气源装置及基座分别设置在探测器主体上方，机械臂转动设置在基座上。

Description

一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置
技术领域
本发明涉及一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，属于太阳能电池板自动除尘设备技术领域。
背景技术
太阳能作为一种易得的可再生能源，是地外天体探测任务中最主要的供电能量来源之一。在过去的几十年中，世界各国针对太阳系行星及其卫星开展的着陆式星球探测任务中，探测器(包括着陆器、巡视器)大多采用太阳能电池板供电。但随着探测任务的进行，由于探测器探测行为或行星大气层空气流动扬起的风化层颗粒(特别是在火星这种沙尘暴时常发生的环境)，将会覆盖在太阳能板的表面，使得其太阳能板接收到的光强降低，造成发电量减少，不利于探测任务的长期开展。
截至目前的国内外地外天体着陆式星球探测任务中，尚没有对探测器太阳能板或外表面进行灰尘清扫的先例，而地面上对于太阳能板的除尘多采用人工清洁，且地面上现有的太阳能板自动清洗装置方案，例如专利CN103934225A《喷气式太阳能电池板清扫装置》、CN202178289U《一种喷气式自动清洗太阳能电池板的装置》、CN107159608A《一种太阳能板清洗设备及清洗方法》、CN106694427A《屋顶太阳能板智能清洗装置》等公开的清洗装置，均是由架设在太阳能板上方的清洗装置进行清洗，并沿太阳能板边缘移动实现整个太阳能板范围内的清洗，具有体积较大，结构较为复杂的缺点，且不适合应用于星球探测器的折叠式太阳能板，同时无法与地外天体探测机具集成。
发明内容
本发明是为了解决现有的太阳能板清洗装置体积大、结构复杂，且无法实现对星球探测器太阳能板或外表面进行灰尘清扫的问题，进而提供了一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，它包括探测器主体和设置在其上的太阳能电池板，它还包括固设在探测器主体上方的气力除尘装置，所述气力除尘装置包括高压气源装置、第一气体管路、第二气体管路、机械臂、基座及除尘喷嘴，所述第二气体管路设置在机械臂内部且与第一气体管路连通设置，除尘喷嘴设置在机械臂的末端且通过第二气体管路及第一气体管路与高压气源装置连接，高压气源装置及基座分别设置在探测器主体上方，机械臂转动设置在基座上。
进一步地，所述高压气源装置包括充装有高压气体的储气罐及设置在储气罐出气口的控制阀，第一气体管路通过控制阀与储气罐连接。
进一步地，所述高压气源装置包括进气管路、固设在探测器主体上的空压机、储气罐及设置在储气罐出气口的控制阀，所述空压机通过进气管路与储气罐连接，第一气体管路通过控制阀与储气罐连接。
进一步地，所述机械臂包括第一至第四关节电机、第一至第四机械臂关节、连接杆、第一机械臂杆、第二机械臂杆及手部，所述第一关节电机竖直固设在基座上，第二至第四关节电机均水平设置，第一至第四机械臂关节一一对应固设在第一至第四关节电机的输出端，且第一机械臂关节与第二机械臂关节通过水平设置的连接杆固接，第二机械臂关节与第三机械臂关节通过第一机械臂杆固接，第三机械臂关节与第四机械臂关节通过第二机械臂杆固接，手部与第四机械臂关节固接，除尘喷嘴设置在手部上。
进一步地，第二关节电机、第三关节电机及第四关节电机相互平行设置。
进一步地，基座绕第一关节电机的轴线方向转动设置在探测器主体上。
进一步地，所述手部还装设有探测机具。
进一步地，每个机械臂关节均固接有气滑环。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请采用压缩气体冲洗方式除尘，在地外天体真空或低压环境下，喷嘴喷出的气流速度大，携带灰尘颗粒运移的能力强，除尘效率高，清洁效果好，并且本申请与现有的除尘装置相比较结构简单，体积更小。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为机械臂的立体结构示意图；
图3为应用场景为月球等不具有大气层的地外天体时的高压气源装置的结构示意图；
图4为应用场景为火星等具有大气层的地外天体时的高压气源装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～4说明本实施方式，一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，它包括探测器主体1和设置在其上的太阳能电池板2，它还包括固设在探测器主体1上方的气力除尘装置，所述气力除尘装置包括高压气源装置3、第一气体管路4、第二气体管路5、机械臂6、基座7及除尘喷嘴8，所述第二气体管路5设置在机械臂6内部且与第一气体管路4连通设置，除尘喷嘴8设置在机械臂6的末端且通过第二气体管路5及第一气体管路4与高压气源装置3连接，高压气源装置3及基座7分别设置在探测器主体1上方，机械臂6转动设置在基座7上。
太阳能电池板2的数量为一对，对称设置在探测器主体1的两侧。机械臂6转动设置在基座7上，利用机械臂6的移动实现大范围除尘清洁，所述机械臂6可以为星球探测器太阳能电池板2上原有的用于探测的机械臂6，结构及控制不需要单独研制，因此研制成本低。高压气源装置3为除尘喷嘴8提供高压气体，本发明采用压缩气体冲洗方式除尘，在地外天体真空或低压环境下，喷嘴喷出的气流速度大，携带灰尘颗粒运移的能力强，除尘效率高，清洁效果好。
所述高压气源装置3包括充装有高压气体的储气罐31及设置在储气罐31出气口的控制阀32，第一气体管路4通过控制阀32与储气罐31连接。该高压气源装置3适用于应用场景为月球等不具有大气层的地外天体，储气罐31中压缩气体由地球发射时随探测器携带，通过控制高压气源装置3中的控制阀32开启，将储气罐31中的高压气体引入第一气体管路4，并通过机械臂6中的第二气体管路5输送到所属机械臂6手部的除尘喷嘴8，经由除尘喷嘴8喷出，利用高速气流将附着于太阳能板表面的灰尘颗粒去除，所述除尘喷嘴8通过所述机械臂6的移动实现对整个太阳能板不同位置的除尘。
所述高压气源装置3包括进气管路33、固设在探测器主体1上的空压机34、储气罐31及设置在储气罐31出气口的控制阀32，所述空压机34通过进气管路33与储气罐31连接，第一气体管路4通过控制阀32与储气罐31连接。带有空压机34的高压气源装置3适用于应用场景为火星等具有大气层的地外天体，储气罐31中压缩气体由地球发射时随探测器携带，气体耗尽或气压不足时可由空压机34收集星球大气重新补充，所述空压机34通过太阳能电池板2提供电能。当需要对太阳能电池板2进行除尘时，上述控制阀32打开，将储气罐31中压缩气体引入第一气体管路4中。
所述机械臂6包括第一至第四关节电机、第一至第四机械臂关节、连接杆6-11、第一机械臂杆6-9、第二机械臂杆6-10及手部，所述第一关节电机6-1竖直固设在基座7上，第二至第四关节电机均水平设置，第一至第四机械臂关节一一对应固设在第一至第四关节电机的输出端，且第一机械臂关节6-5与第二机械臂关节6-6通过水平设置的连接杆6-11固接，第二机械臂关节6-6与第三机械臂关节6-7通过第一机械臂杆6-9固接，第三机械臂关节6-7与第四机械臂关节6-8通过第二机械臂杆6-10固接，手部与第四机械臂关节6-8固接，除尘喷嘴8设置在手部上。第一关节电机6-1通过第一机械臂关节6-5带动连接杆6-11及其后的各结构绕第一机械臂关节6-5轴线转动；第二关节电机6-2通过第二机械臂关节6-6带动其后各结构绕第二机械臂关节6-6轴线转动。通过第四机械臂关节6-8的转动自由度，能够使得任意机械臂姿态下，除尘喷嘴均能垂直(或以期望角度)吹向太阳能板表面，实现较大的运动范围，能够对整个太阳能电池板2的不同位置进行除尘。
所述手部还装设有探测机具9。探测机具9用于星球探测，所述探测机具9可以是一种或多种机具，实现对地外天体星球土壤的多方式探测。
第二关节电机6-2、第三关节电机6-3及第四关节电机6-4相互平行设置。
基座7绕第一关节电机6-1的轴线方向转动设置在探测器主体1上。
每个机械臂6关节均固接有气滑环。气滑环用于连接第二气体管路5。

Claims (8)

1.一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，它包括探测器主体(1)和固接在其上的太阳能电池板(2)，其特征在于：它还包括设置在探测器主体(1)上方的气力除尘装置，所述气力除尘装置包括高压气源装置(3)、第一气体管路(4)、第二气体管路(5)、机械臂(6)、基座(7)及除尘喷嘴(8)，所述第二气体管路(5)设置在机械臂(6)内部且与第一气体管路(4)连通设置，除尘喷嘴(8)设置在机械臂(6)的末端且通过第二气体管路(5)及第一气体管路(4)与高压气源装置(3)连接，高压气源装置(3)及基座(7)分别设置在探测器主体(1)上方，机械臂(6)转动设置在基座(7)上。
2.根据权利要求1所述的一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，其特征在于：所述高压气源装置(3)包括充装有高压气体的储气罐(31)及设置在储气罐(31)出气口的控制阀(32)，第一气体管路(4)通过控制阀(32)与储气罐(31)连接。
3.根据权利要求1所述的一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，其特征在于：所述高压气源装置(3)包括进气管路(33)、固设在探测器主体(1)上的空压机(34)、储气罐(31)及设置在储气罐(31)出气口的控制阀(32)，所述空压机(34)通过进气管路(33)与储气罐(31)连接，第一气体管路(4)通过控制阀(32)与储气罐(31)连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，其特征在于：所述机械臂(6)包括第一至第四关节电机、第一至第四机械臂关节、连接杆(6-11)、第一机械臂杆(6-9)、第二机械臂杆(6-10)及手部，所述第一关节电机(6-1)竖直固设在基座(7)上，第二至第四关节电机均水平设置，第一至第四机械臂关节一一对应固设在第一至第四关节电机的输出端，且第一机械臂关节(6-5)与第二机械臂关节(6-6)通过水平设置的连接杆(6-11)固接，第二机械臂关节(6-6)与第三机械臂关节(6-7)通过第一机械臂杆(6-9)固接，第三机械臂关节(6-7)与第四机械臂关节(6-8)通过第二机械臂杆(6-10)固接，手部与第四机械臂关节(6-8)固接，除尘喷嘴(8)设置在手部上。
5.根据权利要求4所述的一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，其特征在于：第二关节电机(6-2)、第三关节电机(6-3)及第四关节电机(6-4)相互平行设置。
6.根据权利要求5所述的一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，其特征在于：基座(7)绕第一关节电机(6-1)的轴线方向转动设置在探测器主体(1)上。
7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，其特征在于：所述手部还装设有探测机具(9)。
8.根据权利要求7所述的一种星球探测器太阳能电池板气力除尘装置，其特征在于：每个机械臂(6)关节均固接有气滑环。
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