CN117060839A - 光伏机器人的控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供光伏机器人的控制方法，用于在光伏面板的表面上进行清洁操作，运行所述光伏机器人，使所述光伏机器人在所述光伏面板的表面上执行清洁动作；获取所述光伏机器人的运行信息和所述光伏面板所在位置的气象信息；对所述运行信息和气象信息聚合分析；判断所述光伏机器人是否符合维护动作启动条件；如符合维护动作启动条件，则停止清洁动作，启动维护动作；其中，所述维护动作包括：启动所述吸附模块，将所述光伏机器人的主体部吸附至所述光伏面板表面。

Description

光伏机器人的控制方法

技术领域

本公开涉及一种光伏机器人的控制方法。

背景技术

新的可再生能源已经成为人类使用的能源的重要组成部分，在过去一段时间中，太阳能技术在世界各国得到了迅速发展。太阳能电池板是一种利用半导体材料将太阳能直接转化为电能的装置，这些材料在阳光下会产生光伏效应。太阳能电池板适用于从大型发电站到小型便携式充电器的各种应用。太阳能电池板只在户外环境下工作，影响其工作的最大问题不是光线，而是附着在其表面的灰尘的积累。附着在太阳能电池板上的灰尘或其他附着物会影响电池板的透光率，限制光电效率，严重影响电池板直接获取太阳光的效率，降低电池板的能量吸收和转换效率，降低发电效率。

目前，大部分在用太阳能电池板只能依靠人工定期完成清洁工作。由于大型电站的太阳能电池板体积大，同时使用的电池板数量多，所处环境恶劣，通常布置在宽阔无遮挡环境下，灰尘会反复积累，需要反复清洗。在很多场合，为了提高空间利用率，太阳能电池板通过安装支架设置在高处，这使得清洁更加困难，风险更大。为了降低清洁成本，许多太阳能电池板的用户不得不选择不进行清洁或者靠自然降雨被动清洁，因此不得不承受灰尘带来的电力损失。

目前已经有一些太阳能电池板引入了自动光伏机器人PVR(Photovoltaic robot)进行清洁，但由于与传统的光伏机器人PVR只能应用于水平面不同，它们需要应用于太阳能电池板的倾斜面，因此存在以下问题。

光伏机器人PVR的移动性不足，自由移动的效率差。由于太阳能电池板的倾斜角度一般为10-50度，并且在某些需求下，太阳能电池板能随太阳角度变化而改变更大倾角。由于太阳能电池板比较光滑，传统的光伏机器人PVR需要适合常年在户外工作，甚至在恶劣的天气条件下工作，所以它们大多由金属部件组成，一旦滑落或者侧翻则会造成对光伏面板的破坏。

目前可用的与太阳能光伏面板结合使用的清洁***要么太复杂要么太昂贵或两者兼而有之。户外光伏机器人PVR应当是廉价的、设计简单的、可靠的、不能消耗太多功率，并且必须避开某些意外情况，机器人的操作应不对光伏面板构成威胁。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种光伏机器人的处理方法。

根据本公开的一个方面，提供一种光伏机器人的控制方法，用于在光伏面板的表面上进行清洁操作，所述光伏机器人包括：

主体部；

设在主体部上的多个驱动模块，每个驱动模块包括驱动轮；以及设置于驱动轮外侧的环形带，用于在所述驱动轮的带动下驱动所述光伏机器人穿越光伏面板上的地形；

可旋转地设在主体部上的清洁头模块，用于在所述光伏机器人在所述光伏面板的表面上进行清洁操作时，将光伏面板的表面灰尘进行剥离；

可伸缩地设置在主体部上的吸附模块，用于可选择地将所述光伏机器人主体部通过真空作用吸附至所述光伏面板的表面；

所述方法包括运行所述光伏机器人，使所述光伏机器人在所述光伏面板的表面上执行清洁动作；

获取所述光伏机器人的运行信息和所述光伏面板所在位置的气象信息；

对所述运行信息和气象信息聚合分析；

判断所述光伏机器人是否符合维护动作启动条件；

如符合维护动作启动条件，则停止清洁动作，启动维护动作；

其中，所述维护动作包括：启动所述吸附模块，将所述光伏机器人的主体部吸附至所述光伏面板表面。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，其特征在于，所述光伏机器人的运行信息，包括转向信息。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，所述光伏机器人运行过程中持续进行表面高度检测动作，根据所述表面高度信息，生成转向信息；根据所述转向信息生成维护动作启动指令，启动所述吸附模块，将所述光伏机器人的主体吸附至所述光伏面板表面。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，，根据所述转向信息生成转向动作指令，在所述光伏机器人的主体吸附至所述光伏面板表面后，控制所述多个驱动模块启动转向动作。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，所述光伏机器人的运行信息，包括行进平面倾角信息。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，所述光伏机器人运行过程中持续进行表面角度检测动作，根据所述表面角度信息，生成行进平面倾角信息；根据所述行进平面倾角信息生成维护动作启动指令；启动所述吸附模块，将所述光伏机器人的主体吸附至所述光伏面板表面。。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，当所述平面倾角信息超过第一阈值，启动维护动作，关闭多个驱动模块和清洁头模块动作，直至所述行进平面倾角小于第一阈值。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，其特征在于，所述气象信息包括所述光伏面板所在位置的平均风速，所述平均风速由光伏面板所在位置的风速计提供。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，当所述平均风速超过第二阈值，启动维护动作，关闭多个驱动模块和清洁头模块动作。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，所述气象信息包括未来气象信息，根据所述未来气象信息判断所述光伏机器人是否启动。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，所述未来气象信息包括所述光伏机器人的下一个运行周期内的未来平均风速，若所述未来平均风速大于所述第二阈值，则所述光伏机器人执行维护动作而不执行清洁动作。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，所述未来气象信息包括所述光伏机器人的下一个运行周期内的未来平均风速，若所述未来平均风速大于所述第二阈值，则所述光伏机器人执行维护动作而不执行清洁动作。

根据本公开的至少一个实施方式的光伏机器人的控制方法，所述未来气象信息通过气象预报或者气象数据模型数据库获得。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的一个实施方式的光伏机器人的结构示意图。

图2是根据本公开的一个实施方式的光伏机器人的结构的俯视示意图。

图3是根据本公开的一个实施方式的光伏机器人的结构的侧视示意图。

图4示出了根据本公开的一个实施方式的光伏机器人的清扫组件构示意图。

图5示出了根据本公开的一个实施方式的喷水结构示意图。

图6是根据本公开的一个实施方式的喷水结构的喷嘴结构示意图。

图7是是根据本公开的一个实施方式的光伏机器人的仰视结构示意图。

图8示出了根据本公开的一个实施方式的光伏机器人在光伏面板上行驶时的受力原理图。

图9示出了根据本公开的一个实施方式的光伏机器人的吸盘组件位置示意图。

图10示出了根据本公开的一个实施方式的光伏机器人的吸盘组件位置示意图。

图11是根据本公开的一个实施方式的吸盘组件结构示意图。

图12是根据本公开的一个实施方式的可升降组件的升降驱动机构的结构示意图。

图13是根据本公开的一个实施方式的可升降组件的减速箱的结构示意图。

图14是根据本公开的一个实施方式的吸盘装置的结构示意图。

图15是根据本公开的一个实施方式的导轨结构示意图。

图16是根据本公开的一个实施方式的示出了根据本公开的一个实施方式的吸盘组件剖面示意图。

图17和图18根据本公开的一个实施方式的方法操作的光伏机器人的俯视运行示意图，显示了在光伏面板边缘处转向。

图19是根据本公开的一个实施方式的光伏机器人控制流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

如图1-7所示，为确保最大的清洁面积，光伏机器人PVR设备被设计为大体上是矩形的基础轮廓，它被定义了一个最大宽度的结构包络D(以方便在倾斜的光伏面板上移动)。

光伏机器人PVR包括一个主体支架100，以及一个底盘和一个固定在底盘上的外壳，两者构成了光伏机器人PVR主体200，该主体200可拆卸地连接在所述主体支架100上。主体支架100是光伏机器人PVR的主要结构框架，提供强大的支撑和稳定性。它采用坚固耐用的材料制成，能够承受复杂的工作环境和重负荷操作。主体支架100具有适当的刚度和柔韧性，以确保光伏机器人PVR的运动和操作的准确性。底盘是主体支架100的一部分，为光伏机器人PVR的内部组件和电子设备提供了平稳的移动平台。底盘采用高强度材料制造，具备良好的承载能力和抗震性。外壳是固定在底盘上的光伏机器人PVR的保护罩，具有结构紧凑、防尘、防水和抗风化的特性。外壳采用耐用的材料制成，能够有效保护光伏机器人PVR的内部组件和电子设备免受外界环境的影响。主体支架100可方便地进行拆卸连接。这种设计使得光伏机器人PVR的维护和维修更加便捷，可以更容易地访问和更换内部组件。同时，可拆卸连接也提供了外部组件的灵活性，允许用户根据具体需求和任务要求进行定制和改进。

动力***提供了在机器人设备的运动过程中推动机器人设备并操作清洁机构的手段。光伏机器人PVR包括驱动模块300，用于推动所述光伏机器人PVR在光伏面板上自由移动，驱动模块300可以通过驱动模块托架330耦合到主体支架100。在根据本公开的一个实施例中，该驱动模块300可拆卸地安装在驱动模块托架330上，每个驱动模块300包括可旋转地连接到驱动模块托架330上的驱动轮和可用于驱动该驱动轮的驱动马达310；以及设置于所述驱动轮外侧的环形带320，用于在所述驱动轮的带动下驱动所述光伏机器人PVR穿越光伏面板上的地形，光伏面板的清洁困难之一在于与太阳能电池板通常倾斜，并且存在与太阳直射角度保持适应性恒定而调节方向的事实相关联。因此，机器人必须能够保证光伏机器人PVR在斜坡上的稳定性并且随斜坡角度变化。因此，主驱动模块300通常选择环形带，可包括由结构橡胶或皮革制成的外部运行层，以保证机器人与太阳能电池板之间具有较大的接触面，因此，光伏机器人PVR可以相对稳定地布置在目标平面上。在另一个例子中，移动机构可以包括车轮。

驱动马达310分别机械地耦合到驱动模块托架330上，并且通过由控制模块产生的控制信号独立地操作，作为对执行行为模式的响应。驱动马达310分别的独立操作使环形带320能够实现以下动作：在同一方向上以相同的速度旋转，以推动机器人装置沿直线前进或后退；不同的旋转速度(包括其中一个环形带320不旋转的情况)，以实现机器人装置的各种右转和/或左转模式；以及以相反方向上分别以相同的速度旋转，以使机器人装置在原地转动，从而为机器人设备提供广泛的运动能力。上述机器人设置有由构成前驱动轮的左右两个驱动轮、设置于后端的由构成后驱动轮的左右两个驱动轮，位于前后驱动轮之间的且自由旋转的多个从动轮构成的自主行驶机构。上述左右的驱动轮分别与驱动马达310连结，能够左右独立地旋转驱动。由此，机器人能够进行前进、后退、旋转、弯道行驶。而且，各驱动轮的转速及旋转方向分别由旋转编码器分别检测。在上述左右的驱动轮上分别安装有旋转编码器。

驱动马达310的旋转速度由机器人主体中提供的控制器来控制。当控制器控制各驱动电机的转速时，光伏机器人PVR可以直线或转弯地移动。控制器控制每个驱动马达的转速以控制光伏机器人PVR的移动。控制器中存储有光伏机器人PVR的移动路径，光伏机器人PVR可在目标平面上沿移动路径自动移动。光伏机器人PVR的移动也可以通过从外部向控制器提供信号来控制。例如，光伏机器人PVR的运动可以使用一个远程控制器进行远程控制。

提供动力以驱动机器人装置的电操作硬件，包括可充电电池组400，其与主体200结合在一起，如图4所示。可充电电池组400具备可重复充放电和可更换的特性。它可以通过外部电源进行充电，然后在工作期间为光伏机器人PVR提供所需的电力，以驱动其各个部件和***的运行。可充电电池组400还配备了电池管理***，用于监测和控制电池组的充电和放电过程。这个***可以确保电池组的安全和性能，并提供对电池状态和电力消耗的监测和报告。

清洁模块500可以耦合支架上，用于清洁太阳能板。根据本公开的一个实施例，该清洁模块500可拆卸地安装在驱动组件上，该清洁模块500包括：一个清洁模块500框架；可旋转地连接到清洁模块500框架的清洁头，即滚刷510。滚刷510可拆卸地安装在清洁部件上，用于扫除光伏板上的附着物。以及由清洁模块500框架携带的、可操作地驱动滚刷510的清洁驱动电机520。清洁模块500也可以被配置成便于机器人在不连续且相互间隔的太阳能板之间运输。

如图5-6所示，在一个实施例中，本公开的光伏机器人PVR还被配置有喷水组件600，喷水组件600可拆卸地安装在清洁部件上且位于所述滚刷510前方，从而在所述滚刷510经过待清洁的光伏面板表面前，通过包括清水在内的清洁液对待清洁表面进行冲洗。喷水组件600可以包括喷嘴610，其中，喷嘴610与主体内的供应箱相通，喷嘴610可拆卸地安装在清扫构件上，供应箱和喷嘴610之间内安装有泵装置，用于将供应箱内的清洁液供应至喷嘴610。清洁液从喷嘴610处喷出，从而使得喷出的水具有较大的覆盖面积。

为了提高喷水效率，如图6，在一个实施例中，所述喷嘴610上形成为半球形的薄壁零件，从而使得喷嘴610的第一主体611的内部形成为半球形缓冲腔，即所述第一主体611的外表面为半球形表面，相应地，所述第一主体611的内表面为半球形表面，由此使得第一主体611整体上具有大致均匀的壁厚。所述喷嘴610还包括切口612，通过所述切口612将清洁液供应到待清洁表面；在一个具体的实施例中，所述切口612被设置为横向贯穿所述第一主体611，并与半球形缓冲腔连通，使得所述清洁液脱离所述切口612后，形成扇形辐射面。当所述光伏机器人PVR沿待清洁表面(光伏面板表面)移动时，所述喷嘴610垂直于或者大致垂直于所述待清洁表面，换句话说，所述切口612所在的平面垂直于或者大致垂直于所述待清洁表面。

光伏机器人PVR包括主控制器。主控制器至少包括运动控制器和姿态控制器。运动控制器控制和监控每个驱动电机的启动以驱动以控制驱动马达中每一个的来控制光伏机器人PVR的移动方向或移动速度。例如，光伏机器人PVR在驱动电机的情况下可以直线移动被激活使得环形带320的移动速度彼此相等。另一方面，光伏机器人PVR可以移动，以便在驱动马达转动的情况下被激活，使得在一对横向环形带320之间产生移动速度的差异。姿态控制器包括检测光伏机器人PVR主体的倾斜度的倾斜度传感器。倾斜度传感器检测机器人主体的前后方向上相对于水平方向的倾角有多大。倾斜度传感器与姿态控制器的分析器电性连接，分析器检测机器人主体的侧翻风险是否产生。

控制器包括微处理单元，微处理单元包括连接到机器人设备的传感器和可控硬件的I/O端口、微控制器以及ROM和RAM存储器。I/O端口用作微控制器和传感器单元和可控硬件之间的接口，将传感器单元产生的信号传输到微控制器并传输控制(指令)微控制器生成的信号发送到可控硬件以实现特定的行为模式。微控制器可操作以执行用于处理传感器信号的指令集，基于这样处理的信号实现特定行为模式，并且基于机器人设备的实现行为模式生成用于可控硬件的控制(指令)信号。清洁范围和控制用于机器人装置的程序存储在微处理单元的ROM中，其包括行为模式、传感器处理算法、控制信号生成算法和用于确定哪个或哪些行为模式将被给予机器人控制的优先算法微处理单元的RAM，用于存储机器人设备的活动状态，包括机器人设备当前正在操作的行为模式以及与其相关联的硬件命令。

传感器***还包括其他各种不同的传感器，它们可根据实际的需要来操作地产生控制机器人设备的行为模式操作的信号。存储器具有路线信息存储器、行走模式存储器和清洁模式存储器。设有一个行走控制单元，所述行走控制单元驱动和控制驱动模块300。此外，还设有一个清洁模块控制单元，用于驱动和控制清洁模块500以及喷水组件600。

在清洁过程中，所述清洁模式存储器存储了多个将在清洁时使用的模式。在清洁过程中，根据由光伏机器人PVR无线通信单元接收的外部信息，例如由光伏面板发电场主控装置同步的气象信息，从所述清洁模式存储器中读出清洁模式，并根据该读出的清洁模式，所述清洁器控制单元控制光伏机器人PVR的清洁模块500采取对应的清洁模式。例如，在强风天气下，所述清洁模块500的滚刷510可以加快转速，加速旋转的滚刷510从光伏面板表面剥离下来的灰尘的效率提高，利用强风的吹力吹走这些灰尘。又例如，在降雨天气下，控制器停止喷水组件600的工作，利用自然降雨的水分冲刷光伏面板表面，配合清洁清洁模块500的滚刷510进行洗刷。

控制器利用设置在驱动模块300上的旋转编码器的输出来识别位置和方向。当每个旋转编码器的输出在相同的时间内变化相同的量时，光伏机器人PVR在直线前进，并且可以从输出量、旋转编码器的每转脉冲数和驱动轮的直径计算出运动量。由于原点和初始运动方向已经确定，光伏机器人PVR的运动量和方向可以从这个基点确定。

所述控制器还可以通过将视觉传感器700获取的图像与代表待清洁光伏面板的图像相匹配来识别其在地图上的哪个位置，或者待清洁光伏面板上是否存在污渍遮盖(例如鸟类的粪便)。位置由上述每个旋转编码器的输出来确定，而上述视觉传感器700的输出可用于根据光伏面板的栅格进行路线校准。也可以将视觉传感器700主要用于位置确认，但在这种情况下，最好同时使用旋转编码器和视觉传感器的输出，以相互补充。在本公开的一个实施例中，视觉传感器700位于光伏机器人PVR主体底部位置，配合旋转编码器进行位置确认和路线校正，并且用于识别光伏面板表面的缺陷，并反馈对应的位置。

控制器也可以从倾斜度传感器(未示出)的输出计算出光伏机器人PVR与水平面的倾斜角度，并从事先知道的角度阈值中识别出当前的姿态是否属于安全姿态，如在较大倾斜角度的光伏面板上工作时。倾斜度传感器包括一个至少6轴运动传感器，该6轴运动传感器包括一个电子陀螺仪和加速度计。

在本公开的一个实施例中，如图7，光伏机器人PVR的主体200上结合安装有悬崖传感器800。每个悬崖传感器800包括一对红外发射接收器，其配置和操作以建立焦点，使得由发射器向下发射的辐射从被横穿的表面反射并被接收器检测到。如果接收器未检测到反射辐射，即判断遇到悬崖，则悬崖传感器800将信号传输到控制模块，控制模块向清洁模块500和驱动组件发送控制信号，以进行后退、转弯或掉头的驱动动作，防止机器人摔落悬崖。如图8所示，在接近光伏面板的边缘，机器人需要转向或掉头，而在上述转向或掉头的动作中，机器人本身收到自身重量、倾斜度、风速和环形带与光伏面板表面摩擦系数的影响，因此，在转向或掉头的过程中，特别容易发生滑落。

另外，使用机器人的光伏面板的所有者关心的是光伏机器人PVR在不同风力条件下的安全性和耐用性。如上所述，光伏机器人PVR多为金属钣金材质，越重的机器人越可能会阻止机器人在大风条件下被抬离光伏面板的表面，但是增加的重量可能会破坏用于提高太阳能生产效率的抗反射涂层。

具有阳光追踪技术的光伏面板近年来得到广泛应用。因此，在不同的时间段对光伏面板清洁，机器人面临的光伏面板倾斜角度是不同的。虽然采用了环形带320结构，但是不能保证机器人不会从面板上滑落，特别是在有上述清洁液喷头的使用情况下，这是因为液体会显著减少机器人环形带320和光伏面板之间的摩擦力。金属钣金材质的机器人滑落的代价是惨重的，越重的机器人越可能会在倾斜角度条件下滑落，造成机器人的损毁和光伏面板的损伤。

本公开的光伏机器人PVR配备了一个吸附模块900。光伏机器人PVR可以在特定情形下启动所述吸附模块900，利用负压将所述光伏机器人PVR的主体吸附在所述光伏面板表面。即使在光伏面板倾角临近阈值，转向或掉头或者在光伏面板所在环境下出现极端风力条件下，都可以防止光伏机器人PVR从光伏面板的表面抬起并从光伏面板上侧翻或滑落下来。

吸附模块900被设计在靠近光伏机器人PVR的底部，并被配置为当吸附模块900吸附在光伏面板表面时，可选择地使光伏机器人PVR主体相对所述吸附模块900转动。这是特别有利的。因为，光伏机器人PVR在转向或掉头的过程中，两侧的驱动结构产生差速，吸附模块900相对于光伏机器人PVR主体的自由转动使得转向或掉头的动作更加方便。当然，在其他情形下，当吸附模块900吸附在光伏面板表面时，可选择地使光伏机器人PVR主体相对所述吸附模块900不转动，特别是在极端天气突然来临的情况下，例如平均风力超过了设定值；或者在机器人清洁过程中，光伏面板的自我调节角度开始临近设定值。

光伏面板通常在南北方向水平放置。每个框架包括多个太阳能电池板以及用于改变光伏面板倾斜角度的机电机构。通常，从成本效益的角度考虑，光伏面板角度调节器不应当适应光伏机器人PVR的操作，而应当追求光射角度的经济性。因此，当光伏面板的自我调节角度开始临近设定值时，光伏机器人PVR应当停止工作，并且保证在光伏面板上不被滑落。当夜晚降临，光伏面板角度调节器再调节到光伏机器人PVR倾斜角度设定值范围内，此时光伏机器人PVR取消吸附，继续完成清洁工作。本公开的所述吸附模块900包括可升降装置以及连接于所述可升降装置的吸盘装置。

下面对本公开的吸附模块900的一个实施例进行说明。如图9-16所示，吸附模块900中具有可升降装置，这样设置的目的使得光伏机器人PVR在光伏面板表面上的自由移动不被干涉。在自由移动时候，可升降装置使得吸附模块900向所述光伏机器人PVR主体上升，以使得所述吸附模块900远离光伏面板表面。当在需要吸附的情况下，可升降装置使得吸附模块900向所述光伏机器人PVR主体下降，以使得所述吸附模块900的执行件紧靠光伏面板表面实现吸附。

可升降装置包括位于所述吸盘装置920第一侧的与所述吸盘装置920连接的升降驱动机构930，以及位于所述吸盘装置920第二侧的与所述吸盘装置920连接的升降导轨组件940，所述升降驱动机构930所述吸盘装置920和所述升降导轨组件940在所述主体上依次排列，所述升降驱动机构930驱动所述吸盘装置920沿所述升降导轨组件940相对于所述主体上升或下降。上述的排列，可以有效地降低吸附模块900的高度。

所述升降驱动机构930进一步包括：固定于所述主体上用于提供升降动力的升降驱动马达931；

由所述升降驱动马达931提供旋转动力的驱动丝杠932；

在所述驱动丝杠932旋转下能够沿所述驱动丝杠932上下移动的滑块933，所述滑块933被配置为固定链接在所述吸盘装置920的第一端；

在所述升降驱动马达931的驱动下，所述驱动丝杠932发生自转动。滑块933的内壁设置有与所述丝杠外表面的螺纹配合的凹槽，因此驱动丝杠932自转动时，带动与所述驱动丝杠932配合的滑块933在所述驱动丝杠932的主体上上下移动。

减速箱934连接在所述升降驱动马达931和驱动丝杠932之间，用于传递动力。

所述减速箱934包括：

与升降驱动马达931输出轴同轴连接的第一齿轮G1；

与所述丝杠同轴连接的第二齿轮G2；

以及在所述第一齿轮G1和第二齿轮G2之间传递动力的分别与所述第一齿轮G1和第二齿轮G2啮合的第三齿轮G3和第四齿轮G4；

所述第一齿轮G1、第二齿轮G2、第三齿轮G3和第四齿轮G4共同将升降驱动马达931输出轴输出正反转动力传递给所述驱动丝杠932。

正反转的动力经过所述减速箱934传递给驱动丝杠932和滑块933，驱动丝杠932和滑块933将旋转作用力转换为升降作用力。升降导轨组件940为平稳的升降动作提供可遵循的依据。所述升降导轨组件940包括：固定于所述主体上的用于向所述吸盘装置920提供固定路径的导轨941，以用于适配所述导轨941且能在所述导轨941的轨道自由滑动的滑动件942，所述滑动件942被配置为固定链接在所述吸盘装置920的第二端。

在本公开的一个实施例中，为了提供稳定的滑行轨道，所述导轨941的表面上相对的两侧形成有对称的轨道T1和T2，对应地，所述滑动件942在所述吸盘装置920的第二端上以预定的距离相邻设置两个，因此，在与所述导轨941配合时，以类似“套接”的方式进行配合，这样，即便在光伏机器人PVR工作时遇到较大振动，也能确保滑动件942不脱轨，实现吸盘装置920的稳定升降。

滑动件942可以固定地连接在吸盘装置920上，但为了降低部件摩擦力损耗，通常采用滚动摩擦的方式。因此，在一个实施例中，所述滑动件942可为导轮形式，可枢转地与所述吸盘装置920连接。

在本公开的一个实施例中，采用吸盘装置920来实现吸附。吸盘装置920进一步包括：

连接在所述升降驱动机构930和所述导轨941组件之间的吸盘装置支架921；

被配置为连接在所述吸盘装置支架921内的，能够相对于吸盘装置支架921自由旋转的吸盘主体922；

被配置为连接在所述吸盘装置支架921内的提供所述自由旋转的旋转构件。

所述旋转构件进一步包括：位于所述吸盘装置支架921和所述吸盘主体922之间的旋转接头支架923和轴承924，所述旋转结构支架的第一部分固定连接所述吸盘主体922，所述旋转接头支架923的第二部分和所述吸盘装置支架921的之间设置所述轴承924，以提供所述吸盘主体922和所述吸盘装置支架921之间的相对旋转。

旋转构件进一步包括锁定件(未示出)，所述锁定件被配置为接收控制器的信号，锁定旋转构件的动作，使得所述吸盘主体922和吸盘装置支架921之间相对静止固定，以应对极端情况。

光伏机器人PVR在太阳能倾斜面板上将以以下方式执行维护动作。如图19是根据本公开的一个实施方式的光伏机器人的控制方法的流程图。如图19所示，本公开的光伏机器人的控制方法能够对上述的表面清洁设备进行控制，从而能够实现对光伏面板表面的清洁作业过程中的安全保障。

具体地，本公开的光伏机器人的控制方法包括：在所述光伏面板表面上运行所述光伏机器人PVR；获取所述光伏机器人的运行信息和所述光伏面板所在位置的气象信息；对所述运行信息和气象信息聚合分析；判断上述分析结果是否符合维护动作启动条件，如果符合则启动维护动作，如果不符合，则保持光伏机器人继续运行。

本公开的一个实施例为例，来具体阐述上述逻辑。在光伏机器人PVR执行清洁例行程序期间，机器人可能遇到光伏面板的边界。机器人到达光伏面板的边界前，持续检测悬崖特征信号；并且，接收光伏面板场的实时风速和未来平均风速；如果上述风速没有达到阈值，则机器人持续工作并到达光伏面板的边界，并停在一个位置，如图17所示。其中表面传感器之一延伸到边界上方，而驱动轮保持在光伏面板内。在这个位置，表面传感器检测不到反射的红外信号，或者没有多少反射的红外光反射回来。在这种情况下，分类器子***向控制器发送一个信号，表示存在一个“悬崖”或地板高度的大幅下降。作为响应，控制器控制机器人运动，以避开光伏面板悬崖边缘，并保持在光伏面板上。响应于由传感器检测到改变的信号检测位置，分类器子***向控制器发送信号，该信号代表地板表面的变化，导致控制器操纵机器人以避免光伏面板悬崖边缘而转向或掉头。

在转向或掉头动作执行之前，控制器控制所述吸附模块900启动，将所述光伏机器人PVR的主体吸附至所述光伏面板表面。具体地，在到达光伏面板悬崖边缘，且保持滚刷510位于所述光伏面板上时，控制器控制驱动模块300停止动作。启动信号被发送到所述吸附模块900，吸附模块900开始动作。结合上述描述，吸附模块900中的所述升降驱动模块中的升降驱动马达931受反电流启动后，带动主动齿轮、从动齿轮，从而使得驱动丝杠932进行反转，实现所述升降滑块933向下移动，最终实现所述吸盘装置920向下移动。

所述吸盘到达太阳能光伏面板后，所述驱动电机继续施加反电流，将所述吸盘中的空气挤压至外部，从而吸附住光伏面板的平面。之后，光伏机器人PVR结合路线规划被控制使得左右驱动模块300分别以差速运行，实现光伏机器人PVR的转向和掉头。执行转向或者掉头动作，是以左右驱动模块300的差速运行时间确定的，这根据光伏机器人PVR所在的位置，清洁路线和规划来确定当下采取哪种动作。

差速运行开始后，光伏机器人PVR以所述吸盘主体922的轴线为旋转轴，通过所述轴承924最终实现所述光伏机器人PVR主体绕着所述吸盘主体922旋转，在光伏面板上的转向示意图如图18所示。

旋转的角度以上述例行程序来确定。当光伏机器人PVR准备以远离悬崖的方向行进前，所述驱动模块300静止，此时控制器通过激活泄压阀，将外部的空气引入所述吸盘，从而解除对光伏面板的吸附。所述升降驱动模块中的驱动电机受正向电流启动后，从而使得驱动丝杠932正转，实现所述升降滑块933向上移动，最终实现所述吸盘装置920向上移动至行程末端。之后光伏机器人PVR进行下一个例行的程序。

光伏面板位于可能具有不同风力条件的位置。在使用机器人清洁时，用户关心的是光伏机器人PVR在不同风力条件下的安全性和耐用性。本公开的一个实施例使光伏机器人PVR和光伏面板在强风条件下受到保护。根据本公开的一个实施例，光伏面板场地配有中央控制中心，其可以包括气象中心，该气象中心包括用于测量风速、气压、湿度和接收未来天气指标。光伏机器人PVR的接收装置接收来自光伏面板场地的控制和通信***发出的上述信息。控制和通信***还可以在恶劣的天气条件下发出停止清洁信号，例如狂风或暴雨。由于光伏机器人PVR相对较轻，足够强的风可能会产生足够的升力来提升光伏机器人PVR离开光伏面板的表面。因此，某些风力条件会导致光伏机器人PVR翻转或从光伏面板表面掉落。

另外，光伏面板场地的控制和通信***可以在光伏机器人PVR工作之前，根据天气信息确定未来施加在光伏机器人PVR上的风压。天气信息可以通过与天气服务的网络连接提供，也可以从与主控制器耦合的风速仪提供，用于本地确定光伏面板场地天气。

主控制器可以设置一个较低的平均风速(30km/h)限制，用于向光伏机器人PVR发出正常清洁太阳能光伏面板表面的命令。如果主控制器接收的风速超过或者未来一个工作周期内会超过阈值，则控制所述光伏机器人PVR进入维护动作，直至确定未来风速会降低到阈值以下。作为例子，根据本公开的一个实施例，清洁模式可用于提高光伏机器人PVR在不同风况下的清洁效率。如上所述，太阳能光伏面板的主控制器(未示出)可以与气象服务机构联动，或者可以包括气象信息设备和仪器，用于确定光伏面板公园所在地的天气。如果检测到有风，主控制器可以指示光伏机器人PVR以特定的模式进行清洁，这样风的方向被用来帮助清洁光伏面板的表面。

根据本公开的一个实施例，在向光伏机器人PVR发出清洁光伏面板的命令之前，主控制器确定是否存在足够强的风(未超过阈值)。如果是这样，主控制器可以给光伏机器人PVR一个具体的命令，以低速行进的方式进行清洁。主控制器会根据当前和未来的天气情况进行综合判断，计算光伏机器人PVR一个清洁周期内的天气情况，如果预测在光伏机器人PVR一个周期内风速会超过阈值，主控制器可以给光伏机器人PVR一个具体的命令，以低速进行清洁，当判断实时风速接近阈值时，则停止驱动，进入维护状态；或者，直接给光伏机器人PVR一个具体的命令，光伏机器人PVR不启动，直接进入维护状态，直到判断下一个时间段内的风速预期不会超过所述阈值，所述光伏机器人PVR再启动清洁。

光伏机器人PVR由于在光伏面板上自驱动，因此再有些自调节角度的光伏面板场的工作情况下，光伏机器人PVR会与光伏面板一起倾斜。在一个实施例里，光伏面板在上午的时间里，直到中午时分朝向东方。在上午的大部分时间里，光伏面板的倾斜角度从大逐渐减小，光伏机器人PVR重力对光伏面板的压力逐渐从小变大。中午前后，光伏面板台基本上是水平的，此时光伏机器人PVR重力对光伏面板的压力最大。进入下午，光伏面板的倾斜角度从小逐渐增大，光伏机器人PVR重力对光伏面板的压力逐渐从大变小。可以看出，在从太阳升起到降落的工作时间里，清晨和傍晚时候，光伏机器人PVR清洁难度最大。因此，最佳的清洁时间应当在夜晚进行。但是当光伏机器人PVR在清洁过程中，光伏面板自调节可能会发生故障，出现倾角变化的情况。因此，光伏机器人PVR运行过程中需要持续进行表面角度检测动作，根据所述表面角度信息，生成行进平面倾角信息；当所述行进平面倾角信息超过第一阈值，关闭多个驱动模块300，启动维护动作。最大地减少滑落的风险。

如上所述，本公开的方法通过光伏面板运行和清洁期间的信息聚合分析，以改进光伏机器人PVR在光伏面板上的运行安全性。另外，光伏机器人PVR的主控制器可与其他光伏机器人PVR和运维机器人的主控制器和/或整个光伏面板场的主控制器耦合，以便这些组件之间可以交换信息。这些信息可以包括光伏机器人PVR自我运行的信息，光伏面板场的天气信息以及关于每个光伏面板调节器的当前状态的信息。如上所述，各主控制器之间的信息交换用于光伏面板内光伏机器人PVR的最佳和安全运行。这种信息交换可以扩展到光伏面板运行的其他方面，例如太阳能板的任何破损，等等。

本公开的实施例提供了一种计算机存储介质，用于储存光伏机器人PVR所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述各方法实施例中光伏机器人PVR的控制方法所涉及的程序。

在一个典型的配置中，光伏机器人PVR可以包括一个或多个处理器、输入/输出接口、网络接口和内存。内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器和/或非易失性内存等形式，如只读存储器或闪存。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。

光伏机器人PVR的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被光伏机器人PVR访问的信息。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种光伏机器人的控制方法，用于在光伏面板的表面上进行清洁操作，其特征在于：

所述光伏机器人包括：

主体部；

设在主体部上的多个驱动模块，每个驱动模块包括驱动轮；以及设置于驱动轮外侧的环形带，用于在所述驱动轮的带动下驱动所述光伏机器人穿越光伏面板上的地形；

可旋转地设在主体部上的清洁头模块，用于在所述光伏机器人在所述光伏面板的表面上进行清洁操作时，将光伏面板的表面灰尘进行剥离；

可伸缩地设置在主体部上的吸附模块，用于可选择地将所述光伏机器人主体部通过真空作用吸附至所述光伏面板的表面；

所述方法包括运行所述光伏机器人，使所述光伏机器人在所述光伏面板的表面上执行清洁动作；

获取所述光伏机器人的运行信息和所述光伏面板所在位置的气象信息；

对所述运行信息和气象信息聚合分析；

判断所述光伏机器人是否符合维护动作启动条件；

如符合维护动作启动条件，则停止清洁动作，启动维护动作；

其中，所述维护动作包括：启动所述吸附模块，将所述光伏机器人的主体部吸附至所述光伏面板表面。

2.如权利要求1所述的光伏机器人的控制方法，其特征在于，所述光伏机器人的运行信息，包括转向信息。

3.如权利要求2所述的光伏机器人的控制方法，其特征在于，所述光伏机器人运行过程中持续进行表面高度检测动作，根据所述表面高度信息，生成转向信息；根据所述转向信息生成维护动作启动指令，启动所述吸附模块，将所述光伏机器人的主体吸附至所述光伏面板表面。

4.如权利要求3所述的光伏机器人的控制方法，其特征在于，根据所述转向信息生成转向动作指令，在所述光伏机器人的主体吸附至所述光伏面板表面后，控制所述多个驱动模块启动转向动作。

5.如权利要求2所述的光伏机器人的控制方法，其特征在于，所述光伏机器人的运行信息，包括行进平面倾角信息。

6.如权利要求5所述的光伏机器人的控制方法，其特征在于，所述光伏机器人运行过程中持续进行表面角度检测动作，根据所述表面角度信息，生成行进平面倾角信息；根据所述行进平面倾角信息生成维护动作启动指令；启动所述吸附模块，将所述光伏机器人的主体吸附至所述光伏面板表面。。

7.如权利要求6所述的光伏机器人的控制方法，其特征在于，当所述平面倾角信息超过第一阈值，启动维护动作，关闭多个驱动模块和清洁头模块动作，直至所述行进平面倾角小于第一阈值。

8.如权利要求1-7任何一个所述的光伏机器人的控制方法，其特征在于，所述气象信息包括所述光伏面板所在位置的平均风速，所述平均风速由光伏面板所在位置的风速计提供。

9.如权利要求8所述的光伏机器人的控制方法，其特征在于，当所述平均风速超过第二阈值，启动维护动作，关闭多个驱动模块和清洁头模块动作。

10.如权利要求1所述的光伏机器人的控制方法，其特征在于，

可选地，所述气象信息包括未来气象信息，根据所述未来气象信息判断所述光伏机器人是否启动；

可选地，所述未来气象信息包括所述光伏机器人的下一个运行周期内的未来平均风速，若所述未来平均风速大于所述第二阈值，则所述光伏机器人执行维护动作而不执行清洁动作；

可选地，所述未来气象信息通过气象预报或者气象数据模型数据库获得。