一种载于定日镜场内巡检机器人车体上的导航清扫设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种载于定日镜场内巡检机器人车体上的导航清扫设备及方法。磁导航辅助机构安装于巡检机器人车体前部，磁导航传感器装于巡检机器人车体前端面，GPS定位传感器和微控制器装于巡检机器人车体上，GPS定位传感器和磁导航传感器均通过串口通讯与微控制器电连接；车体底盘两个前车轮均安装有前轮驱动电机，前轮驱动电机经前轮驱动电机输出轴连接到车轮；磁导航辅助机构中，车体底盘的两个前轮处均安装齿轮组，车体底盘前端顶面安装基座，齿轮组和前轮驱动电机连接，连接部件连接于基座，清扫部件安装于连接部件末端。本实用新型专利技术能够更高效地对定日镜场开展巡检作业，能更快速地对大范围镜场的镜面完成清洁度检测，极大的提高了检测效率。

A Navigation and Cleaning Equipment for Inspection Robot Car Body in Helioscope Field

The utility model discloses a navigation cleaning device and a method mounted on the body of a patrol robot in a heliostat field. The magnetic navigation assistant mechanism is installed in the front of the inspection robot body, the magnetic navigation sensor is installed on the front end of the inspection robot body, the GPS positioning sensor and the microcontroller are installed on the inspection robot body, the GPS positioning sensor and the magnetic navigation sensor are electrically connected with the microcontroller through serial communication; the front wheel drive motor is installed on both front wheels of the chassis of the vehicle body, and the front wheel drive motor is installed on the front wheel drive motor. The output axle of the front wheel drive motor is connected to the wheel; in the magnetic navigation assistant mechanism, the two front wheels of the body chassis are equipped with gear sets, the front end of the body chassis is equipped with a base, the gear sets are connected with the front wheel drive motor, the connecting parts are connected to the base, and the cleaning parts are installed at the end of the connecting parts. The utility model can more efficiently carry out patrol work on the heliostat mirror field, can more quickly complete cleanliness detection on the mirror surface of a wide range of mirror field, and greatly improves the detection efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种载于定日镜场内巡检机器人车体上的导航清扫设备
本技术涉及一种导航清扫设备，尤其是涉及了一种载于定日镜场内巡检机器人车体上的导航清扫设备，适用于塔式太阳能电站镜场巡检机器人的巡检路径规划。
技术介绍
塔式太阳能热发电系统一般由吸热塔、定日镜场、发电机组和储热罐等四个主要部分组成，定日镜场主要以圆形阵列为主，吸热塔等储热发电设备位于该圆形阵列中心处。定日镜是塔式太阳能热发电系统的主要核心技术和装置，一旦由于风沙天气的影响，定日镜表面会覆盖一定的沙尘，沙尘量会直接影响镜面的反射率大小，从而严重影响发电站的发电效率。因此一旦有大风天气即需要对镜场进行定日镜的清洁度检测，以便开展镜面清洗工作，所以对于较大范围的定日镜场开展镜面清洁度的巡检工作是十分有必要的。目前对于定日镜场的巡检工作主要以人工巡检为主，然而对于大范围的定日镜场开展清洁度人工检测工作有较大困难，目前虽已有相关巡检机器人的研究工作正在进行，然而对于定日镜场内巡检时的路径规划问题尚未很好的解决，无法在具有上万面定日镜的镜场开展高效、合理的巡检工作。在定日镜场内采用的定位方式为GPS定位，常用于镜面清洁无人车上的定位，但由于其较大的定位误差，往往需要有人辅助导航，避免偏离而撞到定日镜上。同样的，采用单一的GPS定位技术也无法很好地对定日镜场开展巡检工作。因此如何设计一种能够实现高效、稳定、高精度巡检的导航清扫设备与巡检方法是本领域人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本技术旨在提供一种载于定日镜场内巡检机器人车体上的导航清扫设备，尤其是在夜间环境下，以较少的巡检路径，快速确定需要清洗的定日镜区域。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：本技术主要包括巡检机器人车体和安装在巡检机器人车体上的GPS定位传感器、磁导航传感器、微控制器和磁导航辅助机构；磁导航辅助机构安装于巡检机器人车体前部，磁导航传感器装于巡检机器人车体前端面，GPS定位传感器和微控制器均固定于巡检机器人车体上，GPS定位传感器和磁导航传感器均通过串口通讯与微控制器电连接。所述的巡检机器人车体包括车体底盘、车体底盘四角的车轮，其中两个前车轮均安装有前轮驱动电机，前轮驱动电机经前轮驱动电机输出轴连接到车轮；所述的磁导航辅助机构包括齿轮组、基座、清扫部件和连接部件；车体底盘的两个前轮处均安装齿轮组，车体底盘前端顶面安装基座，齿轮组和前轮驱动电机连接，连接部件连接于基座，清扫部件安装于连接部件末端。所述的齿轮组包括输入轴锥形齿轮和输出轴锥形齿轮，输入轴锥形齿轮同轴固定套装在前轮驱动电机输出轴上，输出轴锥形齿轮同轴固定套装于所述的基座的侧基座柱上，输入轴锥形齿轮与输出轴锥形齿轮之间通过齿轮啮合传动连接；输入轴锥形齿轮与输出轴锥形齿轮设计的减速比为1：1。所述的基座包括两个侧基座柱和中间基座柱，两个侧基座柱分别与铰接安装于两个前车轮旁的车体底盘上，中间基座柱铰接安装于两个侧基座柱之间的车体底盘上，中间基座柱和两个侧基座柱排列成垂直于巡检机器人车体前进方向的直线，且中间基座柱与车体底盘的中线重合。所述的连接部件包括两个旋转长短杆组件和摆动长杆，摆动长杆一端与中间基座柱同轴固接，摆动长杆另一端靠近端部处的一端分叉为两个平行的分支杆，两个旋转长短杆组件分别布置在摆动长杆的两侧且非对称布置；每个旋转长短杆组件包括旋转短杆、旋转长杆和旋转滑动块，旋转短杆一端与基座的一侧基座柱同轴固接，旋转短杆另一端和旋转长杆的一端铰接，旋转长杆的另一端和旋转滑动块铰接，旋转滑动块活动套装于摆动长杆另一端的一分支杆上，摆动长杆两侧的两个旋转长短杆组件中的旋转短杆、旋转长杆和旋转滑动块位置和角度均以车体底盘的中线非对称布置；所述清扫部件包括清扫毛刷和插销；清扫毛刷通过滑槽和插销安转在旋转长杆另一端的末端。车体底盘的两个前轮处均安装的两个齿轮组结构不同，一侧的齿轮组比另一侧的齿轮组还增加一个中间传动齿轮部件，所述的中间传动齿轮部件包括水平平行安装的上下两个齿轮，上下两个齿轮同轴连接；输入轴锥形齿轮与中间传动齿轮部件的下齿轮啮合连接，且两个齿轮模数比为减速比为1：3，中间传动齿轮部件的上齿轮与输出轴锥形齿轮啮合连接，且减速比为3：1。所述的磁导航传感器为长方体状，磁导航传感器包含有至少八个磁信号接收器件，八个磁信号接收器件沿平行于巡检机器人车体前端面水平边的直线等间隔均布。所述的GPS定位传感器固定安装于巡检机器人车体顶部。还在定日镜场的巡检路径上放置磁条，利用GPS定位传感器进行粗略定位，利用磁导航传感器进行精准定位，进而实现路径搜索移动完成巡检。本技术的有益效果如下：本技术通过将磁导航技术与GPS定位技术相结合的方式能够在大范围镜场更稳定精准地开展巡检作业；本技术设计的磁导航辅助机构能够将前轮驱动力转换成使清扫部件左右摇摆的力，从而边巡检边清除磁条上的障碍物，且通过左右轮子驱动力的差速控制可以调整清扫的区域，进而在转弯时仍可对磁条进行清理。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术所设计的导航清扫设备的结构总体示意图；图2为本技术所设计的导航清扫设备的结构简图；图3为本技术所设计的导航清扫设备的车轮部位局部放大图；图4为本技术所设计的导航清扫设备上清扫部件的安装示意图；图5为光热电站定日镜场巡检区域分布图；图6为待巡检的镜场区域划分图；图7为巡检区域A1的镜行划分示意图；图8为定日镜场巡检路径规划示意图；图9为不同样本数量的镜行相应的巡检路径示意图；图10为齿轮组配合示意图；图11为直线行驶状态下导航清扫设备中清扫部件工作状态示意图。图中：001-巡检机器人车体，002-GPS定位传感器，003-磁导航传感器，004-微控制器，005-磁导航辅助机构；100-车体底盘，200-齿轮组，300-基座，400-清扫部件，500-连接部件；101-左前轮驱动电机输出轴，102-右前轮驱动电机输出轴，103-车轮；201-输入轴锥形齿轮，202-输出轴锥形齿轮；203-中间传动齿轮部件，301-左侧基座柱，302-中间基座柱，303-右侧基座柱；401-清扫毛刷，402-插销；501-旋转短杆，502-旋转长杆，503-旋转滑动块，504-摆动长杆。具体实施方式本技术的核心是提供一种用于定日镜场内巡检机器人的导航清扫设备与巡检方法，能够有效对定日镜场的灰尘分布情况进行高效的获取，减少不必要的检测路径。为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种载于定日镜场内巡检机器人车体上的导航清扫设备，其特征在于：主要包括巡检机器人车体(001)和安装在巡检机器人车体(001)上的GPS定位传感器(002)、磁导航传感器(003)、微控制器(004)和磁导航辅助机构(005)；磁导航辅助机构(005)安装于巡检机器人车体(001)前部，磁导航传感器(003)装于巡检机器人车体(001)前端面，GPS定位传感器(002)和微控制器(004)均固定于巡检机器人车体(001)上，GPS定位传感器(002)和磁导航传感器(003)均通过串口通讯与微控制器(004)电连接。

【技术特征摘要】
1.一种载于定日镜场内巡检机器人车体上的导航清扫设备，其特征在于：主要包括巡检机器人车体(001)和安装在巡检机器人车体(001)上的GPS定位传感器(002)、磁导航传感器(003)、微控制器(004)和磁导航辅助机构(005)；磁导航辅助机构(005)安装于巡检机器人车体(001)前部，磁导航传感器(003)装于巡检机器人车体(001)前端面，GPS定位传感器(002)和微控制器(004)均固定于巡检机器人车体(001)上，GPS定位传感器(002)和磁导航传感器(003)均通过串口通讯与微控制器(004)电连接。2.根据权利要求1所述的一种载于定日镜场内巡检机器人车体上的导航清扫设备，其特征在于：所述的巡检机器人车体(001)包括车体底盘(100)、车体底盘(100)四角的车轮(103)，其中两个前车轮均安装有前轮驱动电机，前轮驱动电机分别经左前轮驱动电机输出轴(101)和右前轮驱动电机输出轴(102)连接到车轮(103)；所述的磁导航辅助机构(005)包括齿轮组(200)、基座(300)、清扫部件(400)和连接部件(500)；车体底盘(100)的两个前轮处均安装齿轮组(200)，车体底盘(100)前端顶面安装基座(300)，齿轮组(200)和前轮驱动电机连接，连接部件(500)连接于基座(300)，清扫部件(400)安装于连接部件(500)末端；所述的齿轮组(200)包括输入轴锥形齿轮(201)和输出轴锥形齿轮(202)，输入轴锥形齿轮(201)同轴固定套装在左前轮驱动电机输出轴(101)和右前轮驱动电机输出轴(102)上，输出轴锥形齿轮(202)同轴固定套装于所述的基座(300)的左侧基座柱(301)和右侧基座柱(303)上，输入轴锥形齿轮(201)与输出轴锥形齿轮(202)之间通过齿轮啮合传动连接；输入轴锥形齿轮(201)与输出轴锥形齿轮(202)设计的减速比为1：1；所述的基座(300)包括左侧基座柱(301)、右侧基座柱(303)和中间基座柱(302)，左侧基座柱(301)和右侧基座柱(303)分别铰接安装于两个前车轮旁的车体底盘(100)上，中间基座柱(302)铰接安装于左侧基座柱(301)和右侧基座柱(303)之间的车体底盘(100)上，中间基座柱(302)、左侧基座柱(301)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈乐，顾天华，富雅琼，王圣彬，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33