一种光伏板无人机清扫系统及抓取和释放的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏板无人机清扫系统，包括：无人机；扫地机器人，所述扫地机器人通过抓放装置与无人机连接，所述抓放装置与无人机电连接。以解决现有技术清理成本高、清理高处危险系数高、改造成本高和适用范围窄的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏板无人机清扫系统及抓取和释放的控制方法
本专利技术涉及光伏板清扫
，尤其涉及一种光伏板无人机清扫系统及抓取和释放的控制方法。
技术介绍
光伏发电是一种清洁能源发电技术，它是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。其中光伏板接收日照的强度是影响光伏发电效率的主要因素之一，如果光伏板表面沾满灰尘或者被杂物掩盖，将使得光伏板接收日照的强度相对下降，从而使得发电效率降低，因此为了保证发电效率，对光伏板表面进行定期清理是必不可少的。现有技术中，对光伏板的清扫主要采用以下方式：1)人工清扫，人工清扫存在的问题是劳动效率较低，面对大规模的光伏电站清理成本高，并且对于高处安装的光伏板，使用人清理也较危险；2)在光伏板上增加如雨刮类的装置，定期打开雨刮装置对光伏板进行清扫，这种方式存在的问题是需要在光伏板上另外增加一套装置，附加的装置使光伏板改造成本非常高；3)使用带清扫刷的车子，移动车子的过程中清扫刷在光伏板上表面扫过，从而对光伏板进行清扫，这种方式存在的问题是适用范围较窄，只能用于场地较平坦的地区，对于安装在山区、凹凸不平地面或高处的光伏板，这种方式并不适用。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的目的是提供一种光伏板无人机清扫系统及抓取和释放的控制方法。本专利技术的技术方案是：一种光伏板无人机清扫系统，包括：无人机；扫地机器人，所述扫地机器人通过抓放装置与无人机连接，所述抓放装置与无人机电连接。进一步地，所述抓放装置包括：铁磁板，所述铁磁板为铁磁材料，铁磁板连接在无人机下部；磁力座，所述磁力座固定连接在扫地机器人上部，磁力座的磁吸面朝正上方；步进电机，所述步进电机固定连接在扫地机器人上部，所述步进电机与磁力座的永磁体连接，步进电机转动带动步进电机的永磁体转动使磁力座的开关状态切换，步进电机与控制器电连接；控制器，所述控制器设置在扫地机器人上，控制器与无线通信模块电连接；无线通信模块，所述无线通信模块与无人机电连接。进一步地，所述铁磁板通过连接杆连接在无人机下方。进一步地，所述连杆包括：主筒，所述主筒上端固定连接无人机，主筒方向竖直；压簧，所述压簧设置在主筒内，压簧上端连接在主筒上；拉杆，所述拉杆上端固定连接在压簧下端，拉杆外径小于主筒内径，拉杆上端到压簧上端的距离小于主筒下端到压簧上端的距离；其中，铁磁板固定连接在拉杆下端。进一步地，所述连杆还包括：拉力传感器，所述压簧上端通过拉力传感器连接在主筒上，拉力传感器与无人机电连接。进一步地，所述步进电机通过翻转机构与磁力座永磁体连接，所述翻转机构包括：摇杆，所述摇杆上开有沿摇杆长度方向的导向槽，摇杆一端固定连接在磁力座永磁体的转轴上；曲柄，所述曲柄一端固定连接在步进电机的转轴上，曲柄另一端固定连接圆销，圆销与导向槽相匹配，圆销滑动安装在导向槽内。进一步地，所述翻转机构满足下列公式：其中，y为导向槽到磁力座永磁体的转轴的最远距离，x为圆销到步进电机转轴的距离，l为步进电机转轴到磁力座转轴的距离，z为导向槽的长度。一种光伏板无人机清扫系统的释放控制方法，所述方法包括以下步骤：S11、控制无人机将扫地机器人运送到光伏板上方；S12、控制无人机下降直到拉力传感器检测到的拉力值小于无人机中存储的预设释放值M1，其中M1小于扫地机器人与抓放装置的重量之和；S13、无人机向无线通信模块发送磁力座关闭指令，控制器接收到无线通信模块发送过来的磁力座关闭指令后控制步进电机顺时针或逆时针转动90度，使磁力座关闭。一种光伏板无人机清扫系统的抓取控制方法，所述方法包括以下步骤：S21、控制无人机运动到扫地机器人正上方；S22、控制无人机下降直到拉力传感器检测到的拉力值小于无人机中存储的第一预设抓取值M2，M2小于铁磁板、拉杆和弹簧的重量之和；S23、控制无人机竖直上升直到拉力传感器检测到的拉力值大于或等于无人机中存储的第二预设抓取值M3，其中M3小于扫地机器人与抓放装置的重量之和；S24、无人机向无线通信模块发送磁力座打开指令，控制器接收到无线通信模块发送过来的磁力座打开指令后控制步进电机顺时针或逆时针转动90度，使磁力座打开。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，1)本专利技术使用时，使用无人机通过抓放装置连接扫地机器人，只需将扫地机器人运送到光伏板处，无人机控制抓放装置释放扫地机器人到光伏板上，扫地机器人就会自动清扫光伏板表面的灰尘和杂物，清扫完成以后控制无人机飞到扫地机器人上方，然后通过抓放装置抓住扫地机器人运送到下一处光伏板上。本专利技术清扫光伏板无需人力，使得清扫效率高，清扫成本低，对于高处作业更是具有安全的优点；本专利技术无需改造就能直接使用在现有的光伏板上，且一台设备可以清扫多个光伏板，改造成本低；本专利技术通过无人机空中运送扫地机器人，可以无视地面地形和高度，适用范围更广；2)本专利技术使用时先将无人机飞到扫地机器人正上方，然后无人机下降，当铁磁板接触磁力座时，向无人机发送磁力座打开指令，无人机向无线通信模块发送磁力座打开指令，无线通信模块将接收到的信号发送给控制器，控制器控制步进电机转动一定角度打开磁力座，从而使磁力座的磁吸面对铁磁板产生吸力，磁力座对铁磁板的吸力无需消耗能源，相比电磁铁，更加节能，且磁力座内的永磁铁不会因为断电等问题没有吸引力，因此更加可靠；并且这里将磁力座放置在扫地机器人上，由于磁力座具有更加重的重量，而铁磁板重量更轻，可以起到增加无人机续航的作用；3)无人机在释放或抓取扫地机器人时，压簧可以对压簧上方的无人机动量起到缓冲作用，避免无人机和扫地机器人下降时的动量一起作用到光伏板上导致扫地机器人与光伏板硬碰硬，损坏光伏板或扫地机器人；4)本专利技术通过使用拉力传感器，使得无人机可根据拉力传感器的数值来判断扫地机器人是否释放成功或抓取成功；5)本专利技术的步进电机通过翻转机构连接磁力座永磁体，使得控制步进电机转动，就能使曲柄带动摇杆摆动一定角度，从而使磁力座永磁体翻转一定角度，使磁力座的开关状态切换，翻转机构的使用相比直接使用步进电机直连磁力座永磁体转轴，由于有导向槽的限位作用，摇杆摆动角度始终固定，且不会产生累计误差，使用更加稳定可靠；6)本专利技术通过对x、y、z和l的关系进行限定，使得翻转机构翻转角度始终为90度，确保磁力座永磁体翻转后如果使关闭则吸力最小，而翻转后如果是打开则吸力最大，保证抓取时能够稳定抓取，而释放时能够及时释放；7)本专利技术通过释放控制方法，利用拉力传感器的拉力值与预设释放值M1比较，M1小于扫地机器人与抓放装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏板无人机清扫系统，其特征在于，包括：/n无人机(1)；/n扫地机器人(2)，所述扫地机器人(2)通过抓放装置(3)与无人机(1)连接，所述抓放装置(3)与无人机(1)电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种光伏板无人机清扫系统，其特征在于，包括：
无人机(1)；
扫地机器人(2)，所述扫地机器人(2)通过抓放装置(3)与无人机(1)连接，所述抓放装置(3)与无人机(1)电连接。


2.根据权利要求1所述的光伏板无人机清扫系统，其特征在于，所述抓放装置(3)包括：
铁磁板(301)，所述铁磁板(301)为铁磁材料，铁磁板(301)连接在无人机(1)下部；
磁力座(302)，所述磁力座(302)固定连接在扫地机器人(2)上部，磁力座(302)的磁吸面朝正上方；
步进电机(303)，所述步进电机(303)固定连接在扫地机器人(2)上部，所述步进电机(303)与磁力座(302)的永磁体连接，步进电机(303)转动带动步进电机(303)的永磁体转动使磁力座(302)的开关状态切换，步进电机(303)与控制器(5)电连接；
控制器(5)，所述控制器(5)设置在扫地机器人(2)上，控制器(5)与无线通信模块(6)电连接；
无线通信模块(6)，所述无线通信模块(6)与无人机(1)电连接。


3.根据权利要求2所述的光伏板无人机清扫系统，其特征在于，所述铁磁板(301)通过连接杆(304)连接在无人机(1)下方。


4.根据权利要求3所述的光伏板无人机清扫系统，其特征在于，所述连杆(304)包括：
主筒(3041)，所述主筒(3041)上端固定连接无人机(1)，主筒(3041)方向竖直；
压簧(3043)，所述压簧(3043)设置在主筒(3041)内，压簧(3043)上端连接在主筒(3041)上；
拉杆(3044)，所述拉杆(3044)上端固定连接在压簧(3043)下端，拉杆(3044)外径小于主筒(3041)内径，拉杆(3044)上端到压簧(3043)上端的距离小于主筒(3041)下端到压簧(3043)上端的距离；
其中，铁磁板(301)固定连接在拉杆(3044)下端。


5.根据权利要求4所述的光伏板无人机清扫系统，其特征在于，所述连杆(304)还包括：
拉力传感器(3042)，所述压簧(3043)上端通过拉力传感器(3042)连接在主筒(3041)上，拉力传感器(3042)与无人机(1)电连接。


6.根据权利要求2至5中任意一项所述的光伏板无人机清扫系统，其特征在于，所述步进电机(303)通过翻转机构(4)与磁力...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，李钟，陶永红，吴陶陶，张玉柱，袁伟，陈慧，罗婕，袁琥，
申请(专利权)人：中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52