自适应姿态光伏面板清扫装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种自适应姿态光伏面板清扫装置，应用于光伏面板清洁领域，包括：装置基座、主轴部件、多个连接轴部件、滚刷槽以及处理器；主轴部件安装在装置基座上，由转动齿轮带动主轴部件绕装置基座中心轴转动；多个连接轴部件之间通过转动关节串联；串联的多个连接轴部件的两端分别与主轴部件和滚刷槽通过转动关节连接；滚刷槽上安装有距离传感器；处理器用于根据距离传感器获取的实时空间点数据、转动齿轮的实时角度和各转动关节的实时角度，计算转动齿轮的目标角度和各转动关节的目标角度，并驱动转动齿轮和各转动关节调整至目标角度；滚刷槽中嵌装有滚刷。从而光伏面板清扫装置在清扫过程中可以适应不同的地面情况，保持合适的接触姿态。合适的接触姿态。合适的接触姿态。

【技术实现步骤摘要】
自适应姿态光伏面板清扫装置


[0001]本专利技术涉及光伏面板清洁
，尤其涉及一种自适应姿态光伏面板清扫装置。

技术介绍

[0002]太阳能光伏发电是一种具有安全、清洁、广泛、可持续发展特征的可再生能源发电技术。大面积光伏发电基地中的光伏面板需要不定期清洁板面以保证发电产量，光伏发电基地通常建在空旷开阔的野外，随地形铺设光伏面板阵列。
[0003]为了避免对面板造成损伤，现在通常采用移动车辆带动清扫装置的方法清扫光伏面板，一般有喷扫式和滚刷式。喷扫式通过末端喷头向面板高速喷洒清水完成清扫工作，缺点是用水量大；滚刷式通过末端滚动软毛刷擦拭面板完成清扫工作，可以节省用水，难点是滚刷需要时刻与面板保持合适的接触姿态，然而光伏基地地面坑洼不平，增加了清扫姿态保持的难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种自适应姿态光伏面板清扫装置，用以解决现有技术中光伏基地地面坑洼不平导致难以保持清扫装置清扫姿态的缺陷，实现光伏面板清扫装置在清扫过程中适应不同的地面情况，保持合适的接触姿态。
[0005]本专利技术提供一种自适应姿态光伏面板清扫装置，包括：
[0006]装置基座、主轴部件、多个连接轴部件、滚刷槽以及处理器；
[0007]所述主轴部件安装在所述装置基座上，由转动齿轮带动所述主轴部件绕所述装置基座中心轴转动；
[0008]所述多个连接轴部件之间通过转动关节串联；串联的多个连接轴部件的两端分别与所述主轴部件和所述滚刷槽通过转动关节连接；
[0009]其中，所述转动齿轮和各转动关节上安装有角度编码器，用于测量所述转动齿轮的实时角度和所述各转动关节的实时角度；所述滚刷槽上安装有距离传感器，用于获取实时空间点数据；所述处理器用于根据所述距离传感器获取的实时空间点数据、所述转动齿轮的实时角度和所述各转动关节的实时角度，计算所述自适应姿态光伏面板清扫装置达到目标清扫姿态时所述转动齿轮的目标角度和所述各转动关节的目标角度，并驱动所述转动齿轮和所述各转动关节调整至目标角度；所述滚刷槽中嵌装有滚刷，用于清扫光伏面板。
[0010]根据本专利技术提供的一种自适应姿态光伏面板清扫装置，所述计算所述自适应姿态光伏面板清扫装置达到目标清扫姿态时所述转动齿轮的目标角度和所述各转动关节的目标角度，包括：
[0011]采用点云配准的方法，计算第一点云到第二点云的点云变换矩阵；所述第一点云是基于所述距离传感器在所述自适应姿态光伏面板清扫装置处于目标清扫姿态的情况下获取的空间点数据构建的；所述第二点云是基于所述距离传感器获取的实时空间点数据构
建的；
[0012]基于所述点云变换矩阵进行逆向运动学解算，确定所述转动齿轮的目标角度和所述各转动关节的目标角度。
[0013]根据本专利技术提供的一种自适应姿态光伏面板清扫装置，在所述自适应姿态光伏面板清扫装置包括两个连接轴部件的情况下，所述基于所述点云变换矩阵进行逆向运动学解算，确定所述转动齿轮的目标角度和所述各转动关节的目标角度，包括：
[0014]根据所述点云变换矩阵、所述转动齿轮的实时角度、所述各转动关节的实时角度、所述转动齿轮与第一转动关节之间的距离、所述第一转动关节与第二转动关节之间的距离以及所述第二转动关节与第三转动关节之间的距离，计算第一坐标，所述第一坐标为所述自适应姿态光伏面板清扫装置处于目标清扫姿态下的所述第三转动关节在空间坐标系中的坐标；
[0015]根据所述第一坐标，计算所述转动齿轮的目标角度、所述转动齿轮的中心与所述第一坐标之间的距离以及所述第一转动关节与所述第一坐标之间的距离；
[0016]根据所述第一转动关节与所述第二转动关节之间的距离、所述第二转动关节与所述第三转动关节之间的距离，以及所述第一转动关节与所述第一坐标之间的距离，计算所述第二转动关节的目标角度；
[0017]根据所述转动齿轮与所述第一转动关节之间的距离、所述第一转动关节与所述第二转动关节之间的距离、所述第二转动关节与所述第三转动关节之间的距离、所述转动齿轮的中心与所述第一坐标之间的距离，以及所述第一转动关节与所述第一坐标之间的距离，计算所述第一转动关节的目标角度；
[0018]根据所述点云变换矩阵，确定所述第三转动关节的目标角度；
[0019]其中，所述第一转动关节为所述主轴部件与连接轴部件相连的转动关节；所述第二转动关节为所述两个连接轴部件相连的转动关节；所述第三转动关节为所述滚刷槽与连接轴部件相连的转动关节。
[0020]根据本专利技术提供的一种自适应姿态光伏面板清扫装置，所述第一坐标根据以下公式计算：
[0021][0022][0023]式中，所述第一坐标为(x
′
,y
′
,z
′
)；M
trans
为所述点云变换矩阵，θ1为所述转动齿轮的实时角度，θ2为所述第一转动关节的实时角度，θ3为所述第二转动关节的实时角度，θ4为所述第三转动关节的实时角度，h1为所述转动齿轮的中心与所述第一转动关节之间的距离，h2为所述第一转动关节与所述第二转动关节之间的距离，h3为所述第二转动关节与所述第三转动关节之间的距离。
[0024]根据本专利技术提供的一种自适应姿态光伏面板清扫装置，所述转动齿轮的目标角度
根据以下公式计算：
[0025]θ
′1＝atan(y
′
,x
′
)
[0026]式中，θ
′1为所述转动齿轮的目标角度。
[0027]根据本专利技术提供的一种自适应姿态光伏面板清扫装置，所述第二转动关节的目标角度根据以下公式计算：
[0028][0029]式中，θ
′3为所述第二转动关节的目标角度；l2为所述第一转动关节与所述第一坐标之间的距离。
[0030]根据本专利技术提供的一种自适应姿态光伏面板清扫装置，所述第一转动关节的目标角度根据以下公式计算：
[0031][0032][0033]θ
′2＝β1+β2[0034]式中，θ
′2为所述第一转动关节的目标角度；l1为所述转动齿轮的中心与所述第一坐标之间的距离；l2为所述第一转动关节与所述第一坐标之间的距离。
[0035]根据本专利技术提供的一种自适应姿态光伏面板清扫装置，所述第三转动关节的目标角度根据以下公式计算：
[0036]θ
′4＝r
x
[0037]式中，θ
′4为所述第三转动关节的目标角度；r
x
为所述点云变换矩阵M
trans
中用于指示绕x轴旋转角度的元素。
[0038]根据本专利技术提供的一种自适应姿态光伏面板清扫装置，所述第二点云的确定方法包括：
[0039]对所述滚刷槽上安装的两个距离传感器分别获取的实时空间点数据进行直线拟合，并筛选出位于光伏面板上的两条直线；
[0040]根据属于所述两条直线的实时空间点数据中距离最大的点对，得到两条初始线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应姿态光伏面板清扫装置，其特征在于，包括：装置基座、主轴部件、多个连接轴部件、滚刷槽以及处理器；所述主轴部件安装在所述装置基座上，由转动齿轮带动所述主轴部件绕所述装置基座中心轴转动；所述多个连接轴部件之间通过转动关节串联；串联的多个连接轴部件的两端分别与所述主轴部件和所述滚刷槽通过转动关节连接；其中，所述转动齿轮和各转动关节上安装有角度编码器，用于测量所述转动齿轮的实时角度和所述各转动关节的实时角度；所述滚刷槽上安装有距离传感器，用于获取实时空间点数据；所述处理器用于根据所述距离传感器获取的实时空间点数据、所述转动齿轮的实时角度和所述各转动关节的实时角度，计算所述自适应姿态光伏面板清扫装置达到目标清扫姿态时所述转动齿轮的目标角度和所述各转动关节的目标角度，并驱动所述转动齿轮和所述各转动关节调整至目标角度；所述滚刷槽中嵌装有滚刷，用于清扫光伏面板。2.根据权利要求1所述的自适应姿态光伏面板清扫装置，其特征在于，所述计算所述自适应姿态光伏面板清扫装置达到目标清扫姿态时所述转动齿轮的目标角度和所述各转动关节的目标角度，包括：采用点云配准的方法，计算第一点云到第二点云的点云变换矩阵；所述第一点云是基于所述距离传感器在所述自适应姿态光伏面板清扫装置处于目标清扫姿态的情况下获取的空间点数据构建的；所述第二点云是基于所述距离传感器获取的实时空间点数据构建的；基于所述点云变换矩阵进行逆向运动学解算，确定所述转动齿轮的目标角度和所述各转动关节的目标角度。3.根据权利要求2所述的自适应姿态光伏面板清扫装置，其特征在于，在所述自适应姿态光伏面板清扫装置包括两个连接轴部件的情况下，所述基于所述点云变换矩阵进行逆向运动学解算，确定所述转动齿轮的目标角度和所述各转动关节的目标角度，包括：根据所述点云变换矩阵、所述转动齿轮的实时角度、所述各转动关节的实时角度、所述转动齿轮与第一转动关节之间的距离、所述第一转动关节与第二转动关节之间的距离以及所述第二转动关节与第三转动关节之间的距离，计算第一坐标，所述第一坐标为所述自适应姿态光伏面板清扫装置处于目标清扫姿态下的所述第三转动关节在空间坐标系中的坐标；根据所述第一坐标，计算所述转动齿轮的目标角度、所述转动齿轮的中心与所述第一坐标之间的距离以及所述第一转动关节与所述第一坐标之间的距离；根据所述第一转动关节与所述第二转动关节之间的距离、所述第二转动关节与所述第三转动关节之间的距离，以及所述第一转动关节与所述第一坐标之间的距离，计算所述第二转动关节的目标角度；根据所述转动齿轮与所述第一转动关节之间的距离、所述第一转动关节与所述第二转动关节之间的距离、所述第二转动关节与所述第三转动关节之间的距离、所述转动齿轮的中心与所述第一坐标之间的距离，以及所述第一转动关节与所述第一坐标之间的距离，计算所述第一转动关节的目标角度；根据所述点云变换矩阵，确定所述第三转动关节的目标角度；
其中，所述第一转动关节为所述主轴部件与连接轴部件相连的转动关节；所述第二转动关节为所述两个连接轴部件相连的转动关节；所述第三转动关节为所述滚刷槽与连接轴部件相连的转动关节。4.根据权利要求3所述的自适应姿态光伏面板清扫装置，其特征在于，所述第一坐标根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳红，马越林，崔晓光，温大勇，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：