机器人定日镜系统和操作方法技术方案

一种用于操作机器人控制器以自动地定位多个太阳能表面以便增加来自太阳能表面的太阳能生成的。在一个实施方式中，该机器人控制器在密封轨道中行进并且使用磁通信调整该太阳能表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳能追踪和校准设备，并且具体地涉及用于需要持续的重定位以维持与太阳对准的光电、聚光光电、以及聚光太阳能热力系统的追踪系统。
技术介绍
为了尝试降低太阳能的价格，已经做出了关于降低用于精确地重定位并且校准具有两个自由度的表面的成本的许多开发。在聚光太阳能热力系统中，定日镜阵列利用双轴重定位机构，通过使得定日镜的法向量将当前太阳位置和目标之间的角二等分，将日光重定向到中央塔。从中央塔生成的热量然后可用于创建用于工业应用的蒸汽或者用于公用电网的电力。聚光光电(CPV)系统利用双轴机构的优点以便实现这样一种位置，其中在该位置中CPV表面的法向量与太阳能位置向量重合。当CPV表面与太阳对齐时，内部光学能够将日光聚光到小型高效光电池。双轴定位系统还允许平板光电(PV)系统通过太阳能追踪产生更多功率。与固定倾斜系统相比，双轴PV系统每年多产生35-40%的能量。虽然该能量生产增加看起来是有吸引力的，但是当前技术通过将总系统资金和维护成本增加40-50%，而边际化双轴太阳能追踪的价值。对于控制并且校准单独的表面的问题的传统的技术方案落入以下三个主要类别之一:主动单独致动、模块或镜子成组以及被动控制。在主动单独致动模型中，每个双轴系统需要两个电动机、微处理器、备用电源、现场接线以及用于控制并且校准每个表面的电子系统。此外，全部组件必须具有20年以上的寿命并且该系统需要针对严苛安装环境密封。在分散用于控制单独的表面的固定成本的尝试中，单独致动范例中的常规工程师的思想是建立150平方米(m2)的定日镜和225平方米的PV/CPV追踪器。虽然控制成本在该尺寸被降低，但是大的追踪器要承受增加的钢铁、地基和安装要求。另一种方法尝试通过用缆绳或机械链接将多个表面一起结成群来解决该固定控制成本问题。虽然这有效地分散电动机致动成本，但是其对于陆地等级提出严格的要求，极大地复杂化安装过程，并且由于该机械链接的必要的坚硬度招致更大的钢铁花费。由于恒定的地面安置和在制造和安装中的不完美性，定日镜和CPV系统需要单独的调整，这增加系统复杂度和维护成本。当与单独致动或结群系统相比时，利用液压、双金属带或仿生材料来追踪太阳的被动系统被限于平板光电应用并且表现不佳。此外，这些系统不能够执行用于针对能量产出和地面覆盖比率优化太阳能场的回溯算法。
技术实现思路
一种用于响应于多个太阳能表面调整轮的运动来控制多个太阳能表面的位置的机器人控制器，每个太阳能表面具有对应的太阳能表面调整轮，该机器人控制器位于轨道上，该机器人控制器包括:处理单元；被可通信地耦合到该处理单元以用于确定该机器人控制器的位置的位置确定单元；用于响应于来自该处理单元的指示沿该轨道移动该机器人控制器的驱动系统；用于确定用于该多个太阳能表面调整轮的第一太阳能表面调整轮的第一调整参数的调整确定系统；以及用于基于该第一调整参数来调整该第一太阳能表面调整轮的接合系统。本文示出并且描述了本专利技术的具体的实施方式和应用，将要理解，本专利技术不限于本文所公开的精确构造和组件，并且在不脱离权利要求中所述的本专利技术的精神和范围的前提下，可以在本专利技术的方法和装置的配置、操作和细节中做出各种改进，改变和变形。在一个实施方式中，可以结合定日镜或太阳能追踪器使用本专利技术，其中定日镜或太阳能追踪器的微处理器、方位角驱动、仰角驱动、中央控制系统和接线被去除。通过消除这些组件，与常规系统相比允许极大的成本降低，并且创建第四致动范例:具有主动的被动机器人控制。在该模式中，单个机器人控制器承担用于在3D空间中校准并且调整两个或更多个太阳能表面的功能职责。在本专利技术的第二实施方式中，一种机器人控制器可以在被动太阳能表面之间移动并且准确地控制接近前述表面的一个或多个调整轮的旋转。这些调整轮可以被连接到坚硬的或柔性的轴，其中该轴可以被布线到齿轮系、丝杆组件或者直接到太阳能表面。该齿轮系、丝杆组件或者直接驱动系统将旋转输入运动转换成太阳能表面的移动。如果该齿轮系、丝杆组件或者直接驱动系统是可反向驱动的，则附加调整轮可用于致动制动机构。该机器人控制器能够通过一个或多个调整轮的控制，在一个或两个轴中重定位太阳能表面，并且因此替代100组以上接线、电动机、中央控制器和校准传感器。这还消除了用于驱动大型定日镜和太阳能追踪器的核心工程承担一每个表面的高的、相对固定的控制成本。由于单独的机器人每年必须忍受5到8百万个调整周期，理想的调整接口将不使用接触来控制调整轮的位置。在第三实施方式中，本专利技术可以利用磁或电磁接口来控制该调整轮的旋转。如果利用轴向磁通量电动机机构，则该机器人控制器的调整轮接口可以不包括移动部件。在第四实施方式中，该机器人控制器可以在调整之前、期间以及之后传感调整轮的该位置。这可以通过该机器人控制器上的霍尔效应传感器或该调整轮上的不同的磁铁或金属片的使用来实现。金属检测方法包括但不限于:甚低频(VLF)、脉冲感应(PI)和拍频振荡(BFO)。机器人还可以使用光、电磁或物理标记系统和传感方法来确定调整轮的即时位置。该接口还可用于检测单独的太阳能表面站，以便降低单独的机器人站传感机构的复杂度。在第五实施方式中，针对太阳能表面的快速调整优化该机器人控制器。机器人调整器可以快速地分析:1)该机器人控制器在3D空间中的位置，2)它在3D空间中与太阳能表面的关系，3)基于当日时间和位置的当前太阳位置，以及4)希望的指向位置。在已知这四个变量之后，该机器人控制器可以计算用于单独的太阳能表面的必要调整量。对于PV和CPV应用，可以直接朝向太阳或者在由回溯控制算法定义的最佳角度上指向该太阳能表面。另外，对于PV应用，机器人可以利用依赖于位置、日期和时间信息的现有方法来确定太阳的位置并且以开环的方式指向PV面板。定日镜功率塔系统将需要该太阳能表面将太阳与中央塔之间的角度一分为二。由于该太阳能表面将不被不断地更新，在一些应用中的最佳位置将设置该表面使得该表面将处于调整之间的最佳方向中途。例如如果调整时的最佳仰角是26度，并且在后续调整时的新的最大值是27度，则机器人控制器可以将该表面设置在26.5度的倾斜上。在计算之后，该机器人控制器可以使用板载调整接口来控制太阳能表面的位置。在机器人控制器的过程中的最终步骤是分析到相邻调整站的距离，并且利用板载或外部驱动机构来重定位它自身以便后续调整。在第六实施方式中，机器人控制器的两个、三个或更多个等级可以用于经济地重定位太阳能表面的场。顶部并且最昂贵等级的机器人控制器可以包括精确地校准并且调整太阳能表面的场所必要的全部机构。中等级机器人控制器可以包括重定位太阳能表面所需要的全部机构并且将被构造为经受十年或更多年的现场操作。低等级机器人控制器可以具有最小数量的功能组件以快速调整太阳能表面并且可以被设计为用于低成本而长寿命。理想的被动致动场可以利用一个顶级机器人控制器用于初始校准和重校准目的。中等级机器人控制器可以用于正常操作并且将基于来自顶级机器人控制器的输入调整太阳能表面。低等级机器人控制器可以用于紧急情况中并且将允许快速并且低成本的紧急情况散焦和/或风载。在第七实施方式中，机器人控制器的场经由无线网络、直接链路系统、外部交换机或者通过接近单独的太阳能表面或太阳能表面组存储数据，彼此并且/或者与中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·特鲁吉洛，D·富库巴，T·屈里尔，W·伯克哈里，
申请(专利权)人：克博蒂克斯公司，
类型：
国别省市：