一種智能清潔機器人的自動充電系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種智能清潔機器人的自動充電系統。本發明智能清潔機器人的自動充電系統，其充電公頭安裝于智能清潔機器人上，充電母頭通過螺栓安裝于支架上，支架固定于機器人安裝支架上，壓縮彈簧套裝于螺栓外，且位于充電母頭與支架之間。通過壓縮彈簧能夠實現智能清潔機器人實現自動復位并充電，允許一定的復位偏差，不需要人工參與，且結構簡單、安全可靠。
【專利說明】
一種智能清潔機器人的自動充電系統
技術領域
[0001]本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種智能清潔機器人的自動充電系統。
【背景技術】
[0002]光伏發電作為新型可再生綠色能源，以其強大的產品技術優勢和發展潛力，得到了越來越多的普及和應用。我國的光伏電站主要分布在我國的甘肅、寧夏、青海、內蒙等地。由于太陽能電池方陣暴露在外，受周圍環境影響大，極易受沙塵、大雪以及雜物覆蓋的影響，造成太陽能電池板的發電效率降低、太陽能電池板的使用壽命減少、甚至燒壞太陽能電池板等影響，造成極大損失。目前光伏電站清掃的主要難點在于清洗維護難度大，成本高，清掃不徹底，清掃時間長。在清潔的過程中，已有的太陽能電池板清掃方式主要是有人工清掃、車載清潔設備、以及太陽能電池板上裝毛刷清潔等方式。上述清掃方式不涉及自動充電或人工充電。近年來也有自動清掃設備出現，配備太陽能電池板自供電，不涉及自動充電裝置。
[0003]現有的太陽能電池板的自動清潔機器人主要采用太陽能自供電方式，但是該方式需要在機器人上安裝太陽能發電裝置，投入成本高，增加設備成本，而且需要考慮天氣等因素。

【發明內容】

[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種智能清潔機器人的自動充電系統，其整個充電過程均不需要人工參與，且可以確保充電接觸良好，確保操作人員和這個設備的接觸安全。
[0006](二)技術方案
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種智能清潔機器人的自動充電系統，其包括充電公頭、充電母頭和壓縮彈簧，所述充電公頭可操作地安裝于智能清潔機器人上;所述充電母頭通過螺栓可操作地安裝于支架上，所述支架固定于機器人的安裝支架上，所述壓縮彈簧套裝于所述螺栓外，且位于所述充電母頭與支架之間。
[0008]根據本發明，所述充電母頭為圓環結構，充電公頭為圓棒結構。
[0009]根據本發明，所述充電公頭通過塞子安裝于智能清潔機器人的連接板上。
[0010]根據本發明，還包括電量檢測單元和電量控制單元;其中，
[0011]電量檢測單元用于檢測智能清潔機器人的電池的電量并將所檢測到的電量發送給所述電量控制單元；
[0012]所述電量控制單元接收所檢測的電量，當所檢測到的電量低于預設的電量閾值時，所述電量控制單元控制智能清潔機器人移動，使得所述充電公頭和充電母頭連接，為智能清潔機器人的電池充電。
[0013]根據本發明，還包括電量檢測單元和電量控制單元;其中，
[0014]電量檢測單元用于檢測智能清潔機器人的電池的電量并將所檢測到的電量發送給所述電量控制單元；
[0015]所述電量控制單元接收所檢測到的電量，當所檢測到的電量低于清掃電量時，所述電量控制單元控制智能清潔機器人移動，使得所述充電公頭和充電母頭連接，為智能清潔機器人的電池充電；
[0016]所述清掃電量是指智能清潔機器人清潔太陽能電池板組件一次所需要消耗的電量。
[0017]本發明還提供了所述的自動充電系統在給智能清潔機器人進行自動充電中的應用。
[0018](三)有益效果
[0019]本發明的上述技術方案具有如下優點:本發明智能清潔機器人的自動充電系統，其充電公頭安裝于智能清潔機器人上，充電母頭通過螺栓安裝于支架上，支架固定于機器人安裝支架上，壓縮彈簧套裝于螺栓外，且位于充電母頭與支架之間。通過壓縮彈簧能夠實現智能清潔機器人實現自動復位并充電，允許一定的復位偏差，不需要人工參與，且結構簡單、安全可靠。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明實施例智能清潔機器人的立體示意圖；
[0021 ]圖2是本發明實施例智能清潔機器人的正面示意圖；
[0022]圖3是本發明實施例智能清潔機器人的自動充電系統的示意圖；
[0023]圖4是本發明實施例智能清潔機器人的電池保護系統的示意圖；
[0024]圖5是本發明實施例智能清潔機器人的工作狀態示意圖。
[0025]圖中:
[0026]1:光電啟動系統；
[0027]2:機器人本體;21:側板;22:連接板;23:支撐板;24:第二滾輪;25:第一滾輪;26:
第三滾輪；
[0028]3:無水清潔系統;31:滾刷;32:刷毛;33:第二驅動電機；
[0029]5:控制系統；
[0030]6:自動充電系統；61:充電公頭；62:充電母頭；63:壓縮彈簧；64:螺栓;65:支架；66:塞子；
[0031]7:電池保護系統;71:外殼;72:內盒;73:發熱片;74:電池;75:石棉纖維;76:蓋子；77:溫度傳感器；
[0032]9:太陽能電池板組件;91:側壁;92:表面。
【具體實施方式】
[0033]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0034]如圖1和圖2所示，本發明實施例提供的智能清潔機器人，用于太陽能電池板組件的清理，其包括機器人本體2、光電啟動系統1、無水清潔系統3和控制系統5;
[0035]所述光電啟動系統I設置在所述機器人本體2上，用于實時監測環境中的光照度并將檢測到的光照度發送給所述控制系統5;
[0036]所述控制系統5接收所述光電啟動系統I發送的光照度，并根據所述光照度控制所述機器人本體2和無水清潔系統3的開啟與關閉；
[0037]所述無水清潔系統3安裝于所述機器人本體2上，用于對太陽能電池板組件9進行清潔。
[0038]本發明通過在機器人本體2上搭載無水清潔系統3和控制系統，建立了光伏電站自動清潔及智能維護系統，使得光伏電站實現了 “足不出戶、智能運維”。
[0039]更加具體地，如圖1、圖2和圖5所示，所述機器人本體2安裝于太陽能電池板組件9的一端，且可在太陽能電池板組件9的上方往復移動;所述機器人本體2整體呈矩形框架結構；所述機器人本體2包括兩個相對設置的側板21，兩個所述側板21通過兩個連接板22連接;在每個所述側板21的下方均設有可沿所述太陽能電池板組件9的側壁91滾動的第一滾輪25，在每個所述側板21的內側設有可沿所述太陽能電池板組件9的表面92滾動的第二滾輪24;在兩個所述側板21上的第一滾輪25之間的距離等于所述太陽能電池板組件9的寬度，這樣保證了機器人本體2可以沿著太陽能電池板組件9的長度方向往復移動，進而實現了無水清潔系統3對太陽能電池板組件9的清潔。
[0040]通常的，在每個所述側板21的外側均設置有第一驅動電機，所述第一驅動電機均與對應于所述側板21上的第二滾輪24連接，用于驅動所述第二滾輪24轉動;具體地，可以是使用聯軸器將第一驅動電機與第二滾輪24的軸端連接，第一驅動電機帶動對應的第二滾輪24轉動，實現在太陽能電池板組件9的表面92上往復移動，一般的，第一驅動電機采用直流驅動電機。此處說到的對應具體為:位于同一側板21上的第二滾輪24、位于同一側板21外的第一驅動電機。第二滾輪24為主動輪，帶動機器人本體2移動，第一滾輪25不具有動力，其是為了限制帶動機器人本體2沿著太陽能電池板組件9的長度方向移動的。
[0041]如果太陽能電池板組件9的寬度較大，為了起到更好的支撐和清洗作用，機器人本體2的長度也需要相應的加長，通常的，在兩個所述側板21之間，且在所述連接板22的長度方向上的中點處設置有支撐板23，所述支撐板23用于連接兩個所述側板21，在所述支撐板23的兩側設置有第三滾輪26，所述第三滾輪26與對應的所述第二滾輪24同軸設置。
[0042]如圖2所示，在每個側板21上分別設有兩個第二滾輪24，在支撐板23上設有兩個第三滾輪26，其中如圖2所示，右邊的第三滾輪26與下方的側板21的右邊的第二滾輪24同軸設置，且通過軸進行連接，這樣就保證了第一驅動電機帶動該第二滾輪24轉動時，該第二滾輪24通過軸也可以帶動該第三滾輪26轉動，實現驅動整個機器人本體2的移動。同樣的道理，如圖2所示，左邊的第三滾輪26與上方的側板21的左邊的第二滾輪24同軸設置，且通過軸進行連接，這樣就保證了第一驅動電機帶動該第二滾輪24轉動時，該第二滾輪24通過軸也可以帶動該第三滾輪26轉動，實現驅動整個機器人本體2的移動。這樣保證了更好的動力。
[0043]本發明智能清潔機器人的無水清潔系統3包括兩個滾刷31，在每個所述滾刷31的外側均螺旋設置有刷毛32;其中一個滾刷31通過球面滾子軸承連接于所述支撐板23與其中一個側板21上，另一個滾刷31通過球面滾子軸承連接于所述支撐板23與另一個側板21上；所述兩個滾刷31平行設置。
[0044]如圖1和圖2所示，在支撐板23上設置有第二驅動電機33，該第二驅動電機33用于驅動所述其中一個滾刷31轉動，具體，采用聯軸器連接第二驅動電機33與其中一個滾刷31的軸端，帶動該滾刷31轉動，兩個滾刷31通過鏈輪鏈條實現傳動，進而帶動另一個滾刷31轉動。這樣保證了兩個滾刷31的同步轉動，且鏈輪鏈條傳動對環境溫度適應性強，低速傳動平穩，結構簡單，安裝也比較方便，且成本低廉，采購也較為方便。通常的，本發明中的所有傳動零部件、驅動零部件等均采用密封的方式設置，這樣保證了在清潔太陽能電池板組件9的過程中，不會有灰塵等進去這些部件中，影響傳動的效果。
[0045]另外，兩個滾刷31均為定制滾刷，滾刷31的內芯采用直徑為30mm的45號鋼管制成，在其外層包裹有1mm的橡膠層，刷毛32的材質為尼龍，其有效部分為35mm長，采用螺旋形式植入橡膠層中。
[0046]兩個滾刷31相互平行設置，且與所述連接板22之間呈角度設置，一般的該角度為2度，該角度的設計有利于灰塵順著螺旋形式的刷毛32轉動而下行，有效減小揚塵。如上面所說，除刷毛32之外的其他部件，如第一驅動電機、第二驅動電機、鏈輪鏈條、球面滾子軸承、聯軸器等部件均做防塵密封，有效防止灰塵進入其內部損壞部件，延長設備使用壽命。該裝置結構緊湊，質量輕便，且為耐低溫設計，能適應中國北方寒冷的氣候。
[0047]在工作的時候，如圖5所示，滾刷31上的刷毛32與太陽能電池板組件有25mm的負差，即壓下25mm，滾刷31隨著太陽能電池板組件9的前進，在轉動的過程中把太陽能電池板組件9上的灰塵和雜物清掃干凈，并順著螺旋狀的刷毛32下落。該裝置能高效的清潔太陽能電池板組件上的灰塵和雜物，有效解決現有技術的揚塵問題，并將所有元器件做防塵和耐低溫(_40°C)設計，能有效提高設備的使用壽命，也能夠適應我國北方地區冬天寒冷的氣候。
[0048]本發明的智能清潔機器人還包括自動充電系統6，如圖3所示，所述自動充電系統6包括充電公頭61、充電母頭62和壓縮彈簧63，所述充電公頭61通過塞子66安裝于所述連接板22上，與電池進行連接，所述充電母頭62通過螺栓64安裝于支架65上;所述壓縮彈簧63套裝于所述螺栓64外，且位于所述充電母頭62與支架65之間，充電母頭62安裝在機器人安裝支架上，與電池電源適配器相連，電源適配器連接到220V電源上。具體地，在智能清潔機器人的初始位置處設置有機器人安裝支架，固定充電母頭62。
[0049]所述自動充電系統6還包括電量檢測單元和電量控制單元;其中，
[0050]電量檢測單元用于檢測智能清潔機器人的電池的電量并發送給所述電量控制單元;所述電量控制單元接收智能清潔機器人的電池的電量，當電池的電量低于預設的電量閾值時，所述電量控制單元控制智能清潔機器人移動，使得所述充電公頭61和充電母頭62連接，為智能清潔機器人的電池充電。
[0051]當然，也可以不設定預設的電量閾值，將其修改為清掃電量，具體為:所述自動充電系統6還包括電量檢測單元和電量控制單元;其中，電量檢測單元用于檢測智能清潔機器人的電池的電量并發送給所述電量控制單元;所述電量控制單元接收智能清潔機器人的電池的電量，當電池的電量低于清掃電量時，所述電量控制單元控制智能清潔機器人移動，使得所述充電公頭61和充電母頭62連接，為智能清潔機器人的電池充電；所述清掃電量是指智能清潔機器人清潔太陽能電池板組件一次所需要消耗的電量。
[0052]充電公頭61和充電母頭62的正負極材料均為銅，且為圓棒型和圓環，一般為:所述充電母頭62為圓環結構，充電公頭61為圓棒結構，便于充電公頭61插入到充電母頭62中。當智能清潔機器人工作完回到初始位置，充電公頭61和充電母頭62自動連接，并通過壓縮彈簧63保證連接緊密，從而實現安全且自動充電。
[0053]通過壓縮彈簧63可以確保充電公頭61和充電母頭62的接觸良好，可為智能清潔機器人提供自動充電方案，簡單安全可靠。能夠實現智能清潔機器人復位自動充電，允許一定的復位偏差，不需要人工參與，且結構簡單、安全可靠。且該裝置也同樣可以用于其他機器人充電裝置中，只需要打孔，安裝簡單，適應性強。
[0054]本發明的智能清潔機器人還包括電池74和電池保護系統7，如圖4所示，所述電池保護系統7包括內盒72、外殼71及溫度傳感器77;所述電池74放置于所述內盒72中，所述內盒72套裝于外殼71內，在內盒72的內側粘貼有發熱片73，所述發熱片73通過所述溫度傳感器77連接至電池74的輸出端;在所述內盒72和外殼71之間填充有石棉纖維75;在所述外殼71的開口處設有與其連接的蓋子76。出于成本和效果的考慮，電池74優選為鋰電池，加熱片73優選為PTC低溫低功率加熱片，內盒72和外殼71的材質均為鋁合金。
[0055]所述電池保護系統7為處于低溫環境中的電池74提供保護措施，延長電池74的使用壽命，耗能少，無需人工操作，簡單易行可靠。
[0056]通過溫度傳感器77檢測環境溫度，當測試溫度低于零下十五攝氏度時，加熱片73開啟工作，對鋁合金的內盒72進行加熱，使得電池74的環境溫度上升，當溫度超過零攝氏度后，加熱片73斷電停止加熱，加熱片73和溫度傳感器77的電源由電池74提供，不需要額外的電源，結構簡單。在內盒72的外側六個面均包裹石棉纖維75作為保溫層，減少熱量流失，加熱片73的加熱時間減少，延長使用壽命，且節能環保。整體置于鋁合金材質的外殼71中，模塊化設計，結構簡單，使用方便，性能可靠，便于操作人員的安裝和拆卸。
[0057]使用加熱片73與溫度傳感器77自動控制電池74的環境溫度，通過鋁合金的內盒72傳導熱量，并利用石棉纖維75減少熱量的流失，從而達到電池74周圍的環境溫度不低于零下15攝氏度，有效延長電池74的壽命。同時加熱片73和溫度傳感器77以及石棉纖維75，都是市場上比較成熟且價格低廉的產品。
[0058]本發明的智能清潔機器人，控制系統5控制機器人本體2離開機器人安裝支架(停靠位)、沿著太陽能電池板組件運動;往復運動結束后，控制系統5向無水清潔系統3發送結束清潔控制信號，并控制運動機器人返回到機器人安裝支架上。具體為:控制系統5接收到的光照度小于預設的光照度閾值時，控制系統5向第一驅動電機和第二驅動電機發送控制信號，所述第一驅動電機驅動第二滾輪24滾動，帶動機器人本體2沿所述太陽能電池板組件9往復移動，所述第二驅動電機驅動所述滾刷31轉動；當所述控制系統5接收到的光照度大于預設的光照度閾值時，控制系統5向第一驅動電機和第二驅動電機發送控制信號，控制機器人返回停靠位。
[0059]通常的，24個小時或者48個小時之內(這個可以根據客戶的要求自行設定)本發明的智能清潔機器人只會工作一次，當太陽光照小于預設的光照度閾值時，機器人自動啟動，從太陽能電池板組件的一端運動至另一端，完成清掃工作，然后返回停靠位，通常的，可以安裝接近開關，由接近開關檢測發出信號至控制系統，控制系統發出指令使機器人本體2反向運動，直至停靠位，停止，并通過自動充電系統6進行充電。
[0060]本發明的智能清潔機器人還包括熱島檢測系統，在機器人本體2的移動過程中，通過熱島檢測系統可以檢測出發生熱島效應的太陽能電池板，并且將該位置信息反饋給控制系統5，控制系統會提醒并標定發生熱島效應的太陽能電池板的具體位置。
[0061]具體，熱島檢測系統還包括安裝于所述機器人本體2上，用于檢測太陽能電池板表面發熱信息的熱島檢測系統，所述熱島檢測系統包括光熱傳感器和定位裝置，所述光熱傳感器用于感應太陽能電池板表面的異常發熱信息，并將該異常發熱信息和產生該異常信息的太陽能電池板的具體位置反饋給所述控制系統5，能夠隨時了解太陽能電池板的發電情況，及時獲知發生故障的電池板具體位置，并進行維護和更換，降低太陽能電池板組件排查維護成本。
[0062]需要說明的是，熱島效應是指在光伏板陣列(太陽能電池板組件)中，任一塊電池片損壞或者長時間被遮蔭，則該電池片不產生電流，且會形成反向偏壓，消耗功率發熱。
[0063]本發明還提供的所述的自動充電系統應用在給智能清潔機器人的自動充電。
[0064]綜上所述，本發明智能清潔機器人的自動充電系統，其充電公頭安裝于智能清潔機器人上，充電母頭通過螺栓安裝于支架上，支架固定于機器人安裝支架上，壓縮彈簧套裝于螺栓外，且位于充電母頭與支架之間。通過壓縮彈簧能夠實現智能清潔機器人實現自動復位并充電，允許一定的復位偏差，不需要人工參與，且結構簡單、安全可靠。
[0065]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種智能清潔機器人的自動充電系統，其特征在于:包括充電公頭(61)、充電母頭(62)和壓縮彈簧(63)，所述充電公頭(61)可操作地安裝于智能清潔機器人上;所述充電母頭(62)通過螺栓(64)可操作地安裝于支架(65)上，所述支架(65)固定于機器人的安裝支架上，所述壓縮彈簧(63)套裝于所述螺栓(64)外，且位于所述充電母頭(62)與支架(65)之間。2.根據權利要求1所述的智能清潔機器人的自動充電系統，其特征在于:所述充電母頭(62)為圓環結構，充電公頭(61)為圓棒結構。3.根據權利要求2所述的智能清潔機器人的自動充電系統，其特征在于:所述充電公頭(61)通過塞子(66)安裝于智能清潔機器人的連接板(22)上。4.根據權利要求3所述的智能清潔機器人的自動充電系統，其特征在于:所述充電公頭(61)和充電母頭(62)的正負極材料均為銅。5.根據權利要求1-4任一項所述的智能清潔機器人的自動充電系統，其特征在于:還包括電量檢測單元和電量控制單元;其中， 電量檢測單元用于檢測智能清潔機器人的電池的電量并將所檢測到的電量發送給所述電量控制單元； 所述電量控制單元接收所檢測到的電量，當所檢測到的電量低于預設的電量閾值時，所述電量控制單元控制智能清潔機器人移動，使得所述充電公頭(61)和充電母頭(62)連接，為智能清潔機器人的電池充電。6.根據權利要求1-4任一項所述的智能清潔機器人的自動充電系統，其特征在于，還包括電量檢測單元和電量控制單元;其中， 電量檢測單元用于檢測智能清潔機器人的電池的電量并將所檢測到的電量發送給所述電量控制單元； 所述電量控制單元接收所檢測到的電量，當所檢測到的電量低于清掃電量時，所述電量控制單元控制智能清潔機器人移動，使得所述充電公頭(61)和充電母頭(62)連接，為智能清潔機器人的電池充電； 所述清掃電量是指智能清潔機器人清潔太陽能電池板組件一次所需要消耗的電量。7.根據權利要求1至6中任一項所述的自動充電系統在給智能清潔機器人進行自動充電中的應用。
【文檔編號】B08B11/00GK106000956SQ201610515478
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月1日
【發明人】韓震峰, 雷深皓, 王猛, 李名揚, 張凱, 胡海紅, 俞忠達
【申請人】北京哈工機器人有限公司, 北京創世捷能機器人有限公司