光伏板清洁机器人

1．选题背景与意义

随着全球对可再生能源需求的日益增长，太阳能光伏发电技术得到了广泛应用。光伏板作为太阳能发电系统的核心部件，其发电效率直接影响到整个系统的性能。然而，光伏板在长期使用过程中，不可避免地会受到灰尘、鸟粪、树叶等污染物的覆盖，导致发电效率下降，严重影响了太阳能发电系统的经济效益。

传统的人工清洁方式不仅效率低下，成本高昂，而且在某些复杂地形或高空环境下存在安全隐患。因此，开发一种高效、安全、自动化的光伏板清洁机器人具有重要的现实意义和广阔的市场前景。

光伏板清洁机器人可以提高光伏发电系统的发电效率。研究表明，污染物覆盖会使光伏板的发电效率降低 20% 以上，而使用清洁机器人可以定期清除污染物，保持光伏板的清洁度，从而提高发电效率。

光伏板清洁机器人可以降低光伏发电系统的维护成本。相比传统的人工清洁方式，机器人清洁具有更高的工作效率和更低的成本。机器人可以自主规划清洁路径，实现自动化、智能化的清洁作业，大大减少了人工参与和人力成本。

光伏板清洁机器人的研发符合我国绿色发展的战略方向。随着全球气候变化问题日益严重，我国提出了“碳中和”目标，大力发展清洁能源和可再生能源。光伏板清洁机器人的研发和应用将有力推动太阳能光伏发电技术的发展，为实现“碳中和”目标做出贡献。

2．调研结果

为了深入了解光伏板清洁机器人的市场需求和技术现状，我们进行了广泛的调研和分析。以下是我们的主要发现：

市场需求：随着光伏发电技术的不断发展和普及，光伏板的应用范围越来越广。无论是集中式的大型光伏电站还是分布式的家庭光伏系统，都需要定期清洁以保证发电效率。因此，光伏板清洁机器人具有巨大的潜在市场需求。特别是在一些特殊环境下（如高山、海岛等），人工清洁难度大、成本高，对清洁机器人的需求尤为迫切。

3. 国内外研究现状

随着太阳能光伏发电技术的快速发展和广泛应用，光伏板清洁问题逐渐受到国内外研究机构和企业的关注。光伏板清洁机器人作为解决这一问题的有效手段，其研发和应用也取得了显著的进展。以下是光伏板清洁机器人的国内外研究现状。

近年来，国内在光伏板清洁机器人领域的研究取得了长足的进步。一些高校和科研机构纷纷开展相关研究工作，并取得了一系列重要成果。例如，某大学的研究团队开发了一种基于机器视觉和深度学习算法的光伏板清洁机器人。该机器人能够自主识别光伏板表面的污染物，并规划最优的清洁路径，实现了高效、精准的清洁作业。此外，该团队还在机器人控制系统、导航定位等方面进行了深入研究，提高了机器人的智能化水平。

4．调研结果

通过对国内外光伏板清洁机器人研究现状的调研和分析，我们可以看到该领域已经取得了显著的进展和成果。然而，随着光伏发电技术的不断发展和应用需求的不断提高，光伏板清洁机器人仍面临诸多挑战和问题。

技术现状：目前，国内外已经有一些企业和研究机构开展了光伏板清洁机器人的研发工作。这些机器人大多采用轮式或履带式移动机构，通过刷洗、喷水等方式清洁光伏板。部分机器人还具备自主导航、远程监控等智能化功能。然而，现有的光伏板清洁机器人仍存在一些问题和挑战：

适应性不足：目前的清洗机器人只能在地面平整，光伏板摆放紧贴对齐。无法在如高山、荒野、海岛等特殊环境下完成清洗工作

清洁效果欠佳：由于机器人设计和清洁方式的局限性，部分机器人在清除顽固污渍或边缘区域的污染物时效果不佳。

智能化程度不够：虽然部分机器人具备了自主导航和远程监控功能，但在任务规划、故障诊断、人工干预等方面的智能化程度仍有待提高。

成本和维护问题：部分机器人的制造成本较高，且维护困难，限制了其在市场中的推广和应用。

在光伏板之间有间隙和错位等特殊情况下，目前没有清洗机器人能在如图光伏板摆放情况，跨越相邻光伏板间出现的距离差、面差、端差。

二、内容

根据前期调研，拟研制一种能完成跨越光伏板间面差和端差的机器人，可以实现自动沿光伏板板面运动、自动清洗光伏板表面、自动跨越光伏板间面差和端差，提高缺席机器人的工作效率，使其适应多种自然情况和摆放情况，减小人工量。

1. 研究目的

2.1 主要机构最后计算得到：

M=39.282N⋅m

2. 基本研究思路

2.1.1 设备整体图示

设备机械部分的组成如图 2-1 所示为几个主要装置，而重要装置为以下三个

清洗装置：包括清洁刷、转动杆、传动连杆、转机等。

面运动调节装置：包括面转动轮、传动机构等。

端运动调节装置：包括面转动轮、传动机构等。

2.1.2 清洗装置

启动后转机带动连接清洗刷的转轴转动，从而使清洗刷持续转动，在装置移动过程中对经过清洗刷下方的光伏板进行清洗。

2.1.3 面运动装置

如面运动装置启动后，转机转动再由传动装置带动面运动轮转动。在运动过程中，遇到面差情况，前轮先跨越到下一个板面，后轮由运动和受力作用后跨越到下一个板面。从而带动整个装置实现面差的跨越。

作者简介：姓名：陈留洋 ；性别：男 ； 出生年月：2005 年4 月 ；籍贯：湖南岳阳 民族：汉 ；最高学历：本科 ；