盘刷式光伏清扫机器人结构与驱动设计研究

针对光伏电站中运维使用的清扫机器人轻量化设计问题,提出一种盘刷式光伏清扫机器人结构并设计驱动系统。首先,在现有轮式机器人基础上,将盘刷与机器人驱动轮集成为一体,设计紧凑型机器人结构,在机器人运动过程中同步实现组件表面清扫,并对电机支架进行优化设计。其次,采用四轮驱动方式,设计盘刷式光伏清扫机器人驱动系统软硬件。在屋顶光伏组件表面开展实验,实验结果表明所设计的盘刷式光伏清扫机器人结构与驱动系统满足清扫需求,在夏季晴天天气清扫一块面积为2.44 m^(2)的光伏组件,对比清扫前后光伏组件标准化的电气特性,清扫后修正至标准测试条件(STC)下的最大功率提升约16.1%。

全向移动光伏清扫机器人清扫特性分析与优化

针对光伏组件灵活、安全清扫问题,设计一种全向移动式光伏清扫机器人构型,采用四轮差速建模法、轮组电磁制动分析,确定机器人构型的合理性。针对现有移动式清扫方式的局限性,研究新型滚刷除尘、管道吸尘同步清扫方法。通过CFD仿真方法,建立机器人吸尘管道、清扫机构流场仿真模型,完成结构模型的清扫特性分析与结构优化仿真,以及实际清扫效果对比评价试验。试验结果表明:设计的清扫机器人能实现86.5%清扫效率,同时改善了运动制动能力。

基于改进RRT的清扫机器人全覆盖路径规划

针对钢筋轧制车间中大型非结构化环境下清扫机器人在全覆盖路径规划时所面临的算法运行成本高、避障性能差和区域覆盖率低等问题,提出了一种利用单元分解法分区覆盖和融合跳点搜索法的RRT区域转移的全覆盖路径规划算法。利用MCD(movement cell decomposition)算法实现自由区域覆盖,为了解决区域间路径规划时的避障问题,引入融合跳点搜索策略的RRT算法,通过增加节点扩展的导向性,使其更偏向目标区域进行搜索,并利用贪婪算法裁剪冗余点修正路径以及三次B样条曲线法平滑处理。通过仿真与实验验证了算法在不同环境下的可行性和有效性,相比于其他方法所规划的路径更短且大大降低了路径重复率,提高了机器人避障效率的同时实现了全区域路径覆盖。

基于本体的清扫机器人智能运维知识库构建

为了应对清扫机器人的复杂化趋势,降低清扫机器人的运维门槛,提出一种基于本体的清扫机器人智能运维知识库构建方法;通过形式化描述清扫机器人零部件的工作状态,构建清扫机器人运维本体;基于决策树制定运维方案语法规则,建立清扫机器人运维本体的规则体系;通过添加设备案例的实例数据,对清扫机器人运维本体进行推理与分析;以清扫机器人运维本体为基础,开发清扫机器人的在线推理应用。结果表明:运维本体推理的决策语义逻辑合理,基于本体的清扫机器人智能运维知识库构建方法具有一定可行性和有效性;所开发的清扫机器人在线推理应用为无人清扫作业提供了一种高效的知识服务手段。

物业用室内清扫机器人自主作业的改进螺旋回溯法

针对现有物业用室内清扫机器人清洁作业存在的覆盖率低、重复率高等问题,提出一种物业用室内清扫机器人自主作业的改进螺旋回溯法,通过先验地图提供的楼宇内部信息改善自主清扫效果,在保证全覆盖的同时降低重复率;改进螺旋回溯法包含全覆盖路径规划和避障,利用先验地图将待清扫区域划分为多个子区域,单个子区域内采取螺旋式遍历,基于回溯机制和回溯点筛选实现子区域衔接,子区域内按静态及随机障碍物避障策略实时避障,完成自主作业任务;在机器人操作系统中仿真验证改进螺旋回溯法,并利用物业用室内清扫机器人样机实物进行实际测试。结果表明:与基本回溯法相比,改进螺旋回溯法能使回溯点个数精简50%,有效降低重复率和缩短覆盖时间,避障策略能使物业用室内机器人灵活避障;改进螺旋回溯法生成轨迹简单易行,重复率低,可实现物业用室内清扫机器人的有效自主作业。

基于北斗通信和AI技术的光伏智能清扫机器人研究与应用

随着全球对可再生能源的关注度不断提高,太阳能光伏产业得到了快速发展。然而,光伏组件的表面污染问题对光伏电站的发电效率和寿命造成了严重影响。为解决这个问题,智能光伏清扫机器人成为一个备受关注的研究方向。文章介绍基于北斗通信和AI技术的光伏智能清扫机器人的理论依据,包括表面污染对光伏组件的影响、智能清扫机器人的工作原理和关键技术等。

基于腾讯云太阳能板清扫机器人监测系统设计

设计了一种基于腾讯云的太阳能板全自动清扫机器人运行状态监测系统,旨在通过stm32f407单片机对清扫机器人运行状态进行运算控制,并利用腾讯云实时上传数据信息,实现对光伏电站中清扫机器人工作状态的实时监控与数据分析。该平台不仅提高了光伏系统的发电效率和运维管理水平,还降低了人力成本,实现了智能化管理。

光伏板清扫机器人行走机构支撑架应力应变试验研究

通过采用静态应变仪对光伏板清扫机器人行走机构支撑架进行静态测试,在满载的基础上,同时考虑行走机构实际工作时可能产生变形的地方,所以在支撑架上选取4个点进行测试,得到相应的试验数据,再将其与有限元分析结果进行分析对比。结果显示,有限元分析结果与试验数据在整体上基本吻合,从而验证了设计的可靠性,为后续新型光伏板清扫机器人行走机构的优化设计打下基础。

智能清扫机器人在屋顶分布式光伏电站中的应用

随着国家“双碳”战略的实施,分布式光伏电站作为集中式光伏电站的有效补充应用形式得到了快速发展。由于分布式光伏电站多建于工厂、园区、车站等建筑的屋顶,在进行光伏组件清洗时面临清洗人员高处坠落风险大、清洗次数多等困难。以某屋顶分布式光伏电站为例,首先对传统人工清洗方式存在的问题进行分析,然后针对这些问题提出利用智能清扫机器人进行清扫的解决方案,并对智能清扫机器人实际应用效果进行验证。研究结果显示:采用智能清扫机器人清扫的光伏阵列的总发电量可提升21.2%,在该提升幅度下,对于5.324 MW的屋顶分布式光伏电站而言,使用智能清扫机器人清扫可比采用人工清洗方式清扫每月多提升63.74万kWh的发电量,每年增加的发电量收益为50.77万元,1~2年即可回收智能清扫机器人的初始投资成本。以期该研究结果为分布式光伏电站提升运维效率、降低运维成本提供参考。

双向移动光伏电站清扫机器人

以清扫机器人为研究对象,阐述一种双向行走的光伏电站清扫机器人的设计。该清扫机器人采用框架结构的轻量化设计,能实现2个垂直方向行走的切换,智能高效地完成光伏电站的清扫。清扫机器人行走的方向分别为清扫的行走方向和换位移动方向。清扫的行走方向是机器人在清扫时运行的方向,行走方式为多履带行走;换位移动方向为机器人在改变清扫位置时移动的方向,将清扫机器人从已清扫的位置移动到新的清扫位置,进行下一轮清扫工作,换位移动的行走方式采用履带行走。清扫采用螺旋结构的滚刷,刷毛清扫,完成清洁和灰尘引导,滚刷在清扫机器人双侧布置。双向行走的光伏电站清扫机器人机身安装有传感器,结合红外摄像头图像识别技术和5G通信功能,其可自主规划路线,自动清扫,也可在夜间安全高效地完成光伏电站的清扫工作。

基于惯性导航与立体视觉的风管清扫机器人同时定位与地图创建方法

风管清扫机器人是用于完成中央空调通风管道系统清扫工作的一种自动化设备,为提高其在庞大且封闭的未知通风管道网络中的自主导航能力,提出一种低成本的机器人同时定位与地图创建解决方案。该方案结合惯性测量单元的高速动态性能及双目立体视觉传感器良好的环境感知能力,通过采用Rao-Blackwellized粒子滤波方法融合两种传感器的测量信息,可以有效地抑制惯性传感器的漂移,快速地估计机器人三维的位置、姿态和速度,并且获取稳定的环境视觉路标信息,能够满足风管清扫机器人同时定位和地图创建的要求。同时,为确保视觉路标关联的鲁棒性,提出一种双向的基于几何相容性及路标视觉特征相结合的数据关联方法。试验结果证明所提的同时定位与地图创建方案和数据关联法的有效性。

落叶清扫机器人的研制

针对吸尘式清扫机器人耗能大的问题,设计了一种新型结构的落叶清扫机器人,介绍了机器人的结构设计及控制电路设计。该机器人的两个行走车轮分别由一个直流电机驱动,行走车轮与一个清扫毛刷通过链传动连接,实现了在街道上或花园里行走的同时进行清扫,并将落叶收集于一个容器内。在机器人上还安装了红外传感器,实现了机器人主动避障。测试结果证明,该机器人具有能耗低、可靠性好、操作方便等优点。

全方位移动清扫机器人控制技术的研究

研制出一种全方位移动清扫机器人 ,可实现大面积区域室内地面的清扫服务。结构开放性、模块通用性和反应快速性为原则 ,设计出一种适合于机器人服务的控制系统 ,提出了一种分级并行控制结构 ,阐述了硬件结构和软件流程 ,提出了电源管理和腔路转换两种节能措施 ,最后给出了现场试验结果。

清扫机器人路径规划的研究

定位和全覆盖是清扫机器人路径规划的最基本问题。研究了机器人在环境中的相对定位,并采用卡尔曼滤波进行滤波处理,减小误差。研究了基于生物激励神经网络的路径规划算法,通过仿真,发现在障碍物多的情况下重复率较高的问题。对算法进行了改进,提出了一种基于模板的生物激励神经网络的路径规划算法。通过仿真实验,发现算法在减少重复率方面是有效可行的。

输电线路悬垂绝缘子清扫机器人行为规划

为了提高悬垂绝缘子清扫机器人局部自主能力,提出了一种基于层次结构和有限状态机的行为规划方法。根据机器人的结构特点、环境特点和清扫作业特点,将机器人的行为分为基本行为和组合行为,给出了描述这些行为的方法,并利用有限状态机管理组合行为中的行为序列。引入了异常处理机制,以保证机器人的可靠运行。仿真和实验验证了行为规划方法的正确性和有效性,该方法可用于绝缘子清扫机器人的清扫作业行为规划。

高压绝缘子清扫机器人的动力学建模及分析

从支柱型绝缘子带电清扫机器人的振动问题中,提取出一类由柔性臂和刚性臂组成的系统,刚性臂和柔性臂之间采用垂直移动关节连接,构成了末端具有移动刚体的柔性臂系统.在假设模态法的基础上建立了系统的Lagrange动力学模型,建模过程考虑了重力对柔性臂振动的影响.根据模型分析了刚性臂全局运动与柔性臂柔性振动的相互影响,刚性臂的全局运动使柔性臂的振动频率降低,阻尼增加.应用该模型对绝缘子清扫机器人的振动进行了仿真.为优化清扫臂的全局运动,降低升降臂的振动提供了依据.

家禽养殖场自动清扫机器人设计

针对我国家禽养殖场清洁清扫强度大、清扫环境恶劣、劳动强度高和养殖员工对特殊气味不适应等难题,设计开发了家禽养殖场清扫机器人。采用清扫风扇和单片机控制系统相结合的方案,实现了机器人对家禽养殖场大型障碍物进行合理躲避并对废弃物进行清扫等功能。该机器人由移动部分、传感器和清扫3大部分构成,具有体积小、清扫效率高和造价低等优点,为我国家禽养殖业的自动清扫提供了技术支持。

基于改进导航圆算法的光伏阵列清扫机器人路径跟踪控制

为解决光伏阵列清扫机器人行进时易受组件间边框和光滑组件表面的影响,出现偏移原轨迹的问题,首先给出针对光伏阵列清扫机器人的运动学模型和超宽带定位系统,之后通过仿真分析原导航圆算法机器人调节距离较长的问题,提出一种基于改进导航圆算法的光伏阵列清扫机器人路径跟踪算法,对原导航圆算法的纠偏角重新修正,然后对修正后的纠偏角进行调节,直至机器人回到目标路径上。试验结果表明,该控制方法相对于原导航圆算法,调节距离缩减50%以上,有效地提升了调整效率。

基于分层代价地图的光伏电站清扫机器人导航方法

为更好地解决光伏电站清扫机器人工作时因缺少有效边界检测导致的跌落问题,并满足全覆盖清扫工作的需求,提出一种基于分层代价地图的导航方法。在传统分层代价地图的图层上,根据对光伏电站清扫机器人工作环境的分析,增加光伏阵列边界图层,建立清扫区域,使机器人工作空间约束在光伏阵列内;采用弓字形清扫路径和多点巡航清扫策略相结合的导航方法,实现清扫区域全遍历;同时引进第二轮清扫判断,去除阵列表面的残留污染物,提高了机器人的清扫效率。试验结果表明,所提出的导航方法解决了光伏电站清扫机器人工作时因缺少有效边界检测导致的跌落问题,并可以有效地完成全覆盖清扫工作。

一种室内清扫机器人路径规划算法

清扫机器人作为服务机器人领域中的一个新产品已成为人们家庭当中的重要一员,全覆盖路径规划问题是其重要技术之一.提出一种新的路径规划算法,该算法对室内环境进行栅格模型建模,生成一个无向完全图G,对图G采用深度优先搜索和广度优先搜索,并应用拓扑排序动态更新图G,生成最短全覆盖规划路径,最后用生成树来验证该算法的有效性和可行性.