用於太陽能面板清掃機器人的定位裝置的製作方法

2024-04-12 03:47:05

本實用新型涉及清掃機器人領域，特別涉及一種太陽能面板清掃機器人使用的定位裝置。

背景技術：

在化石燃料日趨減少的情況下，作為一種新興的可再生能源的太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，近十年來，太陽能應用技術在世界各國都得到迅猛發展。太陽能面板是指利用半導體材料在光照條件下發生的光生伏特效應(photovoltaic)將太陽能直接轉換為電能的器件。有太陽光的地方就能發電，因此太陽能面板適用於從大型發電站到小型可攜式充電器等多種場合，近年來得到飛速發展。

太陽能面板的工作環境只能是戶外，影響其工作的最大問題並不是風雨雷電，而是常年累積的灰塵。太陽能面板上附著有灰塵或其它附著物，會影響面板板的透光率，阻礙光電效率，從而會嚴重影響面板直接獲取陽光的效率，降低面板的能量吸收和轉換效率，降低發電效率。現有技術的太陽能面板在使用中只能依靠人工定期完成清理工作，由於太陽能面板面積較大、大型電站同時使用的面板較多，而灰塵會反覆累積，需要反覆清洗；因此人力成本很高、清理效率低、清理效果較差。在很多場合，為了提高空間利用率，太陽能面板都是利用支架設置在高處，這就給清理工作帶來更大的難度和風險。很多太陽能面板的用戶為了降低清理成本只能選擇不清理，這樣只能被迫承擔灰塵導致的電能損耗。這樣，就需要有一個新的自動清理設備，對太陽能面板進行自動清理。

對此，業界開發出了一種新型的清掃機器人來進行太陽能面板的清潔，具體可參看中國專利申請201610836028.8號所揭示的相關內容。但隨著這種清掃機器人在實際中的不斷使用，業界也發現其需要進行新型功能的研發，來克服實際遇到的各種問題，

例如，對於清掃機器人在太陽能面板上的實時位置，地面上的工作人員是無法實時獲知的，由於實時位置的未知，故而也就無法監控到清掃機器人的實時工作狀態。由於太陽能面板通常都是會設置在高處，因此，即使清掃機器人發生故障，停止運行或者路線走偏，工作人員也無法及時得知。

因此，確有必要來開發一種新型的用於太陽能面板清掃機器人的定位裝置，來克服現有技術中的缺陷。

技術實現要素：

本實用新型的一個目的在於，提供一種用於太陽能面板清掃機器人的定位裝置，以解決現有清掃機器人不能實時定位，進而導致無法全面監控工作狀態的問題。

為解決上述問題，本實用新型提供一種用於太陽能面板清掃機器人的定位裝置，其中所述太陽能面板清掃機器人包括車體，其在至少一太陽能面板上行駛或駐留；每一太陽能面板為矩形，其邊緣處設有四條可識別邊框；每一太陽能面板上還設有彼此垂直的經線及緯線，所述經線及所述緯線形成一面板坐標系。所述定位裝置包括至少一影像採集單元、邊框識別單元、經緯線識別單元以及車體位置計算單元。其中所述影像採集單元用於實時獲取所述車體周圍的影像和/或圖片；所述邊框識別單元，連接至所述影像採集單元，用於根據所述影像和/或圖片及所述車體的行進方向識別所述車體周圍的邊框。所述經緯線識別單元，連接至所述影像採集單元；用於根據所述影像和/或圖片及所述邊框的位置，識別所述車體與所述邊框之間存在的經線數量及緯線數量。所述車體位置計算單元，連接至所述經緯線識別單元；用於根據所述車體與所述邊框之間的經線數量及緯線數量計算所述車體在所述太陽能面板上的坐標範圍。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述定位裝置還包括影像採集單元位置計算單元，連接至所述車體位置計算單元，用於根據所述車體的尺寸、所述車體在一太陽能面板上的坐標範圍及所述影像採集單元與所述車體的相對位置計算所述影像採集單元在該太陽能面板上的坐標範圍。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述定位裝置還包括車體中心點位置計算單元，連接至所述車體位置計算單元，用於根據所述車體的尺寸、所述車體在一太陽能面板上的坐標範圍計算所述車體中心點在該太陽能面板上的坐標範圍。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述定位裝置還包括GPS單元和面板判斷單元，其中所述GPS單元用於實時獲取所述車體的GPS定位位置，所述面板判斷單元，連接至所述GPS單元，用於根據所述車體的GPS定位位置及面板分布圖判斷所述車體所處太陽能面板的信息。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述定位裝置還包括無線通信單元，其無線連接至一伺服器；其中所述無線通信單元用於將所述車體周圍的影像無線發送至所述伺服器；和/或，將所述車體的定位數據發送至所述伺服器。其中，所述車體的定位數據包括但不限於所述車體所處太陽能面板的信息，和/或，所述車體在該太陽能面板上的坐標範圍，和/或，所述影像採集單元在該太陽能面板上的坐標範圍，和/或，所述車體中心點在該太陽能面板上的坐標範圍。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述定位裝置還包括存儲器，用於預存每一太陽能面板上的經線總數及緯線總數，和/或，所述車體的尺寸，和/或，所述影像採集單元與所述車體的相對位置，和/或，至少一面板分布圖。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述影像採集單元設置於所述車體頂部上方或所述車體的外側壁上；所述影像採集單元在水平方向的視野角度為0-360度。其中所述影像採集單元包括但不限於攝像頭或影像傳感器。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述定位裝置還包括安裝支架，其底部固定安裝至所述車體頂部；所述影像採集單元安裝至所述安裝支架頂部。

本實用新型優點在於，提供一種用於太陽能面板清掃機器人的定位裝置，其通過GPS單元以及識別其車體周圍的設置在所在太陽能面板上的經線和緯線，來確定自身車體在大面積太陽能面板區域中所在太陽能面板上的精確的區域位置，使得操作人員能夠實時獲知清掃機器人的實時位置。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例中清掃機器人位於太陽能面板上的示意圖；

圖2為本實用新型實施例中清掃機器人的定位裝置的邏輯結構圖；

圖3為本實用新型實施例中清掃機器人的整體外觀示意圖。

圖中部件編號如下：

100太陽能面板清掃機器人/清掃機器人/機器人，200太陽能面板，邊框210，經線211，緯線212，橋板300；

10車體，110安裝支架，11影像採集單元，邊框識別單元12、經緯線識別單元13、車體位置計算單元14、影像採集單元位置計算單元15、車體中心點位置計算單元16、GPS單元17、面板判斷單元18、無線通信單元19，存儲器20以及伺服器30。

具體實施方式

以下參考說明書附圖介紹本實用新型的優選實施例，證明本實用新型可以實施，所述實施例可以向本領域中的技術人員完整介紹本實用新型，使其技術內容更加清楚和便於理解。本實用新型可以通過許多不同形式的實施例來得以體現，本實用新型的保護範圍並非僅限於文中提到的實施例。

在附圖中，結構相同的部件以相同數字標號表示，各處結構或功能相似的組件以相似數字標號表示。附圖所示的每一部件的尺寸和厚度是任意示出的，本實用新型並沒有限定每個組件的尺寸和厚度。為了使圖示更清晰，附圖中有些地方適當誇大了部件的厚度。

本實用新型所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是附圖中的方向，只是用來解釋和說明本實用新型，而不是用來限定本實用新型的保護範圍。

當某些部件被描述為「在」另一部件「上」時，所述部件可以直接置於所述另一部件上；也可以存在一中間部件，所述部件置於所述中間部件上，且所述中間部件置於另一部件上。當一個部件被描述為「安裝至」或「連接至」另一部件時，二者可以理解為直接「安裝」或「連接」，或者一個部件通過一中間部件間接「安裝至」、或「連接至」另一個部件。

如圖1所示，本實用新型涉及的一個實施例提供了一種用於太陽能面板清掃機器人100（以下簡稱清掃機器人或機器人）的定位裝置，其中所述太陽能面板清掃機器人100包括車體10，在至少一太陽能面板200上行駛或駐留。而所述每一太陽能面板200為矩形，其邊緣處設有四條可識別邊框210；每一太陽能面板上設有彼此垂直的經線211及緯線212，所述經線211及所述緯線212形成一面板坐標系。而太陽能面板200，其通常都是多個拼接在一起，進而形成較大採光面積。在相鄰的兩個太陽能面板之間一般都設有至少一橋板300，用於連接兩個太陽能面板。

進一步的，請參閱圖2所示，其中所述定位裝置包括影像採集單元11、邊框識別單元12、經緯線識別單元13、車體位置計算單元14、影像採集單元位置計算單元15、車體中心點位置計算單元16、GPS單元17、面板判斷單元18、無線通信單元19以及存儲器20。

其中所述影像採集單元設置於所述車體頂部上方或所述車體的外側壁上。在一個具體實施例中，請參閱圖3所示，其中所述車體10頂部上設置有一安裝支架110，所述影像採集單元11安裝至所述安裝支架110頂部。其中所述影像採集單元11在水平方向的視野角度為0-360度。所述影像採集單元包括但不限於攝像頭或影像傳感器。

所述影像採集單元11，用於實時獲取所述車體周圍的影像和/或圖片。所述邊框識別單元12，連接至所述影像採集單元11；用於根據所述影像和/或圖片及所述車體的行進方向識別所述車體周圍的邊框。所述經緯線識別單元13，連接至所述影像採集單元11；用於根據所述影像和/或圖片及所述邊框的位置識別所述車體10與所述邊框210之間存在的經線數量及緯線數量。

具體的，在一個具體實施方式中，所述影像採集單元11、所述邊框識別單元12以及所述經緯線識別單元13之間的配合，其為所述影像採集單元11採集到的車體四周的圖片或是影像，能夠明確顯示所述車體所處太陽能面板的4周邊框。所述邊框識別單元12識別四面邊框後，所述經緯線識別單元13則會以各識別出的邊框為界，識別車體四周到其對應邊框之間的經緯線數量，進而實現定位。

但在有些情況下，由於太陽能面板面積較大，所述車體在所處太陽能面板上的位置，使得所述影像採集單元11獲得的車體四周的圖片或是影像，不能明確顯示所述車體所處太陽能面板的4周邊框，可能只有相鄰的2處邊框或是3處邊框。這時所述邊框識別單元12在識別相鄰交接的兩邊框後，所述經緯線識別單元13即可以以識別出的兩相鄰交接邊框為界，識別所述車體10相應的兩邊到這識別出的兩邊框之間的經緯線數量，進而實現定位。

也就是說，對於所述車體在其所處太陽能面板上的定位而言，是需要先識別出所處太陽能面板的邊框，並以識別出的邊框作為基準或是界限，然後在進行識別出的邊框與車體之間的經緯線的識別，從而實現在所處太陽能面板上，由其經緯線形成的面板坐標系中的定位。其中作為定位基準或是定位界限的太陽能面板的邊框數量，也並不一定需要識別出四周全部的邊框，即4個邊框，只要識別出相鄰兩交接的兩個邊框，即可進行後續的經緯線識別定位。

所述車體位置計算單元14，連接至所述經緯線識別單元13；用於根據所述車體與所述邊框之間的經線數量及緯線數量計算所述車體在所述太陽能面板上的坐標範圍。所述影像採集單元位置計算單元15，連接至所述車體位置計算單元14，用於根據所述車體的尺寸、所述車體在一太陽能面板上的坐標範圍及所述影像採集單元11與所述車體的相對位置，計算所述影像採集單元11在該太陽能面板上的坐標範圍。

所述車體中心點位置計算單元16，連接至所述車體位置計算單元14，用於根據所述車體的尺寸、所述車體在一太陽能面板上的坐標範圍計算所述車體中心點在該太陽能面板上的坐標範圍。所述GPS單元17，用於實時獲取所述車體的GPS定位位置。所述面板判斷單元18，連接至所述GPS單元17，用於根據所述車體的GPS定位位置及面板分布圖判斷所述車體所處太陽能面板的信息。

所述無線通信單元19，無線連接至一伺服器30。所述無線通信單元用於將所述車體周圍的影像無線發送至所述伺服器30；和/或，將所述車體的定位數據發送至所述伺服器30。其中，所述車體的定位數據包括但不限於所述車體所處太陽能面板的信息、所述車體在該太陽能面板上的坐標範圍、所述影像採集單元在該太陽能面板上的坐標範圍、所述車體中心點在該太陽能面板上的坐標範圍等等信息中的至少一種信息。其中所述無線通訊單元19，優選為WIFI單元。

進一步的，所述存儲器20，用於預存每一太陽能面板上的經線總數及緯線總數、所述車體的尺寸、所述影像採集單元與所述車體的相對位置以及至少一太陽能面板分布圖。

本實用新型提供的一種用於太陽能面板清掃機器人的定位裝置，其通過GPS以及識別其車體周圍的設置在所在太陽能面板上的經線和緯線，來確定自身車體在大面積太陽能面板區域中所在太陽能面板上的精確的區域位置，使得操作人員能夠實時獲知清掃機器人的實時位置。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。