光伏电池板阵列清洁机器人关键技术研究

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1、分类号：TP242密级：公开UDC：621编号：201421202005河北工业大学硕士学位论文光伏电池板阵列清洁机器人关键技术研究论文作者：杨东宇学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：孙立新职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMMechanicalEngineeringKEYTECHNIQUESOFPHOTOVOLTAIC(PV)PANELARRAYSCLEANINGROBOTSbyYangDongyuSupervisor:Prof.S

2、unLixinFebruary2017原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容

3、的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要光伏电池板是将太阳能转变为电能的核心部件，光电转换效率是其最重要的性能指标。然而，多种因素都会严重影响其的光电转换效率。光伏电池板多安装在多尘少雨的荒漠地带，其表面会大量的灰尘积累，严重影响光电转换效率。灰尘的长期积累甚至还会损坏电池板，使其烧毁，造成不可逆的破坏。因而，必须减少和清除其表面的灰尘及其他杂物。本文分析了光伏电池板的特点、灰尘效应对它的影响，以

4、及灰尘颗粒的受力情况，设计了一种光伏电池板清洁机器人。该机器人可通过刷、扫等动作完成对光伏组件表面灰尘的清洁，且具有无水、无清洁剂、低耗能和无二次污染等特点，非常适用于荒漠地区的大型光伏组件阵列。实验结果表明：该机器人设计合理，动作准确可靠，技术可行，清洁效果良好，具有较强的应用推广价值。首先，结合文献资料，总结理想清洁机器人应具有的基本技术特点。进而分析了光伏组件表面灰尘颗粒的受力情况，以及清洁刷毛的相关分析。确定了清洁机器人的清洁方式，并根据实际工作环境，确定了总体方案，利用Solidworks，设计了一台滚刷旋转式无水清洁机器人，该机器人包括行走部分、清洁部分和控

5、制部分。为验证和提高关键零部件的刚度、强度和轻量化的要求，使用ANSYSWorkbench有限元分析软件对清洁机器人的关键零部件进行静力学分析并优化改进。根据运动部分的动作和清洁部分控制要求，使用Adams对清洁机器人进行动力学仿真，在此的基础上，以PLC为控制核心，进行控制系统设计和控制流程设计。保证光伏电池板阵列清洁过程的平稳、可靠。最后，对清洁机器人样机进行运行测试，对比分析清洁效果，结果表明样机运行平稳，清洁效果良好，清洁率可达99%，能够满足预期的设计要求，具有良好的应用推广价值。关键词：光伏电池板阵列，清洁机器人，灰尘效应，有限元分析，控制系统IABSTRA

6、CTPhotovoltaic(pv)panelisthekeycomponentofthetransformationsolarenergyintoelectricity,andthephotoelectricconversionefficiencyisthemostimportantperformancemetrics.However，therearemanyfactorsaffectingperformancemetrics.PVpanelisalwaysinstalledinthedroughtandlittlerainregionwithdustaccumula

7、tion，whichseriouslyaffectsthephotoelectricconversionefficiency.Long-termaccumulationofdustcanevendamagepanels,makingitsburningandcausingirreversibledamage.Therefore,itisnecessarytoreducedandcleanupdustandothersundryonthesurfaceofpanels.Thispaperanalysesthecharacteristicso