光伏組件清潔機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及路徑規(guī)劃研究.pdf

1、隨著可再生能源的快速發(fā)展，光伏發(fā)電已然成為新能源利用的主要形式之一。實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電應(yīng)用的常見(jiàn)裝置是光伏組件，評(píng)價(jià)其性能的主要指標(biāo)是光電轉(zhuǎn)化效率。然而光伏組件的表面積塵現(xiàn)象是導(dǎo)致組件光電轉(zhuǎn)化效率降低的重要因素，并且有可能形成熱斑效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)直接造成組件的損毀。因此，減少或清除光伏組件表面的灰塵覆蓋是非常重要和必要的工作。
　　本文在分析了現(xiàn)有光伏組件除塵裝置的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的前期研究成果，設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)證了一種光伏組件清潔機(jī)器人的

2、主體結(jié)構(gòu)，并通過(guò)全覆蓋路徑規(guī)劃算法的研究為機(jī)器人控制提供依據(jù)。
　　首先，對(duì)清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)目標(biāo)和目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行分析，完成行走機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；并通過(guò)ANSYS對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，提出優(yōu)化目標(biāo)，完成改進(jìn)設(shè)計(jì)；同時(shí)通過(guò)構(gòu)建拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的最大輸出，應(yīng)用SolidWorks motion進(jìn)行仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)電機(jī)選型的合理性。
　　其次，通過(guò)分析機(jī)器人以及吸盤的受力狀態(tài)，總結(jié)出機(jī)器人不發(fā)生滑落、傾覆和

3、扭轉(zhuǎn)的吸盤設(shè)計(jì)條件，提供了吸盤設(shè)計(jì)依據(jù)；通過(guò)有限元分析對(duì)比光伏組件在承受GB/T9535中規(guī)定的機(jī)械載荷和機(jī)器人重力載荷這兩種工況下的變形和應(yīng)力，驗(yàn)證了吸盤設(shè)計(jì)的合理性。
　　再次，根據(jù)清潔機(jī)器人的工作環(huán)境和工作特點(diǎn)，確定了全覆蓋路徑規(guī)劃研究思路，通過(guò)柵格法構(gòu)建具有全局坐標(biāo)系的環(huán)境模型，通過(guò)分析建立了最優(yōu)路徑的數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計(jì)了兩種遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行求解，得到了全覆蓋路徑規(guī)劃算法，為機(jī)器人的控制提供依據(jù)。
　　最后，通過(guò)樣機(jī)