光伏組件清潔機器人行走機構設計及路徑規(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。實現(xiàn)光伏發(fā)電應用的常見裝置是光伏組件，評價其性能的主要指標是光電轉化效率。然而光伏組件的表面積塵現(xiàn)象是導致組件光電轉化效率降低的重要因素，并且有可能形成熱斑效應，嚴重時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上，結合實驗室的前期研究成果，設計、制造和驗證了一種光伏組件清潔機器人的

2、主體結構，并通過全覆蓋路徑規(guī)劃算法的研究為機器人控制提供依據(jù)。
　　首先，對清潔機器人的設計目標和目標參數(shù)進行分析，完成行走機構的基礎結構設計；并通過ANSYS對結構進行有限元分析，提出優(yōu)化目標，完成改進設計；同時通過構建拉格朗日動力學方程，計算機構各運動關節(jié)的最大輸出，應用SolidWorks motion進行仿真驗證，驗證了機構電機選型的合理性。
　　其次，通過分析機器人以及吸盤的受力狀態(tài)，總結出機器人不發(fā)生滑落、傾覆和

3、扭轉的吸盤設計條件，提供了吸盤設計依據(jù)；通過有限元分析對比光伏組件在承受GB/T9535中規(guī)定的機械載荷和機器人重力載荷這兩種工況下的變形和應力，驗證了吸盤設計的合理性。
　　再次，根據(jù)清潔機器人的工作環(huán)境和工作特點，確定了全覆蓋路徑規(guī)劃研究思路，通過柵格法構建具有全局坐標系的環(huán)境模型，通過分析建立了最優(yōu)路徑的數(shù)學模型，并設計了兩種遺傳算法對模型進行求解，得到了全覆蓋路徑規(guī)劃算法，為機器人的控制提供依據(jù)。
　　最后，通過樣機