1. 研究目的与意义（文献综述）

如今，能源问题是各国热衷考虑的重要议题，尽快开发利用新能源是各国放眼 未来而形成的共识。我国近些年国民经济高速发展，消耗了巨量的化石能源。化石能源使用过程中不可避免地会造成大量废料废气的排放，这对我国的生态环境造成了深重的伤害，连日的雾霾已让人深恶痛绝。我国对能源结构的转型升级需求已非常迫切。太阳能是一种很有开发前景的新能源，它几乎取之不尽用之不竭，各国都开始利用光伏发电板将太阳能转化为电能。继续大力发展太阳能光伏发电是各国未来新能源开发利用的趋势。

太阳能发电站常年暴露于室外，很多发电站又处在干旱缺水风沙大的地区，电池板的表面很容易积聚灰尘和杂物。太阳能电池板表面是钢化玻璃，钢化玻璃下方直接粘连着电池片，电池片就是光伏发电的主体。钢化玻璃既要保护电池片免受擦碰损伤，有要有足够的透光度以使太阳光能透过而作用于电池片上。显然，当太阳能电池板表面的积灰不能及时被清除，电池片的发电效率就会受到明显的影响。光伏发电是一种依靠太阳光进行发电的能源形式，其最 主要的发电部件是太阳电池板 ，所以太阳电池板的质量和成 本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳电池板的理论发电效率为25％，实际为 23％；而受污染后发电效率降为 17％～18％。

有研究显示，在沙漠地区，太阳能电池板阵列连续积灰6天后，发电功率降低17%;在我国黄淮地区，太阳能电池板阵列连续积灰20天，发电功率将会降低24%。因此电池板的清洁程度对发电效率和效益影响非常之大， 解决清洗问题势在必行。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 本课题所设计的主要内容

（1）清洗装置的主要技术参数

清洗装置的参数直接影响着去尘效率，本次设计的太阳能电池板清洗装置参考机器人Ecoppia E4进行设计，主要技术参数包括导轨的长度，宽度及运动特性，清洗小车的速度，自重及导轨的重量，支撑架所受力矩等。

主要设计参数如下：

●导轨长度：取决于电池板横向安装宽度，大于其宽度500mm

●导轨宽度：等同于一块电池板纵向宽度。（以下称单位宽度）

●小车进给速度：5s/m

●导轨运动:间歇式运动，每5s移动一个 单位宽度

（2）支撑机构的设计

该清洗装置的支撑结构分为两部分。一部分为总支撑结构。位于电池板背侧并垂直于地面，起支撑整个结构的作用（若整体结构过重，可在电池板两侧均设置相同结构的支撑装置）另一部分为导轨，俯视图成矩形，用于支撑清洗小车。

（3）传动装置的设计

该装置实现纵向及横向的双轴直线运动，均用直线导轨实现。如图1

（4）清洗小车的设计

清洗小车有了两个轴向的运动空间，可以覆盖一排电池板阵列的表面。清洗小车的清洗装置是4个软毛刷，呈2*2分布。工作时，软毛刷在电机的带动下快速旋转，毛刷离电池板表面的高度经预先调定，达到掸掠电池板表面时力度适当。这样旋转着的毛刷就在无水的状态下刷去浮尘。

2.2 本课题所设计拟采用的技术方案

该清洗装置主体包括两根纵向的平行支架、两根横向的平行支架、清洗小车、总支撑架、若干直线导轨及其连接件等。清洗小车在纵向平行支架上上下运行，而纵向支架可以沿着电池板阵列左右平移。如此，清洗小车有了两个轴向的运动空间，可以覆盖一排电池板阵列的表面。工作时，软毛刷在电机的带动下快速旋转，毛刷离电池板表面的高度经预先调定，达到掸掠电池板表面时力度适当。而纵向支架实际上是清洗小车的轨道，小车沿着轨道从上到下工作一遍，便完成了对一列电池板的清洗，之后轨道运动至相邻的一列电池板上方，小车再次上下运行，如此遍历直至清洗覆盖完全。

3. 研究计划与安排

第1－2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，完成开题报告；

第3－4周：完成外文翻译，并对其及开题报告进行整理修改；

第5－7周：拟定总体设计方案；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 白恺，李智，宗瑾，等.积灰对光伏组件发电性能影响的研究[J] 电网与清洁能
源,2014,30(1):102-108
[2] 居发礼，积灰对光伏发电工程的影响研究[D]:[硕士学位论文].重庆重庆大学,2010
[3] 徐磊，马子瑞天津文化中心光伏系统电池板清洁与维护研究[J].建筑电气,2013.32(2)-24-28
[4] KAWAMOTO H,MIWA T.Mitigation of lunar dust adhered to mechanical parts of
equipment used fiou lunar exploration[J]Joumal of Electrostatics2011,69:365-369
[5] LIU G,MARSHALL JSEfect of particle adhcsion and interactions on motion by
travcling waves on an clectric cautain[J] Joumal of Elctrostatics201 0,68 179- 189
[6] 同传德，何高法，张杰，等.基于行波电帘的太阳能电池板微尘自清洁研究[J].河
北科技大学学报2013.34(2):97-101
[71JOSEPH L JONES.Robots at the 1ipping Point- The Road to the iRobotRoomba[J],IEEE Robotics amp; Automation Magazinc,2006 13( 1)
[8] 马光仿生机器人的研究进展[J] 机器人,2001.23(5):463-465
[9] 刘静，赵晓光，译民股式机器人的研究综述[] 机器人,2006.28(1):81-88
[10] 宋孟军多运动模式腿轮移动机器人的运动学分析与研究[D]:[博士学位论文] 天
津河北工业大学,2012
[11] 朱磊磊，陈军，轮式移动机器人研究综述[] 机床与液压,2009.37(8) 243-247
[12]包玉移动机器人控制系统设计及算法研究[D]:[硕士学住论文].南京:南京理工大
学,2014
[13]马勤勇两轮差速驱动移动机器人运动模型研究[D]:[硕士学位论文].重庆重庆大
学,2013

[14]企立刚自动割草机器人的研制[D]:[硕士学位论文] 大连大连理工大学,2006
[15]朱世强，刘瑜，庞作伟，等.自主吸尘机器人的研究现状[J].机器人，2004. 26( 6 ) 569- 574
[16] 钱恐清洁机器人系统设计与智能避障问题的研究[D] [硕士学位论文] 武汉华中科技大学，2007