本發(fā)明涉及光伏板清掃，尤其涉及一種分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法。

背景技術(shù)：

1、對于光伏板的清掃工作，目前采取的清掃方式主要有人工或者人工+機器人輔助的方式，其中，人工清掃成本高、效果難以保障，而市場上主流的清掃機器人則對場站的環(huán)境要求高，很難適應(yīng)沙丘、山區(qū)等復(fù)雜地形的光伏場站。特別是針對一些農(nóng)光互補場站，其光伏面板采用平單軸架高方式，當(dāng)前市面上的清掃機器人均無法快速進(jìn)行部署和作業(yè)，難以滿足生產(chǎn)要求。

2、另外，當(dāng)前市面上已出現(xiàn)的光伏清掃機器人，多采用固定長度設(shè)計，部署難度大，施工成本較高。而需要清理的光伏面板，很多都是雙排甚至多排光伏面板并排排列而成，其總體長度不一定固定，對于這樣雙排甚至多排光伏面板并排排列的場站，現(xiàn)有的光伏清掃機器人中的一些只能適應(yīng)與自身長度相匹配的光伏面板來進(jìn)行清理，還有一些則需要額外多次調(diào)整清掃路線，無法快速進(jìn)行作業(yè)清掃。

3、基于上述情況，可以采用分體式的清掃機器人來對光伏板進(jìn)行清掃工作，但是分體式的清掃機器人需要保證兩個分體之間的路徑同步，鑒于此，如何在兩個分體產(chǎn)生偏移的情況下，保證其同步，是本技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，通過定位算法以及路徑跟隨算法來對掛車和主體車進(jìn)行定位以及路徑跟隨，使兩者保持同步。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，包括定位算法以及路徑跟隨算法，所述定位算法用于確定掛車和主體車的相對位置和角度，所述路徑跟隨算法用于在獲取位置信息后，通過路徑跟隨算法控制車體沿光伏板上預(yù)定路徑行駛。

4、在一些實施例中，所述定位算法包括：已知掛車在大地坐標(biāo)系的位置，以及三個拉繩位移傳感器測得的長度值，根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，即可得到主體車相對于掛車的橫向相對偏移量、相對偏移角度以及縱向偏移量。

5、在一些實施例中，所述定位算法的公式包括：

6、

7、其中，h為主體車相對于掛車的縱向偏移量，θ為主體車相對于掛車的相對偏移角度，δx為主體車相對于掛車的橫向相對偏移量；d1，d2代表兩車的寬度，l1，l2，l3代表三個拉繩位移傳感器測得的長度值。

8、在一些實施例中，所述路徑跟隨算法包括：建立動力學(xué)模型，計算清掃車的狀態(tài)，通過全反饋線性二次型調(diào)節(jié)器lqr獲取最優(yōu)增益，建立性能函數(shù)并使其取得極小值，即可實現(xiàn)路徑跟隨的最優(yōu)控制。

9、在一些實施例中，所述建立動力學(xué)模型的公式包括：

10、

11、其中，為輸入量，vk分別為主體車上側(cè)履帶線速度，主體車下側(cè)履帶線速度，掛車履帶線速度；η＝[x?yθxk]t為狀態(tài)量，x,y,θ,xk分別為主體車在大地坐標(biāo)系下的x/y方向坐標(biāo)，航向角，以及主體車相對于掛車在x方向的偏移量；fl,fr為主體車兩側(cè)履帶滑移率，通過實車實驗校準(zhǔn)獲得。

12、在一些實施例中，所述計算清掃車的狀態(tài)的公式包括：

13、

14、在一些實施例中，所述通過全反饋線性二次型調(diào)節(jié)器lqr獲取最優(yōu)增益，建立性能函數(shù)并使其取得極小值，即可實現(xiàn)路徑跟隨的最優(yōu)控制具體包括：

15、建立輸入和輸出的關(guān)系為：u＝-kη；其中，k為調(diào)節(jié)器增益；

16、通過全反饋線性二次型調(diào)節(jié)器lqr獲取最優(yōu)增益，建立性能函數(shù)并使其取得極小值：其中，q和r分別是半正定和正定的權(quán)重矩陣，q為權(quán)重項，r為懲罰項，根據(jù)實車測試，通過調(diào)整q和r的取值獲得最優(yōu)的k矩陣，即可實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制。

17、在一些實施例中，所述掛車和所述主體車之間通過柔性線纜連接，所述柔性線纜的一端固定在所述掛車上，所述柔性線纜的另一端連接在絞盤上，所述絞盤通過絞盤安裝架設(shè)置在所述主體車上，所述絞盤的一側(cè)設(shè)置有渦輪，所述絞盤安裝架一側(cè)設(shè)置有絞盤驅(qū)動電機，所述絞盤驅(qū)動電機的輸出端連接有渦桿，所述渦輪與所述渦桿相嚙合。

18、在一些實施例中，所述掛車包括第一行走組件；所述主體車包括第二行走組件和第三行走組件；其中，所述第一行走組件包括第一履帶行走機構(gòu)，第一履帶行走機構(gòu)包括掛車履帶；所述第二行走組件包括第二履帶行走機構(gòu)，第二履帶行走機構(gòu)包括主體車上側(cè)履帶；所述第三行走組件包括第三履帶行走機構(gòu)，第三履帶行走機構(gòu)包括主體車下側(cè)履帶。

19、在一些實施例中，所述主體車內(nèi)部設(shè)置三個拉繩位移傳感器，用做主體車和掛車之間的定位糾偏；對于拉繩位移傳感器，所述主體車其中一側(cè)安裝兩個，另外一側(cè)安裝一個，引線由車頭出來，與掛車連接，整體呈n字交叉狀。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：提供了一種分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，通過定位算法以及路徑跟隨算法來對掛車和主體車進(jìn)行定位以及路徑跟隨，使兩者保持同步。

21、另外，本發(fā)明提供的分體式光伏板清掃機器人分為掛車和主體車，使掛車懸掛在光伏板頂端，主體車則在光伏板上進(jìn)行行走清掃，掛車和主體車兩者之間通過柔性線纜相連，通過絞盤對柔性線纜進(jìn)行收放，即可調(diào)整掛車和主體車之間的距離，這樣一來，即可適應(yīng)不同拼接長度的光伏板，在拼接后的光伏板較長時，調(diào)整掛車和主體車之間的距離，即可對原本清掃不到的光伏板長度處進(jìn)行清掃，提升清掃機器人對不同長度光伏板的適應(yīng)性；且相較于現(xiàn)有清掃機器人每次更換不同長度光伏板的使用場景，就需要額外多次調(diào)整清掃路線的缺點，本發(fā)明實施例提供的分體式光伏板清掃機器人只需通過絞盤調(diào)整柔性線纜的長度，即可使清掃機器人清理到原本清理不到的位置，可以快速進(jìn)行作業(yè)清掃。

技術(shù)特征：

1.一種分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，其特征在于，包括定位算法以及路徑跟隨算法，所述定位算法用于確定掛車和主體車的相對位置和角度，所述路徑跟隨算法用于在獲取位置信息后，通過路徑跟隨算法控制車體沿光伏板上預(yù)定路徑行駛。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，其特征在于，所述定位算法包括：已知掛車在大地坐標(biāo)系的位置，以及三個拉繩位移傳感器測得的長度值，根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，即可得到主體車相對于掛車的橫向相對偏移量、相對偏移角度以及縱向偏移量。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，其特征在于，所述定位算法的公式包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，其特征在于，所述路徑跟隨算法包括：建立動力學(xué)模型，計算清掃車的狀態(tài)，通過全反饋線性二次型調(diào)節(jié)器lqr獲取最優(yōu)增益，建立性能函數(shù)并使其取得極小值，即可實現(xiàn)路徑跟隨的最優(yōu)控制。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，其特征在于，所述建立動力學(xué)模型的公式包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，其特征在于，所述計算清掃車的狀態(tài)的公式包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，其特征在于，所述通過全反饋線性二次型調(diào)節(jié)器lqr獲取最優(yōu)增益，建立性能函數(shù)并使其取得極小值，即可實現(xiàn)路徑跟隨的最優(yōu)控制具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，其特征在于，所述掛車和所述主體車之間通過柔性線纜連接，所述柔性線纜的一端固定在所述掛車上，所述柔性線纜的另一端連接在絞盤上，所述絞盤通過絞盤安裝架設(shè)置在所述主體車上，所述絞盤的一側(cè)設(shè)置有渦輪，所述絞盤安裝架一側(cè)設(shè)置有絞盤驅(qū)動電機，所述絞盤驅(qū)動電機的輸出端連接有渦桿，所述渦輪與所述渦桿相嚙合。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，其特征在于，所述掛車包括第一行走組件；所述主體車包括第二行走組件和第三行走組件；其中，所述第一行走組件包括第一履帶行走機構(gòu)，第一履帶行走機構(gòu)包括掛車履帶；所述第二行走組件包括第二履帶行走機構(gòu)，第二履帶行走機構(gòu)包括主體車上側(cè)履帶；所述第三行走組件包括第三履帶行走機構(gòu)，第三履帶行走機構(gòu)包括主體車下側(cè)履帶。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，其特征在于，所述主體車內(nèi)部設(shè)置三個拉繩位移傳感器，用做主體車和掛車之間的定位糾偏；對于拉繩位移傳感器，所述主體車其中一側(cè)安裝兩個，另外一側(cè)安裝一個，引線由車頭出來，與掛車連接，整體呈n字交叉狀。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法，該分體式光伏板清掃機器人的軌跡糾偏控制算法包括定位算法以及路徑跟隨算法，所述定位算法用于確定掛車和主體車的相對位置和角度，所述路徑跟隨算法用于在獲取位置信息后，通過路徑跟隨算法控制車體沿光伏板上預(yù)定路徑行駛。本發(fā)明通過定位算法以及路徑跟隨算法來對掛車和主體車進(jìn)行定位以及路徑跟隨，使兩者保持同步。

技術(shù)研發(fā)人員：黃曉宏,李少澤,李強,謝海龍,潘彥霖,段丹,熊敏,陳剛
受保護的技術(shù)使用者：智信能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26