太陽(yáng)能電池板智能清潔系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】：太陽(yáng)能發(fā)電是緩解能源危機(jī)的有效途徑之一,對(duì)人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。太陽(yáng)能電池板表面的灰塵覆蓋嚴(yán)重影響發(fā)電效率,會(huì)帶來(lái)巨額的經(jīng)濟(jì)損失,因此電池板的定期清潔維護(hù)是非常必要的。目前,電池板清潔維護(hù)以人工擦拭和清水沖洗為主,清潔的難度較大,成本較高。針對(duì)上述問(wèn)題,本課題組設(shè)計(jì)了一種智能清潔機(jī)器人,該機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能電站電池板陣列的自動(dòng)清掃。本文主要探討了清掃路徑規(guī)劃問(wèn)題,并給出了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。首先,分析了智能清潔機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu),并根據(jù)要求進(jìn)行控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),包括搭建基于PC104+總線(xiàn)的控制平臺(tái),設(shè)計(jì)紅外感知模塊,選擇行走和清掃的控制電機(jī)以及系統(tǒng)供電電源。然后,提出了按分區(qū)、分塊的方法建立太陽(yáng)能電池板陣列的地圖,并依次規(guī)劃單塊太陽(yáng)能電池板、單排太陽(yáng)能電池板陣列和多排太陽(yáng)能電池板陣列的清掃路徑。最后,根據(jù)系統(tǒng)硬件和清掃路徑,完成了控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),重點(diǎn)分析了位置信息獲取、模擬量采集、行走控制、自動(dòng)和定時(shí)清掃功能的軟件實(shí)現(xiàn)問(wèn)題,同時(shí)開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)的人機(jī)交互界面。在上述設(shè)計(jì)分析的基礎(chǔ)上,完成了智能清潔機(jī)器人樣機(jī)的制作,并進(jìn)行多組調(diào)試實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明制作的樣機(jī)可以滿(mǎn)足課題的設(shè)計(jì)要求。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池板 智能清潔系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 清掃路徑 軟件設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景與意義10-11
• 1.2 太陽(yáng)能電池板的主要清潔方法11
• 1.3 太陽(yáng)能電池板清潔機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.4 清潔機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)14-15
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容15-16
• 第二章 太陽(yáng)能電池板智能清潔系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)16-37
• 2.1 設(shè)計(jì)要求與詳細(xì)功能16-17
• 2.1.1 設(shè)計(jì)要求16
• 2.1.2 詳細(xì)功能16-17
• 2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)17-20
• 2.2.1 機(jī)械本體17-18
• 2.2.2 履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析18-20
• 2.3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)20-36
• 2.3.1 核心控制部分21-26
• 2.3.2 行走驅(qū)動(dòng)部分26-27
• 2.3.3 清掃控制部分27-29
• 2.3.4 感知部分29-34
• 2.3.5 電源部分34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 太陽(yáng)能電池板智能清潔系統(tǒng)路徑規(guī)劃37-50
• 3.1 路徑規(guī)劃37
• 3.2 太陽(yáng)能電池板陣列的環(huán)境地圖37-40
• 3.2.1 單塊太陽(yáng)能電池板的分區(qū)37-38
• 3.2.2 太陽(yáng)能電池板陣列的排列與分塊38-39
• 3.2.3 分區(qū)和分塊編碼的設(shè)置39-40
• 3.3 單塊太陽(yáng)能電池板的清掃路徑規(guī)劃40-44
• 3.3.1 隨機(jī)路徑41
• 3.3.2 螺旋式路徑41-42
• 3.3.3 折返式路徑42-44
• 3.4 太陽(yáng)能電池板陣列的清掃路徑規(guī)劃44-49
• 3.4.1 單排太陽(yáng)能電池板陣列的清掃路徑45-46
• 3.4.2 多排太陽(yáng)能電池板陣列的清掃路徑46-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 太陽(yáng)能電池板智能清潔系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)50-72
• 4.1 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的使用50
• 4.2 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)50-51
• 4.3 硬件初始化51-53
• 4.4 位置信息獲取程序53-56
• 4.4.1 地址碼設(shè)定53-55
• 4.4.2 位置信息讀取55-56
• 4.5 模擬量采集程序56-58
• 4.6 行走控制程序58-66
• 4.6.1 直線(xiàn)清掃控制58-63
• 4.6.2 轉(zhuǎn)彎控制63-65
• 4.6.3 越障控制65-66
• 4.7 自動(dòng)清掃程序66-67
• 4.8 定時(shí)清掃程序67-68
• 4.9 人機(jī)界面設(shè)計(jì)68-71
• 4.9.1 自動(dòng)清掃設(shè)置界面69-70
• 4.9.2 電機(jī)調(diào)試界面70-71
• 4.9.3 傳感模塊調(diào)試界面71
• 4.10 本章小結(jié)71-72
• 第五章 系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)72-77
• 5.1 單步動(dòng)作調(diào)試72-73
• 5.2 自主行走實(shí)驗(yàn)73-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 工作總結(jié)77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開(kāi)發(fā)表的論著、論文83-84
• 致謝84-85

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