太阳能电池板清洗机器人设计与研究

摘 要“太阳能电池板清洗机器人”能够解决多地形下的太阳能电池板的清洗问题，通过采用一体化模式，将机械臂与车体完美结合，外置的太阳能电池板为机器人提供清洁能源，机器人的工作时间得到增强；采用自动化控制系统实现了自行运作，节省了人力；采用履带和轮胎两种方式行走，可适用多种复杂地形。此外，还具备防暴、抗压、防水等功能。

【关键词】自动化程度高 多地形作业 低耗能

近年来，随着国家对新能源的大力开发及应用，太阳能光伏发电产业迅速发展。随之而来对太阳能电池板的清洗就成了一大难题，解决太阳能电池板的清洁问题日益迫切。于是 “太阳能电池板清洁机器人”应运而生，其主要解决在平地、山地、沙漠等地形下太阳能电池板的清洁问题。根据统计，太阳能电池板在没有及时清洗的情况下，由于表面灰尘的积累导致发电量降低7%-35%，从而降低整个发电厂的经济效益；采区手动清理会消耗大量人力、物力、财力和时间。此款机器人具有成本造价低、续航时间长，可以大幅度解放劳动力、减少企业开支、增加发电量、提高光伏电厂的经济效益等优点。

1 发展背景

在节能环保政策的驱动下，新能源的研发及相关产业迅速崛起。在这一背景下，大同市不止在加快推进煤电一体化项目，还抓住国家能源局批复的大同市采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地的机会，大力推动光伏发电、风力发电和生物质能、抽水蓄能电站等能源项目建设。灵丘县生态治理的100万千瓦光伏项目，浑源、天镇光伏扶贫项目正加速推进。天镇光伏、晋能阳高项目，阿特斯阳高常规光伏项目进程不断加速。预计至2020年，全市的光伏产业扶贫、常规光伏项目总装机容量可以增加到300万千瓦。因为太阳能电池板受到环境的影响致使清洁度下降，发电率降低7%―35%，但目前国内市场并没有适用于清洁太阳能电池板的清洗机器人。针对这一现状，项目组研发了一款专门用于清洁太阳能电池板的智能机器人，此款机器人可用于平地、山地和沙漠等地域。

2 产品介绍

2.1 模型图（如图1）

2.2 车体基本情况

如表1。

2.3 一台样机所需成本

如表2。

3 研究计划

（1）进一步制定详尽的研究工作计划和课题实施方案；对已建立的数学模型进行分析其运动学和动力学特性；

（2）第一阶段仿真实验，机器人的感觉运动系统设计，信号传输系统的基于无线基站器件的物理实验；

（3）第二阶段机器人原理样机的研制，物理机器人测试，机器人的感觉运动系统设计的完善；

（4）第三阶段信号传输系统的基于无线基站器件的物理实现，机器人改进样机的研制。

4 市场

4.1 市场需求规模。

大同市规划从2015-2017年，在三年的时间于左县区新荣区和南郊区的十三个乡镇，1687.8平方公里采煤沉陷区范围内，建成3000000千瓦光伏发电项目。而对这些太阳能电池板的清洁就成了一个大难题，如果是依靠人工白天作业不仅会影响发电效率还会浪费水，而且人工费也是一笔不小的开销。目前国内还没有成熟的清洁太阳能电池板的机器人，仅仅对于大同市而言太阳能电池板清洁机器人市场前景就不小。按照每平方千米2台机器人，那么大同市的需求量就是3376台，由此可见太阳能电池板清洁机器人的市场需求规模很大。

4.2 未来的发展趋势

近年来，我国西部地区大力发展光伏发电，但是随着集中式光伏电站的大规模建设，一些问题已经有所显现。部分地区用电量低，已经无法完全消纳这些电量，并且受到电力系统接纳能力限制，发电厂的大规模发展也因此受限。因此，国家鼓励东、中部地区发展分布式发电，鼓励自发自用，这将成就光伏发电的发展方向。当下，广东、浙江、山东等省份的光伏发电建设规模宏大，预计于2020年将分别达到400万千瓦、600万千瓦、400万千瓦，届时对这些太阳能电池板的清洁工作将为机器人清洁提供了更加广阔的前景。

5 营销

5.1 公司可根据市场现状进行有计划的营销

5.1.1 开发商合作

合作营销方式：定点展示合作和项目合作。

（1）项目合作：主要是针对那些刚刚起步的项目，把太阳能电池板清洁机器人研制这一块纳入预算中，这样对产商来说，太阳能电池板清洁机器人可以提高太阳能电池板的清洁度，使太阳能电池板发电量增加30%。

销售模式的优缺点：影响大、利润丰厚、可是工期长、投资额度大、资金回收时间长。

（2）定点展示合作：在发电站设点展示，演示太阳能电池板清洁机器人。

销售模式的特点：成交期短、成交率高是最直接的接触方式，货款可立刻收到，最直接、最经济最实用、最有效、货款结算方式：与生产商交付场地费、月租费结算货款。

5.1.2 加盟商合作

通过地方性质的招商形式找寻下一级和经销商，分享太阳能电池板清洁机器人的乐趣、投资商机，统一的政策。

5.1.3 专业市场设点

经过专业市场设点销售、宣传太阳能电池板清洁机器人，如大型建材市场、专业电子市场等，因为来这里的客户大部分为准客户。

销售模式的特点：成交率高、客户群集中、成交速度快、资金回收快是比较经济而且稳定的销售方式。

货款结算方式：与客户直接结算货款。

5.2 研发方向

可以转向现有产品的互补型产品，市场经济发展的已经太过于饱和，研发新产品的难度远远大于互补型产品的研发。

5.3 扩展策略

努力发展现有产品，使本公司具有一定的知名度。以后再根据自身能力，开发新产品.同时兼并其他具有发展潜力的公司，使本公司有能力扩展。

6 结论

此款机器人主要解决我国光伏发电产业太阳能电池板的清洗问题，是一款多地形作业、运动性能优越、自动化程度高、低耗能、低排放的环保节能机器人产品，填补了国内光伏清洁领域的多项空白，具有很好的发展前景。