光伏面板清洁机器人能量优化的研究

摘要

随着光伏发电的加速发展，用于提高光伏发电效率的光伏面板清洁机器人越来越多的受到国内外科研学者的关注，然而受电池容量制约的问题一直影响着光伏面板清洁机器人及其他移动清洗机器人的发展。目前对于移动清洗机器人的研究主要集中在机器人结构设计、运动方式控制和避障路径规划等方面，而移动清洗机器人的能耗问题对于机器人作业能力和效率的影响并未得到学者们充分的重视。实现机器人能量优化对机器人室外作业的发展具有重要而深远的意义。
　　本文以光伏面板清洁机器人为研究对象，分析了机器人的多源能耗特性，建立了机器人行走系统的能耗数学模型，研究了机器人在设计方面和运行方面的能量优化，并进行了仿真分析和实验研究。本文主要研究内容如下：
　　（1）基于机器人的整体结构分析了机器人的多源能耗特性，建立了用于机器人能量优化的能耗集成模型，建立了整个机器人行走系统总功率的数学模型，并仿真了多个参数对机器人功率特性的影响。
　　（2）通过机器人整体的能量优化策略，仿真分析了能耗模型中的重要参数对机器人能量的影响，研究了功率模型中的参数配置以实现机器人的能量优化，结合机器人全覆盖路径规划和行走路径能量，分析了能量最优的路径规划算法，最后对理论和实验结果进行对比分析，得出结论一致。
　　本文研究了光伏面板清洁机器人的工作原理和能耗特性，仿真结果表明直流电机角速度和机器人载重质量是影响机器人能量优化的重要参数，并研究了以能量最优为目标的两种路径规划算法，最后实验验证了底盘能耗特性理论推导的正确性。所做的研究可以为光伏面板清洁机器人及室外清洗机器人的能量优化研究提供理论依据和数据参考。