太阳能电池板智能清洁系统的设计与实现

【摘要】：太阳能发电是缓解能源危机的有效途径之一,对人类社会可持续发展具有重要意义。太阳能电池板表面的灰尘覆盖严重影响发电效率,会带来巨额的经济损失,因此电池板的定期清洁维护是非常必要的。目前,电池板清洁维护以人工擦拭和清水冲洗为主,清洁的难度较大,成本较高。针对上述问题,本课题组设计了一种智能清洁机器人,该机器人能实现对太阳能电站电池板阵列的自动清扫。本文主要探讨了清扫路径规划问题,并给出了控制系统的设计方法。首先,分析了智能清洁机器人的机械结构,并根据要求进行控制系统硬件设计,包括搭建基于PC104+总线的控制平台,设计红外感知模块,选择行走和清扫的控制电机以及系统供电电源。然后,提出了按分区、分块的方法建立太阳能电池板阵列的地图,并依次规划单块太阳能电池板、单排太阳能电池板阵列和多排太阳能电池板阵列的清扫路径。最后,根据系统硬件和清扫路径,完成了控制系统软件设计,重点分析了位置信息获取、模拟量采集、行走控制、自动和定时清扫功能的软件实现问题,同时开发了系统的人机交互界面。在上述设计分析的基础上,完成了智能清洁机器人样机的制作,并进行多组调试实验,实验结果表明制作的样机可以满足课题的设计要求。 【关键词】：太阳能电池板 智能清洁系统 硬件设计 清扫路径 软件设计
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景与意义10-11
• 1.2 太阳能电池板的主要清洁方法11
• 1.3 太阳能电池板清洁机器人的发展现状11-14
• 1.4 清洁机器人的关键技术14-15
• 1.5 课题研究的主要内容15-16
• 第二章 太阳能电池板智能清洁系统总体设计16-37
• 2.1 设计要求与详细功能16-17
• 2.1.1 设计要求16
• 2.1.2 详细功能16-17
• 2.2 机械结构17-20
• 2.2.1 机械本体17-18
• 2.2.2 履带式移动机构的运动学分析18-20
• 2.3 控制系统硬件设计20-36
• 2.3.1 核心控制部分21-26
• 2.3.2 行走驱动部分26-27
• 2.3.3 清扫控制部分27-29
• 2.3.4 感知部分29-34
• 2.3.5 电源部分34-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 太阳能电池板智能清洁系统路径规划37-50
• 3.1 路径规划37
• 3.2 太阳能电池板阵列的环境地图37-40
• 3.2.1 单块太阳能电池板的分区37-38
• 3.2.2 太阳能电池板阵列的排列与分块38-39
• 3.2.3 分区和分块编码的设置39-40
• 3.3 单块太阳能电池板的清扫路径规划40-44
• 3.3.1 随机路径41
• 3.3.2 螺旋式路径41-42
• 3.3.3 折返式路径42-44
• 3.4 太阳能电池板阵列的清扫路径规划44-49
• 3.4.1 单排太阳能电池板阵列的清扫路径45-46
• 3.4.2 多排太阳能电池板阵列的清扫路径46-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 太阳能电池板智能清洁系统软件设计50-72
• 4.1 软件开发环境的使用50
• 4.2 系统软件总体设计50-51
• 4.3 硬件初始化51-53
• 4.4 位置信息获取程序53-56
• 4.4.1 地址码设定53-55
• 4.4.2 位置信息读取55-56
• 4.5 模拟量采集程序56-58
• 4.6 行走控制程序58-66
• 4.6.1 直线清扫控制58-63
• 4.6.2 转弯控制63-65
• 4.6.3 越障控制65-66
• 4.7 自动清扫程序66-67
• 4.8 定时清扫程序67-68
• 4.9 人机界面设计68-71
• 4.9.1 自动清扫设置界面69-70
• 4.9.2 电机调试界面70-71
• 4.9.3 传感模块调试界面71
• 4.10 本章小结71-72
• 第五章 系统调试与实验72-77
• 5.1 单步动作调试72-73
• 5.2 自主行走实验73-76
• 5.3 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 工作总结77
• 6.2 展望77-79
• 参考文献79-83
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文83-84
• 致谢84-85

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

太阳能电池板跟踪与除尘装置的设计    杨景发;邱鹏飞;李冰;赵通;

太阳能电池板自动清扫装置的研制    曲君乐;吕斌;吴承璇;刘杰;雷卓;

太阳能热风发电技术研究进展    卢峰;张华;姚秀平;黄惠兰;

基于ARM的履带机器人控制系统设计    陈翀宇

压差式太阳能自动跟踪器的研究    张伟

太阳能热风发电系统的性能分析及研究方法    黄惠兰;张华;张静敏;黄易;

对烟囱式和塔式太阳能热力发电系统的分析    徐涛;刘晓红;

风电穿透功率极限研究方法分析    殷程;王娟娟;赵闻蕾;

基于BP神经网络矩形微带天线谐振频率预测    李向阳;曾文波;

变流器故障诊断技术综述    王智弘;李东辉;

基于模糊神经网络的滑模变结构制导律的研究    温先福;李刚;张兴;王耀;

锅炉余热及太阳能热风发电装置    徐乐;王泽;杨明月;朱莉;薛月;

双肘杆机械压力机实现柔性加工的混合闭环伺服控制系统的研究    梁锦涛;赵升吨;谢嘉;赵永强;

基于改进RBF-NN优化模糊PID控制器的设计方法    王嘉轶;闻新;

斜坡倾角对山体导流塔太阳能热气流电站系统性能的影响    范夕燕;巢军;周艳;李庆领;

太阳能自动跟踪方法    刘剑;李彤;陈兆华;

基于西部太阳能烟囱热气流发电及应用研究    周新平

智能测控系统结构与性能评价研究    刘晓东

平流层飞艇动力学建模与控制方法研究    杨跃能

木材除湿干燥模糊解耦控制系统研究    苗虎

太阳房典型组件能量传递规律研究    孙川

基于感知反应网络的智能楼宇系统    张学荣

100MW级太阳能热气流发电系统研究    王慧芳

相变蓄热对立式集热板太阳能热气流系统运行性能的影响研究    刘晓惠

带蓄热的开放式集热器性能的理论和实验研究    张静敏

一类T-S模糊控制系统的稳定性分析及控制器设计    杨永平

模糊控制在直线二级倒立摆中的应用    于翠翠

氧化锌纳米结构的染料敏化太阳能电池的研究    赵树弥

智能建筑室内环境测控CPS系统设计    李楠楠

基于粒子群算法的NMPC在热网控制中的应用研究    李梅

直线感应电机直接推力模糊控制研究    魏源

LPC2106在足球机器人控制中的应用设计    关慧贞 ,刘赞 ,魏永 ,王兰兰

嵌入式WiFi技术研究与通信设计    吴红举,沈建华

21世纪太阳能发电的展望    杨金焕,陈中华

太阳能电池自动跟踪系统的研制    张常年 ,赵红怡 ,吕原

基于嵌入式操作系统μc/os-II实现焊缝轨迹智能跟踪系统    王悦 ,徐颖

用单片机控制机器人小车的方法    王少武;

单片机实现自控机器人小车    卜弘毅,侯庭波,蒋鑫,刘军伟

移动机器人硬件驱动方案的设计    黄晞,严闪

中国太阳能利用研究取得新进展    

德国太阳能发电最多的国家    

基于nRF2401的无线数据通信    张明

太阳能利用的跟踪与聚集系统研究    张宝星

太阳能电池板为什么能发电?    

太阳能电池板在太阳能车和太阳能船的应用    于春山;

美开发新型太阳能电池板涂层    

新型太阳能电池板可隐藏在墙壁里    

提高太阳能电池板光电转化率的研究    方玲;李晓波;廖兰兰;朱志华;

高吸收率太阳能电池板问世    

加拿大开发出柔性太阳能电池板    

CSA International成立太阳能电池板实验室    希雷;

美开发出自动除尘太阳能电池板    

利用太阳能前进的自行车    高越;

一种创新的太阳能锂电池充电器 太阳能电池板脉冲充电连接电路 新型专利介绍    

全球首部光能太阳能手机上市    

美开发出新型太阳能电池板涂层    周齐心

美开发出自动除尘太阳能电池板    记者 常丽君

游人争购世博瑞士馆太阳能电池板    记者蒙华

美立案对我太阳能电池板双反调查    王希　谭喆

美对中光伏产品征税是利是害    凯文·布里斯 编译 刘洋

欧盟愿友好解决欧中太阳能电池板争端    记者 何农

杜邦太阳能电池板生产基地落户深圳    李兴华钟润生

韩国将批量生产窗式太阳能电池板    王萌萌

中澳合资太阳能电池板生产厂落户南京    林枢利

夏普：发展太阳能电池板业务不能草率    覃泽文

基于单片机的太阳光自动追踪系统研究    孙晓宁

太阳能电池板智能清洁系统的设计与实现    王清

一种太阳能电池板全天候移动清洗装置的研制    顾曙光

基于无线网络的智能照明系统的研究与实现    谢波林

太阳能电池板自动追踪系统的研究    毛桂生

太阳能电池板破损在线检测系统的研究    王楠

基于生物视觉模型的太阳能电池板缺陷检测的应用研究    李斌

太阳能电池板综合测试系统的研究    张岳同

薄膜太阳能电池板自动装箱设备的设计与分析    刘金涛

太阳能电池板二维自动跟踪系统的研究    张春光