(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210164113.X (22)申请日 2022.02.22 (71)申请人 北京空天技 术研究所 地址 100074 北京市丰台区云岗北 里40号 (72)发明人 杨婷　侯铮　李阳　 (51)Int.Cl. B64C 39/02(2006.01) B64D 47/00(2006.01) H02S 40/10(2014.01) B08B 3/02(2006.01) (54)发明名称 太阳能光伏板自主清洗维护无人机装置及 系统 (57)摘要 本发明提供一种太阳能光伏板自主清洗维 护无人机装置及系统， 装置包括无人机本体、 支 架和清洗组件， 清洗组件包括底座、 刮板、 第一驱 动部、 供液装置、 多个出液组件以及一一对应设 置的多个拂尘组件、 多个万向轮组件和多个固定 连接轴， 刮板工作时， 第一驱动部驱动刮板旋转 至与底座相垂直的状态， 刮板不工作时， 第一驱 动部驱动刮板旋转至与相平行的状态； 拂尘组件 套设在相对应的固定连接轴上， 用于对太阳能板 上表面进行清扫， 万向轮组件与相对应的固定连 接轴的另一端连接， 无人机本体通过万向轮组件 实现在太阳能板上的移动。 本发 明解决了现有无 人机悬浮空中的清洗方式会消耗大量的电能， 清 洗的力度不足， 对于无人机高度控制的精确性要 求较高的技 术问题。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 114560085 A 2022.05.31 CN 114560085 A 1.一种太阳能光伏板自主清洗维护无 人机装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 无人机本体； 支架； 清洗组件， 所述清洗组件包括底座、 刮板、 第一驱动部、 供液装置、 多个出液组件以及一 一对应设置的多个拂尘组件、 多个万向轮组件和多个固定连接轴， 其中， 所述底座的第一面 通过所述支架与无人机本体连接， 所述刮板与所述底座的一侧可转动连接， 所述第一驱动 部设置在所述底座内， 所述第一驱动部用于驱动所述刮板旋转， 其中， 刮板工作时， 所述第 一驱动部驱动刮板旋转至与底座相垂直的状态， 刮板不工作时， 所述第一驱动部驱动刮板 旋转至与相平行的状态； 任意固定连接轴的一端与所述底座的与第一面相背设置的第二面 固定连接， 多个固定连接轴间隔分布， 任意拂尘组件套设在相对应的固定连接轴 上且与所 述固定连接轴 可转动连接， 所述拂尘组件用于对太阳能光伏板上表面进行清扫， 任意所述 万向轮组件与相对应的固定连接轴的另一端连接， 所述无人机本体通过所述万向轮组件实 现在太阳能光伏板上的移动； 多个出液组件均设置在所述底座的第二面上并均与供液装置 连接， 所述供液装置中存储有清洁剂和水源， 在进 行太阳能光伏板清洗和维护时， 所述无人 机装置通过 所述出液组件向太阳能光伏板喷洒清洁剂和/或水。 2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板自主清洗维护无人机装置， 其特征在于， 所 述拂尘组件包括环形拂尘器、 齿轮、 齿轮的连杆、 第二驱动部和多个棉质布条， 多个棉质布 条沿环形拂尘器的周缘设置且与所述环形拂尘器可拆卸连接， 所述环形拂尘器套设在所述 固定连接轴 上， 所述齿轮与所述齿轮的连杆相连接， 所述齿轮设置在所述环形拂尘器的内 侧， 所述齿轮的连杆还设置在所述固定连接轴 上， 所述第二驱动部设置在所述固定连接轴 上， 所述第二驱动部驱动所述齿轮的连杆转动， 齿轮的连杆和齿轮相配合带动所述拂尘器 转动。 3.根据权利要求2所述的一种太阳能光伏板自主清洗维护无人机装置， 其特征在于， 所 述万向轮组件包括有驱动万向轮、 第三驱动部和万向轮连接轴， 所述万向轮连接轴与所述 固定连接轴的另一端连接， 所述第三驱动部设置在所述万向轮连接轴 上， 所述有驱动万向 轮还与所述 万向轮连接轴连接， 所述第三驱动部用于驱动所述有驱动万向轮。 4.根据权利要求3所述的一种太阳能光伏板自主清洗维护无人机装置， 其特征在于， 所 述供液装置为清洗车； 所述出液组件包括可调节软质喷水管头和软管， 所述可调节软质喷 水管头固定在所述底 座的第二面上， 所述可调节软质喷水管头通过所述软管与所述清洗车 相连通。 5.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板自主清洗维护无人机装置， 其特征在于， 所 述无人机本体包括多旋翼无 人机。 6.根据权利要求5所述的一种太阳能光伏板自主清洗维护无人机装置， 其特征在于， 所 述无人机本体包括姿态位置速度控制器和飞控计算机， 所述控制器对应设计多组控制参 数， 所述多组控制参数包括n个风场特征点对应的n组控制器参数和1组强风下降控制参数； 所述飞控计算机中存储有n个风场特征点下的n组配平姿态曲线数据， 所述n组控制器参数 与n组配平姿态曲线 数据一一对应设置， 无人机装置工作中， 所述 飞控计算机实时获取无人 机姿态信息并将其与所述n组配平姿态曲线数据进行比较， 根据比较结果确定所述控制器 所采用的控制参数， 其中， n大于等于2。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114560085 A 27.根据权利要求6所述的一种太阳能光伏板自主清洗维护无人机装置， 其特征在于， 所 述飞控计算机实时获取无人机姿态信息并将其与所述n组配平姿态曲线数据进行比较， 根 据比较结果确定所述控制器所采用的控制参数， 包括： S1、 将实时获取的无人机姿态信息与n组配平姿态曲线数据进行比较以获取n组配平姿 态曲线数据对应的n个相似度； S2、 判断n个相似度中的最大值是否大于预设阈值， 若是， 则转至S3； 若否， 则转至S4； S3、 确定相似度最大值的配平姿态曲线数据对应的一组控制参数作为控制器的控制参 数； S4、 确定控制器采用强风下降控制参数； S5、 迭代S1～S4， 直至 工作结束。 8.根据权利要求7所述的一种太阳能光伏板自主清洗维护无人机装置， 其特征在于， 步 骤S3和S4中， 两组控制参数切换过程中， 控制信号采用指数衰减的方式从当前控制参数下 控制器的输出渐 变到待切换控制参数 下控制器的输出。 9.根据权利要求8所述的一种太阳能光伏板自主清洗维护无人机装置， 其特征在于， 所 述控制器包括内环路姿态控制系统和外环路速度控制系统， 所述内环路姿态控制系统用于 控制无人机的偏航、 俯仰、 滚转姿态， 所述外环路速度控制系统用于控制无人机的速度， 内 环路姿态控制系统和外环路速度控制系统均采用典型的PID反馈控制器； 所述控制参数包 括PID控制器的比例、 积分和微分系数。 10.一种太阳能光伏板自主清洗维护系统， 其特征在于， 所述系统包括多个权利要求1 ‑ 9所述的无人机装置， 所述系统还包括地面站系统， 所述地面站系统包括任务需求模块、 任 务分配及路径规划模块、 控制模块、 设备状态模块和太阳能光伏板检测模块， 所述任务需求 模块用于 选取需要清洗的太阳能光伏板； 所述任务分配及 路径规划模块用于制定各个无人机装置的飞行轨迹； 所述控制模块用 于指定无人机的飞行速度上限和清洁方案， 其中所述清洁方案决定了是否 喷洒清洁剂、 使 用拂尘和刮板以及清洁的顺序； 所述设备状态模块用于监督查看无人机组的状态； 所述太 阳能光伏板监测模块用于监 督查看太阳能光伏板的状态。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114560085 A 3