一种太阳能电池板全天候移动清洗装置的研制

摘要

常年暴露于室外的太阳能电池板上很容易积聚灰尘异物，这会严重降低发电的效率。研制一种自动运行的太阳能电池板清扫小车可以有效地解决这一问题。本文首先对现存的移动机器人进行介绍和比较，选定接地比压小且易于实现的单节式履带小车作为研制太阳能电池板清扫小车的蓝本。
　　本文设计了清扫小车的总体实现方案，搭建并调试了控制系统的实验平台。采用PC104总线堆叠的工控主板和运动控制卡作为小车的控制核心。以较苛刻的假定条件估算出移动机构电机、减速机、电池组的性能指标，并作出选型。通过实验得到电机转速与控制卡输出脉冲频率间的关系。
　　借助AutoCAD软件设计实现了履带小车的机械本体。车体采用较轻的铝合金材料加工，车架经过加强设计防止变形。针对太阳能电池板表面的特点，利用一种橡胶履带节设计了带有弹簧缓冲履带机构。绘制加工图，选择合适的工艺进行加工，并完成了车体的装配，车体预留了清扫机构和传感系统的安装孔。对实车进行行走性能验证，证实选型的电机和电池满足实车的驱动要求。
　　以MCGS触摸屏作为监控设备，实现了对小车的参数设置与状态显示功能。对主板VC++编程，实现了主板与触摸屏间的以太网连接、Modbus TCP功能码解析以及主板对运动控制卡的命令发送。这是对MCGS触摸屏较新颖的应用。
　　本文研制的清扫小车能够在低倾角的实验环境下转向行走，能配合清扫机构进行清扫工作。为课题的清扫策略、充电策略的研究提供了平台，对于一般履带小车的研制和运动控制亦有一定的参考意义。

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第一章 绪 论

1.1 背景概述

1.2 项目研究目的

1.3 国内外研究及应用现状

1.4 本文研究内容

第二章 总体方案设计与实验平台搭建

2.1 清扫小车总体方案

2.2 控制板卡选型

2.3 监控装置选型

2.4 电机选型

2.5 电池选型

2.6 实验平台的搭建与调试

2.7 本章小结

第三章 车体的结构设计与加工装配

3.1 车内布置

3.2 传动机构设计

3.3 履带结构选型与设计

3.4 车架的加固

3.5 加工与装配

3.6 行走性能的验证

3.7 本章小结

第四章 小车的运动控制与监控

4.1 运动控制

4.2 以太网通信的建立

4.3 MCGS触摸屏监控

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢

附录