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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:全自动光伏清洁机器车设计
学校名称:山东理工大学
参赛队伍:创意先锋队
队伍编号:223610
参赛学生:宋振 张峻豪  
指导老师:刘明明  
投票日期:2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

近年来,光伏发电、风力发电等清洁能源的发展已成为能源领域的研究热点。随着科学技术的发展,各种发电设备已经比较成熟,然而清洁能源的产生往往伴随着高成本的维护,发电效率降低等问题;传统人工清洁方式存在效率低、安全隐患大等缺陷,因此,构思一种能够低成本高效率的对发电设备进行维护的装置成为首要任务。因此设计了一种光伏清洁机器车的设计通过自动化技术实现了高效、智能的运维模式,其设计聚焦于清洁效率优化与模块化结构创新,拟解决光伏发电设备维护成本高,效率低等问题;同时光伏清洁机器车在清洗高层建筑窗户等方面提供了无限可能。随着全球能源结构的转型和可再生能源的快速发展,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,其应用范围不断扩大。光伏发电作为一种重要的太阳能利用方式,具有广阔的发展前景。然而,光伏电站的维护和清洁工作却面临着诸多挑战。灰尘、污垢等杂质会降低光伏组件的透光率,影响其发电效率,进而降低整个光伏电站的经济效益。传统的清洁方式主要依赖人工,不仅劳动强度大、效率低,而且存在一定的安全隐患。因此,开发一种全自动光伏清洁机器车,以提高光伏电站的清洁效率和安全性,具有重要的现实意义和市场需求。
  创新性:(1)提升光伏发电效能与经济效益:通过自主导航、智能识别与精准清洁技术,机器车可实时清除光伏板表面污染物,保障组件透光率与转换效率。据行业测算,定期清洁可使光伏系统发电量提升15%-30%,显著缩短投资回报周期,尤其对沙漠电站、农光互补等大型项目具有重大经济价值。

  (2)推动绿色低碳循环发展:全自动清洁技术采用无水/微水清洁模式,相比传统人工高压水洗可减少90%以上水资源消耗[17],避免清洁废水污染土壤,契合干旱地区与生态敏感区域的环境保护需求,助力"双碳"目标下光伏产业的可持续发展。

3)突破复杂环境运维瓶颈:针对高海拔雪山电站、沿海盐雾腐蚀区、分布式屋顶光伏等特殊场景,机器车可搭载抗低温电池、防腐材质与防跌落传感器,实现陡坡、高架、柔性组件等高风险区域的无人化作业,降低人工清洁的安全隐患与运维成本。

4)构建智慧能源管理系统:通过5G通信与物联网技术,清洁机器车可集成灰尘监测、组件隐裂检测、热斑定位等功能,形成"清洁-诊断-预警"一体化平台,为电站提供全生命周期数据支撑,加速光伏行业从粗放运维向数字孪生模式的转型。

5)引领高端装备技术突破:研发过程中涉及的自主路径规划算法、光伏板倾角自适应底盘等核心技术,将推动特种机器人、高精度传感器、新能源材料等领域的协同创新。

6)激活全产业链升级动能:从上游的高效光伏镀膜材料研发,到中游的智能清洁装备制造,再到下游的运维服务市场拓展,全自动清洁技术的应用将带动光伏产业链价值提升。据预测,全球光伏清洁机器人市场规模将在2030年突破百亿美元,形成涵盖硬件制造、软件服务、数据运营的新兴产业生态。

可行性和完整性:经过广泛阅读文献、初步设计传动方案和运动机构后,采用SolidWorks三维软件建模,AutoCAD进行图纸绘制、ANSYS进行结构分析,因此技术上可行的;根据文献资料,机器人绝大部分可采用轻质聚合物材料,减轻重量,同时保证强度要求,连接件部位选择橡胶等进行密封处理,可提高机器人工作的可靠性;对某些环境监测、救援、军事侦察领域,目前两栖类自适应环境机器人设备偏少,仿生青蛙体积小、成本低等特点,有着很强的竞争环境。通过SolidWorks三维软件建模,AutoCAD进行图纸绘制、ANSYS进行结构分析,进行了结构的建造以及拼装。并且对材料也有了严格的说明以及使用。

 

  规范性:通过查阅大量文献,对全自动光伏清洁机器车进行了建模设计,并且进行了创新以及说明,规范的进行了每个部件的建模以及结构说明,并且将结构与结构之间进行了配合,以及运行说明。通过计算以及电脑软件的仿真分析,证明了光伏清洁机器车设计的合理性和可行性。

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