苏ICP备112451047180号-6
太阳能面板自动清洁装置设计
摘要：机器人的开发和应用，不仅提高了我们人类的生产力，还解放了很大一部分进行高位操作的劳动者，极大地推动了人类科技革命和社会进步，其中多足式爬壁机器人属于极限作业机器人的一种，广泛应用于清洗，消防，检测等多个行业。对于21世纪来说发展机器人解放劳动力，相当于制造业的一次伟大革命。
本文在国内外现有壁面移动机器人研究成果的基础上。结合壁面作业的特点对壁面机器人的吸附技术，爬行技术进行了研究分析，并创造性的提出了壁面越障技术，本文主要的研究工作如下：
首先，追溯国内外壁面清洁机器人研究的发展背景、总体分类和特点，以及他的发展前景，总结出壁面攀爬机器人的研究方向和关键技术。
其次，本文根据对于太阳能面板的实际工作的要求，主要对清洁机器人越障系统中的腿部机构、吸附结构，驱动机构构型等设计。
最后，本文在结构件的设计过程中，同时考虑轻量化和安全可靠性要求，以及不可或缺的成本因素进而对对机器人的吸附机构、越障机构进行了强度核对和设计优化。
关键词： 壁面越障；腿式结构；真空吸盘；机构设计；周期性步态
Abstract：The development and application of robots have expanded our production capacity of the human beings, as well as emancipated personnel works in hazardous environments , greatly promoted scientific and technological revolution and human social progress.A multi legged wall climbing robot which belongs to the limit of the robot, is widely used in cleaning, fire protection, detection and other industries.
Based on the existing domestic and foreign mobile robot wall surface on the research results of. According to the characteristics of the wall operation adsorption technology to wall robot, walking technology is studied and analyzed, and creatively put forward the wall climbing technique, the main research work of this article are as follows:
Firstly, the historical background, the overall classification and characteristics of domestic research on outer surface of the developing situation and the robot traces, and later, summed up the research characteristic and the key technology of wall climbing robot.
Secondly, in the end of this paper the robot concept design, this paper introduces SW model and modeling method, and taking the leg mechanism as an example, introduces the Unigraphics platform of NX parts and assembly design, and simulation results under the Simulation simulation platform.
Again, this paper clearly on the wall robot based on the constraint conditions and the basic function, carries on the analysis and the design of wall climbing robot gait, elaborate periodic gait and its realization ways, fully demonstrated the periodic gait and the principle of robot.
Finally, based on the design process of structural parts, considering the requirements of lightweight and safe reliability, adsorption, obstacle crossing mechanism of the robot is carried on strength and optimization design.
Key woord: Wall crossing Leg structure Vacuum chuck mechanism design Periodic gait
摘要：机器人的开发和应用，不仅提高了我们人类的生产力，还解放了很大一部分进行高位操作的劳动者，极大地推动了人类科技革命和社会进步，其中多足式爬壁机器人属于极限作业机器人的一种，广泛应用于清洗，消防，检测等多个行业。对于21世纪来说发展机器人解放劳动力，相当于制造业的一次伟大革命。
本文在国内外现有壁面移动机器人研究成果的基础上。结合壁面作业的特点对壁面机器人的吸附技术，爬行技术进行了研究分析，并创造性的提出了壁面越障技术，本文主要的研究工作如下：
首先，追溯国内外壁面清洁机器人研究的发展背景、总体分类和特点，以及他的发展前景，总结出壁面攀爬机器人的研究方向和关键技术。
其次，本文根据对于太阳能面板的实际工作的要求，主要对清洁机器人越障系统中的腿部机构、吸附结构，驱动机构构型等设计。
最后，本文在结构件的设计过程中，同时考虑轻量化和安全可靠性要求，以及不可或缺的成本因素进而对对机器人的吸附机构、越障机构进行了强度核对和设计优化。
关键词： 壁面越障；腿式结构；真空吸盘；机构设计；周期性步态
Abstract：The development and application of robots have expanded our production capacity of the human beings, as well as emancipated personnel works in hazardous environments , greatly promoted scientific and technological revolution and human social progress.A multi legged wall climbing robot which belongs to the limit of the robot, is widely used in cleaning, fire protection, detection and other industries.
Based on the existing domestic and foreign mobile robot wall surface on the research results of. According to the characteristics of the wall operation adsorption technology to wall robot, walking technology is studied and analyzed, and creatively put forward the wall climbing technique, the main research work of this article are as follows:
Firstly, the historical background, the overall classification and characteristics of domestic research on outer surface of the developing situation and the robot traces, and later, summed up the research characteristic and the key technology of wall climbing robot.
Secondly, in the end of this paper the robot concept design, this paper introduces SW model and modeling method, and taking the leg mechanism as an example, introduces the Unigraphics platform of NX parts and assembly design, and simulation results under the Simulation simulation platform.
Again, this paper clearly on the wall robot based on the constraint conditions and the basic function, carries on the analysis and the design of wall climbing robot gait, elaborate periodic gait and its realization ways, fully demonstrated the periodic gait and the principle of robot.
Finally, based on the design process of structural parts, considering the requirements of lightweight and safe reliability, adsorption, obstacle crossing mechanism of the robot is carried on strength and optimization design.
Key woord: Wall crossing Leg structure Vacuum chuck mechanism design Periodic gait
目录
第一章 绪论2
1.1课题研究背景、目的及其意义 2
1.2国内外光伏行业发展现状 3
1.2.1国外发展现状 4
1.2.2国内发展现状 5
1.3现有爬壁机器人类型比较分析 6
第二章 真空越障式清洁卫士机器人总体结构设计 7
2.1真空清洁卫士机器人的要求与设计准则 7
2.2真空越障式-高空清洁卫士爬行机构设计 9
2.2.1常见壁面式清洁机器人爬行机构 9
2.2.2真空越障式-高空清洁卫士爬行机构设计 10
2.3真空越障式-高空清洁卫士越障系统设计 10
2.3.1真空越障式-高空清洁卫士运动结构的设计 10
2.4真空越障式-高空清洁卫士吸附结构的设计 14
2.5真空越障式-高空清洁卫士硬件驱动的选择 17
2.6真空越障式-高空清洁卫士总体结构设计 17
第三章 机器人关键部分校核与有限元分析 18
3.1真空越障式-高空清洁卫士附着技术选择 18
3.2腿部连杆的校核及有限元分析 22
3.2.1腿部连杆的强度校核 22
四、结论 25
一、绪论
一、绪论
1.1课题研究背景、目的及其意义
在过去的10年中，在欧美等发达国家已经把太阳能大量的作为新能源的一个获取来源，而我国的太阳能行业的发展也是突飞猛进的，越来越多的企业投入到光伏行业中来，外加国家政策的大力扶植以及地方政府的优惠政策，光伏行业已经成为一个新能源发展的趋势。我国每年大约消耗247513.61897TWH的电能，而只有不到1%的电能来自于太阳能，然而在考虑到实际情况来说我国的太阳能电力能在整个新能源发电能力的30%左右。我国目前的太阳能发电行业在快速发展的阶段，截止2015年年底我国装机并网4158万千瓦，约占到全球的1/5，成为全球第一大装机大国。其中我国太阳能光伏设备平均利用1200小时，而西北部地区太阳能发电利用小时数超过1500小时。
我国的光伏产业在国际光伏市场的刺激下已经从硅材料、器件、生产设备、应用系统等比较完善的产业链。其中组件有薄膜组件和晶硅组件，晶硅组件是现在市场上最成熟的组件，市场占有率达到90%左右。我国生产的组件的设计寿命约为25年，其中要考虑到能量的回收问题，晶硅电池的回收期约为1.59年左右，薄膜电池就比较短约为0.78年，那就意味着在回收期过后剩下的时间都是输出绿色无污染的能源。对于太阳能行业的需求增加，太阳能电池板的地位就比较重要转换效率更是重中之重，然而太阳能电池板的转换效率非常的低只有11%到15%之间，一旦组件表面被灰尘之类的弄脏那么转换效率将会下降的更多，甚至可以达到只有元发电量的30%左右，所以清洁是重中之重。而本装置设计的最终目的就是减少现有太阳能面板的效率损失，系统而高效的对每个太阳能面板表面进行清洗增加电力的产出绿色能源的角度来说，太阳能可说是一种取之不尽并且对环境 无污染的绿色能源。因此针对目前“温室效应“”日益严重的状况， 尽可能地利用太阳能产生生活所需用电，并降低对地球造成的环 境破坏，不失为造福人类的好方法。太阳能板表面洁净会影响其发电效率，但大部分的太阳能板 都装在高处或受光面积大的地方，如果派人力清洗面板，那可说 是一件高成本又危险的工作，如果能于表面装置一个雨刷并且让它可以自动去清扫太阳能面板，就可 省下许多人力、时间与金钱，并产生更多的太阳能电力。
就这样而言发展自动清扫机器人是目前光伏电站解决清洁问题提高清洁效率同时 又能够解放劳动力提高工作效率，将发电损失呢降到最小的一个快速而又简单的方式，现代机器人分为工业机器人和特种机器人，二适用于光伏电站的壁面攀爬机器人属于特种机器人，并且此类型机器人已经投入很多的行业进行实际使用。使用案例比较多发展比较成熟，光伏组件的表面因为是5mm左右的钢化玻璃所以可以参考清洁目前玻璃的机器人设计来进行，幕墙玻璃的清洁危险系数大，工作效率比较低下，清洗的平率也是比较高，而且人工成本比较昂贵。同时还有一个最大的弊端就是人工清洁做不到面面俱到难免会有一些疏漏，这样一来幕墙玻璃清洗不干净特别容易发现而且还很明显，同样光伏组件表面清洗不均匀会导致面板的受热不均，长期发展下去甚至可能会让组件产生热斑，轻则热斑会让组件失去发电能力造成资源浪费，这与我们发展光伏产业的初衷相违背，这样一来我们迫切需要一种可以替代人工完成玻璃清洗任务的智能、安全、高效而又可以循环利用、成本低廉的装置。而壁面机器人就是专门为玻璃幕墙而产生的一款设备，他的使用将会大大的节约我们的劳动力成本，同时提高我们的清洗效率，还可以节约我们资源使用成本，目前淡水资源很紧张，使用避免清洗机器人可以不用受天气影响进行作业，这样也恰好节约可水资源的利用做到一举两得，这对于社会来说，对于环保来说都是不可多得好事。随着面壁清洗机器人的面试解放了一大批高危行业体力劳动者，同时也增加了一个机器人的维修与保养行业这样一来可以有更多的体力劳动者去进行技能升级，适应21世纪科技社会的发展与进步更好的融入这个不断创新的社会。
同时我国也在不断地支持高新技术的发展，著名的863高技术研究计划就明确的把发展智能机器人列为自动化发展方向的主题之一，并且在我们的工程机器人，特种机器人两大领域取得了令人瞩目的成绩，像焊接机器人，攀爬机器人，组装机器人，搬运机器人等等。其中壁面攀爬机器人的作用也越来越让我们所重视。
1.2国内外光伏行业发展现状
随着人类大量使用石油煤炭等不可再生能源进行满足人类身存需求需要的电能，温室效应在逐年严重起来，不可再生能源用一点少一点已经引起全球的关注，最明显的反应就是全球变暖问题。面对这一现状人类想到利用天然的可再生的太阳能清洁资源，目前太阳能行业比较流行也是当前以及未来新能源发展的一个重要方向，特别是在欧美太阳能已经成为最重要的新能源电的来源之一，欧美式目前全球太阳能电力发展最成熟的地区，就以美国为例：太阳能电力已经占到新能源电力的40%以上这个是一个相当乐观的数字。而我国的太阳能行业起步晚技术有差异但是出于高速发展阶段。
1.2.1国外发展现状
就以美国为例，在美国新泽西州的 Petra Solar 公司与当地最大的电力公司合作，正在执行一项2亿美金的项目。提供4千万瓦的太阳能光电功率。他们安装时每天都在加班加点，安装速度按照每周将近1200块的安装速度在有条不紊的进行。并且在与 Public Service Enterprise Group Inc【新泽西州最大的电力公司】通力合作下该太阳能组件板已经在6个城市和300多个农村安装完成。在安装的95000块面板可以正常的提供发电服务，已确保3500户家庭拥有足够的电量进行使用，总发电量约2千万瓦特。
而美国目前太阳能从地域来看加利福利亚州由于其独特的地理位置非常的适合太阳能发电产业的发展。加州的太阳能面板的装机总量在2012年达到了全美的三分之一较比前一年的装机容量增加了一倍，而加州的太阳能行业的发展从全球的实业来看也是名列世界前列。而关于产能方面来看加利福利亚州、北卡罗来纳州、亚利桑那州、新泽西州、纽约和新墨西哥周均走在美国光伏产能的前列。同时也代表了全球太阳能产能行业的最先进的发展地区。同时美国联邦政府以及每个州的政府都出台了相关政策对太阳能行业进行政策上的大力支持，就拿2007年的加州政府来说出台了30亿美元的太阳能发展计划总计10年，此计划的大部分资金都用于太阳能行业发展的奖励和补贴政策，这样一来大大促进了太阳能行业的发展，让越来越的企业加入到太阳能行业的大军中来，这样对于太阳能行业来说无疑是一个很好的消息，同时也是对于全球的人来说也是比较好的消息。减少了不可再生资源的使用，让我们的地球村温室变暖的压力会有所减弱。同时随着太阳能产业的发展将会带动很大一批社会劳动力，将会大大提高人民生活质量提供更多的就业机会，增加工资收入，改善生活水平。2013年底加州太阳能行业岗位达到47233个，2014年较比前一年增加岗位10500个这样的情况无疑对深灰对投资者都是有利。
反观欧洲的太阳能发展也是走在行业的前列，但是就拿德国来说因为天气气候的原因德国的天然条件不是太适合太阳能行业的发展，日照时间仅只有1500小时左右，但是德国政府在太阳能发展这条道路上也是没有放弃，就拿政府在新能源行业的补贴来说太阳能行业已经占到总补贴的一半以上，但是只能够提供3%的用电量这便引起了深灰的之一是否要发展太阳能这个行业，同时随着全球经济的萎靡特别是在欧洲，一大批太阳能产业的公司面临亏损，同时随着中国的太阳能企业的迅速崛起，导致欧洲巨头静茹了一个太阳能寒冬季节，从而也引发了当时著名的光伏反倾销事情的发生。同时德国政府也迫不得已降低了对光伏行业的补贴政策，这样对于投资者来说也产生了担忧，他们害怕随着补贴的降低，他们的成本会越来越高，同时他们也比较担心政府对太阳能电站的建设和审批会比较苛刻。但是从发展前景来看德国的太阳能行业还是可以发展的，著名的欧洲老牌工业制造业强国，国内的用电量缺口比较大，继续需要新能源来代替传统的能源所以说太阳能还是目前没有找到更好的代替能源的一个不二之选。
1.2.2国内发展现状
现在我国的光伏产业在国际光伏市场的刺激下已经从硅材料、器件、生产设备、应用系统等比较完善的产业链。其中组件有薄膜组件和晶硅组件，晶硅组件是现在市场上最成熟的组件，市场占有率达到90%左右。我国生产的组件的设计寿命约为25年，其中要考虑到能量的回收问题，晶硅电池的回收期约为1.59年左右，薄膜电池就比较短约为0.78年，那就意味着在回收期过后剩下的时间都是输出绿色无污染的能源。对于太阳能行业的需求增加，太阳能电池板的地位就比较重要转换效率更是重中之重，然而太阳能电池板的转换效率非常的低只有11%到15%之间，一旦组件表面被灰尘之类的弄脏那么转换效率将会下降的更多，甚至可以达到只有元发电量的30%左右，所以清洁是重中之重。而本装置设计的最终目的就是减少现有太阳能面板的效率损失，系统而高效的对每个太阳能面板表面进行清洗增加电力的产出绿色能源的角度来说，太阳能可说是一种取之不尽并且对环境 无污染的绿色能源。因此针对目前“温室效应“”日益严重的状况， 尽可能地利用太阳能产生生活所需用电，并降低对地球造成的环 境破坏，不失为造福人类的好方法。太阳能板表面洁净会影响其发电效率，但大部分的太阳能板 都装在高处或受光面积大的地方，如果派人力清洗面板，那可说 是一件高成本又危险的工作，如果能于表面装置一个雨刷并且让它可以自动去清扫太阳能面板，就可 省下许多人力、时间与金钱，并产生更多的太阳能电力。截止2015年年底我国装机并网4158万千瓦，约占到全球的1/5，成为全球第一大装机大国。其中我国太阳能光伏设备平均利用光照时间1200小时，而西北部地区太阳能发电利用小时数超过1500小时。
目前我国的组件厂商在全球钱10名中长期占据较大比例的，其中天和、兴业、晶科、协鑫、比亚迪、华为等一些厂家在组件和逆变器这两个光伏产业的最重要的两样东西牢牢占据了全球出货量的龙头。目前我国的光伏产业是最全面的，但是随着我国光伏产业的发展也日益突出了好多问题，例如组件的清洁工作，维护，保养也需要一大批专业的人才，这样我们的教育也要重视光伏行业专业人才的培养。面对清洗这个影响大发电量的问题我们就要善于利用现代先进的科学技术进行解决尽量较少我们的人工成本，提高我们的发电效率。
1.3现有爬壁机器人类型比较分析
随着光伏行业的发展，起一些类的噢诶套设施服务也要全面的完善起来，特别是在太阳能面板的清洁这一方面，我们根据全球机器人的发展和种类中发现，爬壁机器人特别适合光伏组件的清洁工作。爬壁机器人能在任何的墙壁表面工作，他根据以下的三种吸附方式作为工作的保障保障：真空吸附、磁力吸附和推力吸附。其中，真空吸附方式不受被吸附材料的限制，这样一来他就不受材料限制，制作成本比较低，适用范围比较广泛，维修比较方便。避免清洁机器人根据他的用途又可以分为：轮式多足式爬壁机器人、机械手臂+吸盘式多足式爬壁机器人、脚步爬行式多足式爬壁机器人等。轮式多足式爬壁机器人操作灵活，适应性强，移动速度比较快，但是在适用范围上还有一些限制，典型的就是与壁面接触面积小，这样就会导致与表面吸附不牢靠，安全生产系数较低；机械手臂+吸盘式多足式爬壁机器人他的与壁面接触面积比较大，可以适应各种材质的表面特别是玻璃材质，抓力比较牢固，但是同样存在问题，就像他的体积大，不太容易转弯，跨越障碍的能力比较差；脚步爬行式爬壁机器人，他的负载能力惊人，操作比较灵活，跨越障碍比较能力突出，但是移动速度较慢。这些不同的吸附方式和不同的移动方式构成多种风格的多足式爬壁机器人。
综上所述，国内外现有机器人较多采用真空吸附方式和脚步爬行方式分别进行爬行和越障，但是由于运动缓慢，越障范围小，从而限制了壁面机器人的应用。因而，根据要求，设计一种能实现高效率、可靠爬行，大范围越障的壁面清洁机器人具有重要的意义。
参考文献
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在过去的10年中，在欧美等发达国家已经把太阳能大量的作为新能源的一个获取来源，而我国的太阳能行业的发展也是突飞猛进的，越来越多的企业投入到光伏行业中来，外加国家政策的大力扶植以及地方政府的优惠政策，光伏行业已经成为一个新能源发展的趋势。我国每年大约消耗247513.61897TWH的电能，而只有不到1%的电能来自于太阳能，然而在考虑到实际情况来说我国的太阳能电力能在整个新能源发电能力的30%左右。我国目前的太阳能发电行业在快速发展的阶段，截止2015年年底我国装机并网4158万千瓦，约占到全球的1/5，成为全球第一大装机大国。其中我国太阳能光伏设备平均利用1200小时，而西北部地区太阳能发电利用小时数超过1500小时。
我国的光伏产业在国际光伏市场的刺激下已经从硅材料、器件、生产设备、应用系统等比较完善的产业链。其中组件有薄膜组件和晶硅组件，晶硅组件是现在市场上最成熟的组件，市场占有率达到90%左右。我国生产的组件的设计寿命约为25年，其中要考虑到能量的回收问题，晶硅电池的回收期约为1.59年左右，薄膜电池就比较短约为0.78年，那就意味着在回收期过后剩下的时间都是输出绿色无污染的能源。对于太阳能行业的需求增加，太阳能电池板的地位就比较重要转换效率更是重中之重，然而太阳能电池板的转换效率非常的低只有11%到15%之间，一旦组件表面被灰尘之类的弄脏那么转换效率将会下降的更多，甚至可以达到只有元发电量的30%左右，所以清洁是重中之重。而本装置设计的最终目的就是减少现有太阳能面板的效率损失，系统而高效的对每个太阳能面板表面进行清洗增加电力的产出绿色能源的角度来说，太阳能可说是一种取之不尽并且对环境 无污染的绿色能源。因此针对目前“温室效应“”日益严重的状况， 尽可能地利用太阳能产生生活所需用电，并降低对地球造成的环 境破坏，不失为造福人类的好方法。太阳能板表面洁净会影响其发电效率，但大部分的太阳能板 都装在高处或受光面积大的地方，如果派人力清洗面板，那可说 是一件高成本又危险的工作，如果能于表面装置一个雨刷并且让它可以自动去清扫太阳能面板，就可 省下许多人力、时间与金钱，并产生更多的太阳能电力。
就这样而言发展自动清扫机器人是目前光伏电站解决清洁问题提高清洁效率同时 又能够解放劳动力提高工作效率，将发电损失呢降到最小的一个快速而又简单的方式，现代机器人分为工业机器人和特种机器人，二适用于光伏电站的壁面攀爬机器人属于特种机器人，并且此类型机器人已经投入很多的行业进行实际使用。使用案例比较多发展比较成熟，光伏组件的表面因为是5mm左右的钢化玻璃所以可以参考清洁目前玻璃的机器人设计来进行，幕墙玻璃的清洁危险系数大，工作效率比较低下，清洗的平率也是比较高，而且人工成本比较昂贵。同时还有一个最大的弊端就是人工清洁做不到面面俱到难免会有一些疏漏，这样一来幕墙玻璃清洗不干净特别容易发现而且还很明显，同样光伏组件表面清洗不均匀会导致面板的受热不均，长期发展下去甚至可能会让组件产生热斑，轻则热斑会让组件失去发电能力造成资源浪费，这与我们发展光伏产业的初衷相违背，这样一来我们迫切需要一种可以替代人工完成玻璃清洗任务的智能、安全、高效而又可以循环利用、成本低廉的装置。而壁面机器人就是专门为玻璃幕墙而产生的一款设备，他的使用将会大大的节约我们的劳动力成本，同时提高我们的清洗效率，还可以节约我们资源使用成本，目前淡水资源很紧张，使用避免清洗机器人可以不用受天气影响进行作业，这样也恰好节约可水资源的利用做到一举两得，这对于社会来说，对于环保来说都是不可多得好事。随着面壁清洗机器人的面试解放了一大批高危行业体力劳动者，同时也增加了一个机器人的维修与保养行业这样一来可以有更多的体力劳动者去进行技能升级，适应21世纪科技社会的发展与进步更好的融入这个不断创新的社会。
同时我国也在不断地支持高新技术的发展，著名的863高技术研究计划就明确的把发展智能机器人列为自动化发展方向的主题之一，并且在我们的工程机器人，特种机器人两大领域取得了令人瞩目的成绩，像焊接机器人，攀爬机器人，组装机器人，搬运机器人等等。其中壁面攀爬机器人的作用也越来越让我们所重视。
1.2国内外光伏行业发展现状
随着人类大量使用石油煤炭等不可再生能源进行满足人类身存需求需要的电能，温室效应在逐年严重起来，不可再生能源用一点少一点已经引起全球的关注，最明显的反应就是全球变暖问题。面对这一现状人类想到利用天然的可再生的太阳能清洁资源，目前太阳能行业比较流行也是当前以及未来新能源发展的一个重要方向，特别是在欧美太阳能已经成为最重要的新能源电的来源之一，欧美式目前全球太阳能电力发展最成熟的地区，就以美国为例：太阳能电力已经占到新能源电力的40%以上这个是一个相当乐观的数字。而我国的太阳能行业起步晚技术有差异但是出于高速发展阶段。
1.2.1国外发展现状
就以美国为例，在美国新泽西州的 Petra Solar 公司与当地最大的电力公司合作，正在执行一项2亿美金的项目。提供4千万瓦的太阳能光电功率。他们安装时每天都在加班加点，安装速度按照每周将近1200块的安装速度在有条不紊的进行。并且在与 Public Service Enterprise Group Inc【新泽西州最大的电力公司】通力合作下该太阳能组件板已经在6个城市和300多个农村安装完成。在安装的95000块面板可以正常的提供发电服务，已确保3500户家庭拥有足够的电量进行使用，总发电量约2千万瓦特。
而美国目前太阳能从地域来看加利福利亚州由于其独特的地理位置非常的适合太阳能发电产业的发展。加州的太阳能面板的装机总量在2012年达到了全美的三分之一较比前一年的装机容量增加了一倍，而加州的太阳能行业的发展从全球的实业来看也是名列世界前列。而关于产能方面来看加利福利亚州、北卡罗来纳州、亚利桑那州、新泽西州、纽约和新墨西哥周均走在美国光伏产能的前列。同时也代表了全球太阳能产能行业的最先进的发展地区。同时美国联邦政府以及每个州的政府都出台了相关政策对太阳能行业进行政策上的大力支持，就拿2007年的加州政府来说出台了30亿美元的太阳能发展计划总计10年，此计划的大部分资金都用于太阳能行业发展的奖励和补贴政策，这样一来大大促进了太阳能行业的发展，让越来越的企业加入到太阳能行业的大军中来，这样对于太阳能行业来说无疑是一个很好的消息，同时也是对于全球的人来说也是比较好的消息。减少了不可再生资源的使用，让我们的地球村温室变暖的压力会有所减弱。同时随着太阳能产业的发展将会带动很大一批社会劳动力，将会大大提高人民生活质量提供更多的就业机会，增加工资收入，改善生活水平。2013年底加州太阳能行业岗位达到47233个，2014年较比前一年增加岗位10500个这样的情况无疑对深灰对投资者都是有利。
反观欧洲的太阳能发展也是走在行业的前列，但是就拿德国来说因为天气气候的原因德国的天然条件不是太适合太阳能行业的发展，日照时间仅只有1500小时左右，但是德国政府在太阳能发展这条道路上也是没有放弃，就拿政府在新能源行业的补贴来说太阳能行业已经占到总补贴的一半以上，但是只能够提供3%的用电量这便引起了深灰的之一是否要发展太阳能这个行业，同时随着全球经济的萎靡特别是在欧洲，一大批太阳能产业的公司面临亏损，同时随着中国的太阳能企业的迅速崛起，导致欧洲巨头静茹了一个太阳能寒冬季节，从而也引发了当时著名的光伏反倾销事情的发生。同时德国政府也迫不得已降低了对光伏行业的补贴政策，这样对于投资者来说也产生了担忧，他们害怕随着补贴的降低，他们的成本会越来越高，同时他们也比较担心政府对太阳能电站的建设和审批会比较苛刻。但是从发展前景来看德国的太阳能行业还是可以发展的，著名的欧洲老牌工业制造业强国，国内的用电量缺口比较大，继续需要新能源来代替传统的能源所以说太阳能还是目前没有找到更好的代替能源的一个不二之选。
1.2.2国内发展现状
现在我国的光伏产业在国际光伏市场的刺激下已经从硅材料、器件、生产设备、应用系统等比较完善的产业链。其中组件有薄膜组件和晶硅组件，晶硅组件是现在市场上最成熟的组件，市场占有率达到90%左右。我国生产的组件的设计寿命约为25年，其中要考虑到能量的回收问题，晶硅电池的回收期约为1.59年左右，薄膜电池就比较短约为0.78年，那就意味着在回收期过后剩下的时间都是输出绿色无污染的能源。对于太阳能行业的需求增加，太阳能电池板的地位就比较重要转换效率更是重中之重，然而太阳能电池板的转换效率非常的低只有11%到15%之间，一旦组件表面被灰尘之类的弄脏那么转换效率将会下降的更多，甚至可以达到只有元发电量的30%左右，所以清洁是重中之重。而本装置设计的最终目的就是减少现有太阳能面板的效率损失，系统而高效的对每个太阳能面板表面进行清洗增加电力的产出绿色能源的角度来说，太阳能可说是一种取之不尽并且对环境 无污染的绿色能源。因此针对目前“温室效应“”日益严重的状况， 尽可能地利用太阳能产生生活所需用电，并降低对地球造成的环 境破坏，不失为造福人类的好方法。太阳能板表面洁净会影响其发电效率，但大部分的太阳能板 都装在高处或受光面积大的地方，如果派人力清洗面板，那可说 是一件高成本又危险的工作，如果能于表面装置一个雨刷并且让它可以自动去清扫太阳能面板，就可 省下许多人力、时间与金钱，并产生更多的太阳能电力。截止2015年年底我国装机并网4158万千瓦，约占到全球的1/5，成为全球第一大装机大国。其中我国太阳能光伏设备平均利用光照时间1200小时，而西北部地区太阳能发电利用小时数超过1500小时。
目前我国的组件厂商在全球钱10名中长期占据较大比例的，其中天和、兴业、晶科、协鑫、比亚迪、华为等一些厂家在组件和逆变器这两个光伏产业的最重要的两样东西牢牢占据了全球出货量的龙头。目前我国的光伏产业是最全面的，但是随着我国光伏产业的发展也日益突出了好多问题，例如组件的清洁工作，维护，保养也需要一大批专业的人才，这样我们的教育也要重视光伏行业专业人才的培养。面对清洗这个影响大发电量的问题我们就要善于利用现代先进的科学技术进行解决尽量较少我们的人工成本，提高我们的发电效率。
1.3现有爬壁机器人类型比较分析
随着光伏行业的发展，起一些类的噢诶套设施服务也要全面的完善起来，特别是在太阳能面板的清洁这一方面，我们根据全球机器人的发展和种类中发现，爬壁机器人特别适合光伏组件的清洁工作。爬壁机器人能在任何的墙壁表面工作，他根据以下的三种吸附方式作为工作的保障保障：真空吸附、磁力吸附和推力吸附。其中，真空吸附方式不受被吸附材料的限制，这样一来他就不受材料限制，制作成本比较低，适用范围比较广泛，维修比较方便。避免清洁机器人根据他的用途又可以分为：轮式多足式爬壁机器人、机械手臂+吸盘式多足式爬壁机器人、脚步爬行式多足式爬壁机器人等。轮式多足式爬壁机器人操作灵活，适应性强，移动速度比较快，但是在适用范围上还有一些限制，典型的就是与壁面接触面积小，这样就会导致与表面吸附不牢靠，安全生产系数较低；机械手臂+吸盘式多足式爬壁机器人他的与壁面接触面积比较大，可以适应各种材质的表面特别是玻璃材质，抓力比较牢固，但是同样存在问题，就像他的体积大，不太容易转弯，跨越障碍的能力比较差；脚步爬行式爬壁机器人，他的负载能力惊人，操作比较灵活，跨越障碍比较能力突出，但是移动速度较慢。这些不同的吸附方式和不同的移动方式构成多种风格的多足式爬壁机器人。
综上所述，国内外现有机器人较多采用真空吸附方式和脚步爬行方式分别进行爬行和越障，但是由于运动缓慢，越障范围小，从而限制了壁面机器人的应用。因而，根据要求，设计一种能实现高效率、可靠爬行，大范围越障的壁面清洁机器人具有重要的意义。
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