本實用新型涉及一種工業(yè)機器人，特別是一種太陽能電池自動定日跟蹤機器人，本機器人通過數(shù)學建模于機械聯(lián)動機構(gòu)中，采用人工智能時間區(qū)域控制運行、原智能機械工位自動執(zhí)行調(diào)節(jié)，可保證太陽能電池板精確按照天體自然運行規(guī)律，在一年四季的每一天白晝中的每一刻自動跟隨太陽移動，保持太陽光線始終與太陽能電池板垂直，提高太陽通電池板的發(fā)電產(chǎn)能。

背景技術(shù)：

目前太陽能電池板在室外安裝大多采用固定式，即太陽能電池板的受光面處于朝陽方向，所謂朝陽是指以安裝地春分、秋分當日白天中午處于太陽光線直射狀態(tài)；但是平日里，或上午和下午，特別是早晨太陽初升或近傍晚太陽西下時，太陽光線與太陽能電池板的角度偏離較大，發(fā)電效率低，早晨到中午時間段太陽能電池板的發(fā)電效率逐漸提高，中午到晚上太陽能電池板的發(fā)電效率逐漸降低；況且,自然界太陽光的入射角,是隨著冬至——春分——夏至——秋分——冬至的節(jié)氣變化而每天變化的,這樣,就造成現(xiàn)有固定式安裝的太陽能電池板,對太陽旋轉(zhuǎn)角和俯仰角的嚴重失真,這也造成了現(xiàn)有太陽能電池板發(fā)電效率的降低；而現(xiàn)有的定日跟蹤器多為兩軸分控式,其弊端是；成本高、故障率高、控制復雜、結(jié)構(gòu)整合效果差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種可使太陽能電池板始終與太陽光線角度保持垂直、提高太陽能電池板發(fā)電效率的一維控制、多維聯(lián)動的太陽能電池自動定日跟蹤機器人，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本實用新型的太陽能電池自動定日跟蹤機器人，包括主體蝸輪立架，在主體蝸輪立架的上端加工有蝸輪齒，在主體蝸輪立架上端通過轉(zhuǎn)動軸承轉(zhuǎn)動連接有旋轉(zhuǎn)外殼體，旋轉(zhuǎn)外殼體套裝在主體蝸輪立架的外側(cè)；在旋轉(zhuǎn)外殼體上位于背日側(cè)壁開孔處通過軸承支撐有與固定主體蝸輪立架上的蝸輪齒相嚙合的傳動蝸桿軸，傳動蝸桿軸的端頭通過齒輪傳動機構(gòu)與步進電機的輸出軸相接，步進電機固定連接在旋轉(zhuǎn)外殼體上；

在旋轉(zhuǎn)外殼體的對日方向的兩側(cè)對稱設(shè)有圓透孔，圓透孔內(nèi)設(shè)有外伸軸，每個外伸軸的外端部通過花健連接有俯仰旋轉(zhuǎn)法蘭，外端頭螺紋連接有法蘭鎖緊螺母，俯仰旋轉(zhuǎn)法蘭連接有太陽能電池板，外伸軸的內(nèi)端頭為俯仰旋轉(zhuǎn)齒輪；

在主體蝸輪立架下端柱狀外壁表面加工有螺紋，且其上加工有四個均勻分布的豎直向燕尾槽，主體蝸輪立架以四個燕尾槽對應東西南北四個方向在空間定位固定；東西方向的兩側(cè)燕尾槽內(nèi)配有棘輪托架座，棘輪螺母與主體蝸輪立架螺紋連接，并棘輪螺母套在棘輪托架座上，棘輪托架座的外端部插入筒狀的螺旋升降滑槽上，螺旋升降滑槽罩在主體蝸輪立架外側(cè)；在旋轉(zhuǎn)外殼體的內(nèi)側(cè)豎向槽內(nèi)設(shè)有與俯仰旋轉(zhuǎn)齒輪相嚙合的滑銷推轉(zhuǎn)齒條，滑銷推轉(zhuǎn)齒條的端頭插入螺旋升降滑槽上的曲線滑槽內(nèi)；在主體蝸輪立架南北方向的燕尾槽內(nèi)配有棘輪爪托架座，棘輪爪托架座外部自螺旋升降滑槽上的孔伸出，并在棘輪爪托架座外部的中間位置設(shè)有雙向棘爪，雙向棘爪由雙向棘爪體和中柱轉(zhuǎn)軸以及緊固螺釘組成，中柱轉(zhuǎn)軸的上下兩端分別插入棘輪爪托架座上的上下長槽內(nèi)，雙向棘爪與棘輪爪托架座之間設(shè)有對稱的棘爪復位拉簧和棘爪復位扭簧，棘爪復位扭簧和棘爪復位拉簧使得中柱轉(zhuǎn)軸的上下兩端，緊緊拉壓靠在棘輪爪托架座的上下長槽中心的等徑圓壁處，雙向棘爪與棘輪螺母外側(cè)的棘輪齒相配；在滑銷推轉(zhuǎn)齒條上有錐面，該錐面與雙向棘爪的端頭相配。

所述的太陽能電池板通過電池連接架與所述的俯仰旋轉(zhuǎn)法蘭固定連接。

本實用新型的太陽能電池自動定日跟蹤機器人，無論是一年中的任何一天的上午、中午還是下午，運行時可始終保持太陽能電池板垂直于太陽光線，明顯提高太陽能電池板的發(fā)電效率。

附圖說明

圖1是本實用新型具體實施方式的主視剖面圖；

圖2是圖1所示的俯視剖面圖；

圖3是圖1所示的左視剖視示意圖；

圖4是圖1所示的B向局部剖視示意圖；

圖5是圖4所示的C-C剖視示意圖；

圖6是螺旋升降滑槽展開示意圖。

具體實施方式

如圖1、2、3、4所示：5為管狀法蘭式主體蝸輪立架，可通過下端頭螺紋固定于堅固在基礎(chǔ)地面的立柱端頭或中間，四個燕尾槽對應東西南北四個方向在空間定位固定。在主體蝸輪立架5上通過轉(zhuǎn)動軸承7轉(zhuǎn)動連接有筒狀的旋轉(zhuǎn)外殼6，旋轉(zhuǎn)外殼6套裝在主體蝸輪立架5的外側(cè)，使旋轉(zhuǎn)外殼6可相對于主體蝸輪立架5轉(zhuǎn)動，具體的結(jié)構(gòu)如下：主體蝸輪立架5上方軸肩處設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承7，旋轉(zhuǎn)外殼6上端內(nèi)側(cè)周邊使旋轉(zhuǎn)外殼體6可相對于固定蝸輪5轉(zhuǎn)動，即保證了旋轉(zhuǎn)外殼6可相對于主體蝸輪立架5轉(zhuǎn)動。

在旋轉(zhuǎn)外殼體6的背日側(cè)壁開孔處通過軸承和軸承座支撐有與固定蝸輪5相嚙合的傳動蝸桿軸4，該軸承座與旋轉(zhuǎn)外殼體6可為一體結(jié)構(gòu)或焊接固定，傳動蝸桿軸4位于主體蝸輪立架5固定于基礎(chǔ)地面后的背日方向，即主體蝸輪立架5的北半側(cè)。傳動蝸桿軸4的端頭通過電機齒輪2和輸入齒輪3組成的傳動機構(gòu)與步進電機1的輸出軸相連接，步進電機1固定連接在旋轉(zhuǎn)外殼體6上。步進電機1運行時，可通過齒輪傳動機構(gòu)帶動傳動蝸桿軸4旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)外殼6即可相對于主體蝸輪立架5轉(zhuǎn)動。

如圖1、4：在旋轉(zhuǎn)外殼體6的對日方向的正交兩側(cè)位置對稱設(shè)有圓透孔，在圓透孔內(nèi)設(shè)有外伸軸。

如圖4：每個外伸軸的外端部通過花健連接有俯仰旋轉(zhuǎn)法蘭16，外端頭螺紋連接有法蘭鎖緊螺母17，俯仰旋轉(zhuǎn)法蘭16通過電池連接架18與太陽能電池板19連接。外伸軸的內(nèi)端頭為俯仰旋轉(zhuǎn)齒輪9。

如圖1、3、4、5：在主體蝸輪立架5下端柱狀外壁表面加工有螺紋，且其上加工有四個均勻分布的豎直向燕尾槽。主體蝸輪立架5以四個燕尾槽對應東西南北四個方向在空間定位固定；東西方向的兩側(cè)燕尾槽內(nèi)配有棘輪托架座15，棘輪螺母12與主體蝸輪立架5螺紋連接，并棘輪螺母12套在棘輪托架座15上，棘輪托架座15的外端部插入筒狀的螺旋升降滑槽10上，棘輪螺母12的棘輪齒外徑略小于螺旋升降滑槽10的內(nèi)徑，二者為間隙配合，螺旋升降滑槽10的徑向定位可由棘輪螺母12外徑或四個燕尾槽中的棘輪托架座15和棘輪爪托架座11共同決定；螺旋升降滑槽10罩在主體蝸輪立架5外側(cè)。在旋轉(zhuǎn)外殼體6的內(nèi)側(cè)豎向槽內(nèi)設(shè)有與俯仰旋轉(zhuǎn)齒輪9相嚙合的滑銷推轉(zhuǎn)齒條8，滑銷推轉(zhuǎn)齒條8的端頭插入螺旋升降滑槽10上的曲線滑槽內(nèi)。在南北方向的燕尾槽內(nèi)配有棘輪爪托架座11，棘輪爪托架座11外部自螺旋升降滑槽10上的孔伸出，并在棘輪爪托架座11外部的中間位置設(shè)有雙向棘爪14，雙向棘爪14由雙向棘爪體14a和中柱轉(zhuǎn)軸14b以及緊固螺釘組成，中柱轉(zhuǎn)軸14b的上下兩端分別插入棘輪爪托架座11的上下長槽內(nèi)，雙向棘爪14與棘輪爪托架座11之間設(shè)有對稱的棘爪復位扭簧13a和棘爪復位拉簧13b，棘爪復位扭簧13a和棘爪復位拉簧13b使得中柱轉(zhuǎn)軸14b的上下兩端，緊緊拉、壓靠在棘輪爪托架座11的上下長槽中心的等徑圓壁處，雙向棘爪14通過旋入螺旋升降滑槽10此處的滑槽鏤空部分與棘輪螺母12外側(cè)的棘輪齒相配；在滑銷推轉(zhuǎn)齒條8上有錐面，該錐面與雙向棘爪14的兩側(cè)后端頭相配。

工作過程如下：安裝后，設(shè)定好本跟蹤器工作的時域，步進電機1與電控裝置相接，由時間控制器，控制系統(tǒng)的整體運行，早晨七點（可設(shè)定），跟蹤器面對東方，隨著太陽的升起，步進電機1接受指令信號發(fā)生轉(zhuǎn)動，并通過齒輪傳動機構(gòu)（電機齒輪2和輸入齒輪3）使轉(zhuǎn)動蝸桿4也隨之轉(zhuǎn)動，由于與轉(zhuǎn)動蝸桿4嚙合的主體立架蝸輪5是固定不動的，就使得與轉(zhuǎn)動蝸桿4轉(zhuǎn)動連接的旋轉(zhuǎn)外殼體6在蝸輪5上做圓周轉(zhuǎn)動，即旋轉(zhuǎn)外殼6相對于固定主體立架蝸輪5轉(zhuǎn)動，這樣，太陽能電池19就能夠隨著旋轉(zhuǎn)外殼體6的轉(zhuǎn)動而完成平面上的對太陽的旋轉(zhuǎn)跟蹤。與此同時，滑銷推轉(zhuǎn)齒條8在徑向插入螺旋升降滑槽10的前端銷頭柱的作用下，在隨著旋轉(zhuǎn)外殼體6轉(zhuǎn)動的同時，也沿著旋轉(zhuǎn)外殼體6側(cè)日側(cè)內(nèi)壁的豎直長方形滑道向上或下緩慢滑動，而與設(shè)置在滑銷推轉(zhuǎn)齒條8內(nèi)側(cè)的齒條相嚙合的俯仰旋轉(zhuǎn)齒輪9會隨之發(fā)生轉(zhuǎn)動，伸出旋轉(zhuǎn)外殼體6的俯仰旋轉(zhuǎn)齒輪9另一端又與俯仰旋轉(zhuǎn)法蘭16成花鍵配法蘭鎖緊螺母17的固定連接、俯仰旋轉(zhuǎn)法蘭16又與太陽能電池板19相連接，這樣，當俯仰旋轉(zhuǎn)齒輪9轉(zhuǎn)動時，俯仰旋轉(zhuǎn)法蘭16和太陽能電池板19也就隨之一起轉(zhuǎn)動了；在旋轉(zhuǎn)半周的過程中，滑槽高度的變化，就變成了太陽能電池板19對日角度的變化，到下午五點時（可設(shè)定），跟蹤過程結(jié)束，完成了一天中對日光的水平和俯仰角度的兩維定日跟蹤。一天中，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動到下午五點至六點，或回轉(zhuǎn)至早晨的初始狀態(tài)時的早七點至六點，滑銷推轉(zhuǎn)齒條8轉(zhuǎn)動到螺旋升降滑槽10的螺旋槽平直時段的鏤空透孔處，此時系統(tǒng)可根據(jù)當前是“冬至——夏至”周期還是“夏至——冬至”周期，選擇是否在此工位調(diào)節(jié)下一工作日的太陽能電池板19的對日跟蹤軌跡，如選擇調(diào)節(jié)，系統(tǒng)則會繼續(xù)向該方向轉(zhuǎn)動一定角度，進入下午五點至六點時域，隨著滑銷推轉(zhuǎn)齒條8沿滑槽的移動，其前端銷頭柱的后段斜面漸近并擠壓到雙向撥轉(zhuǎn)棘爪14，在與棘爪復位拉簧13 a和棘爪復位扭簧13b的共同作用下，使雙向撥轉(zhuǎn)棘爪14a和階梯中柱轉(zhuǎn)軸14b沿軸心偏轉(zhuǎn)，其結(jié)果，使得擠壓側(cè)撥轉(zhuǎn)棘爪14的棘爪與棘輪螺母12完全齒合，而呈三角形階梯中柱轉(zhuǎn)軸14b的一邊恰好與爪托架座11上滑槽后壁貼合，撥轉(zhuǎn)棘爪14被限制轉(zhuǎn)動；滑銷推轉(zhuǎn)齒條8繼續(xù)隨系統(tǒng)平面轉(zhuǎn)動，克服棘爪復位拉簧13a的拉力，推動雙向撥轉(zhuǎn)棘爪14按棘輪爪托架座11上設(shè)定的滑槽軌跡移動，并推動棘輪螺母12剛好轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動一個齒角；由于棘輪螺母12傳動螺紋固定在主體立架蝸輪5下端柱狀外壁表面，所以，棘輪螺母12的轉(zhuǎn)動，使得棘輪螺母12帶動夾持它的棘輪爪托架座11和棘輪托架座15以及由它們固定螺旋升降滑槽10共同沿主體立架蝸輪5下端柱狀外壁表面上的燕尾滑槽，豎直向上或向下產(chǎn)生移動，使得螺旋升降滑槽10的滑槽軌道高度整體上或下移，基于俯仰旋轉(zhuǎn)法蘭16和太陽能電池板19的旋轉(zhuǎn)軸心高度不變，滑槽軌道高度的變化直接導致俯仰旋轉(zhuǎn)齒輪9隨之發(fā)生轉(zhuǎn)動和太陽能電池板19每天定日跟蹤初始角度的變化；比如，冬至和夏至時早晨七點的陽光對地面的入射角是不同的。當系統(tǒng)轉(zhuǎn)過設(shè)定時域時，系統(tǒng)默認調(diào)節(jié)完畢，系統(tǒng)反轉(zhuǎn)，滑銷推轉(zhuǎn)齒條8隨系統(tǒng)返回，雙向撥轉(zhuǎn)棘爪14失去滑銷推轉(zhuǎn)齒條8的擠壓力并在棘爪復位扭簧13b和棘爪復位拉簧13a的拉力作用下旋轉(zhuǎn)、移動復位，回到棘輪齒間的初始位置，系統(tǒng)回到下一個工作日的起點。如在另一周期下，返回的系統(tǒng)在早七點到早六點的調(diào)節(jié)時域上，一對徑向設(shè)置的滑銷推轉(zhuǎn)齒條8中的另一個，從相反方向上推動雙向撥轉(zhuǎn)棘爪14反轉(zhuǎn)，棘輪螺母12隨之反轉(zhuǎn)，系統(tǒng)完成和上一周期呈反向的調(diào)節(jié)過程。周而復始，循回不斷。本跟蹤器通過數(shù)學建模于機械聯(lián)動結(jié)構(gòu)中，其機理高度契合太陽天體的運行機理，可保持太陽能電池板19始終與太陽光線相互垂直，提高了太陽能電池板19的發(fā)電效率。