[发明专利]机器人定日镜系统和操作方法

说明书

相关申请

本申请要求2010年7月15日递交的美国临时申请号61/364,729以及2010年12月3日递交的美国临时申请号61/419,685的优先权，通过引用的方式将它们整体并入本文。本申请涉及美国实用申请13/118,274，通过引用的方式将它整体并入本文。

技术领域

本发明涉及太阳能追踪和校准设备，并且具体地涉及用于需要持续的重定位以维持与太阳对准的光电、聚光光电、以及聚光太阳能热力系统的追踪系统。

背景技术

为了尝试降低太阳能的价格，已经做出了关于降低用于精确地重定位并且校准具有两个自由度的表面的成本的许多开发。在聚光太阳能热力系统中，定日镜阵列利用双轴重定位机构，通过使得定日镜的法向量将当前太阳位置和目标之间的角二等分，将日光重定向到中央塔。从中央塔生成的热量然后可用于创建用于工业应用的蒸汽或者用于公用电网的电力。

聚光光电(CPV)系统利用双轴机构的优点以便实现这样一种位置，其中在该位置中CPV表面的法向量与太阳能位置向量重合。当CPV表面与太阳对齐时，内部光学能够将日光聚光到小型高效光电池。

双轴定位系统还允许平板光电(PV)系统通过太阳能追踪产生更多功率。与固定倾斜系统相比，双轴PV系统每年多产生35-40％的能量。虽然该能量生产增加看起来是有吸引力的，但是当前技术通过将总系统资金和维护成本增加40-50％，而边际化双轴太阳能追踪的价值。

对于控制并且校准单独的表面的问题的传统的技术方案落入以下三个主要类别之一：主动单独致动、模块或镜子成组以及被动控制。在主动单独致动模型中，每个双轴系统需要两个电动机、微处理器、备用电源、现场接线以及用于控制并且校准每个表面的电子系统。此外，全部组件必须具有20年以上的寿命并且该系统需要针对严苛安装环境密封。在分散用于控制单独的表面的固定成本的尝试中，单独致动范例中的常规工程师的思想是建立150平方米(m²)的定日镜和225平方米的PV/CPV追踪器。虽然控制成本在该尺寸被降低，但是大的追踪器要承受增加的钢铁、地基和安装要求。

另一种方法尝试通过用缆绳或机械链接将多个表面一起结成群来解决该固定控制成本问题。虽然这有效地分散电动机致动成本，但是其对于陆地等级提出严格的要求，极大地复杂化安装过程，并且由于该机械链接的必要的坚硬度招致更大的钢铁花费。由于恒定的地面安置和在制造和安装中的不完美性，定日镜和CPV系统需要单独的调整，这增加系统复杂度和维护成本。

当与单独致动或结群系统相比时，利用液压、双金属带或仿生材料来追踪太阳的被动系统被限于平板光电应用并且表现不佳。此外，这些系统不能够执行用于针对能量产出和地面覆盖比率优化太阳能场的回溯算法。

发明内容

一种用于响应于多个太阳能表面调整轮的运动来控制多个太阳能表面的位置的机器人控制器，每个太阳能表面具有对应的太阳能表面调整轮，该机器人控制器位于轨道上，该机器人控制器包括：处理单元；被可通信地耦合到该处理单元以用于确定该机器人控制器的位置的位置确定单元；用于响应于来自该处理单元的指示沿该轨道移动该机器人控制器的驱动系统；用于确定用于该多个太阳能表面调整轮的第一太阳能表面调整轮的第一调整参数的调整确定系统；以及用于基于该第一调整参数来调整该第一太阳能表面调整轮的接合系统。

本文示出并且描述了本发明的具体的实施方式和应用，将要理解，本发明不限于本文所公开的精确构造和组件，并且在不脱离权利要求中所述的本发明的精神和范围的前提下，可以在本发明的方法和装置的配置、操作和细节中做出各种改进，改变和变形。

在一个实施方式中，可以结合定日镜或太阳能追踪器使用本发明，其中定日镜或太阳能追踪器的微处理器、方位角驱动、仰角驱动、中央控制系统和接线被去除。通过消除这些组件，与常规系统相比允许极大的成本降低，并且创建第四致动范例：具有主动的被动机器人控制。在该模式中，单个机器人控制器承担用于在3D空间中校准并且调整两个或更多个太阳能表面的功能职责。