การพัฒนาหุ่นยนต์ทำความสะอาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์อัจฉริยะ Development of The Smart Photovoltaic Panel Cleaning Robot

Abstract

งานวิจัยนี้ทำการออกแบบและพัฒนาหุ่นยนต์ทำความสะอาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์อัจฉริยะ โดยมีกลไกการทำงานแบบผสมระหว่างแบบเคลื่อนที่ด้านข้างด้วยรางกับแบบเคลื่อนที่อิสระขึ้น-ลงของชุดแปรงปัดด้วยสลิง หุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นนี้ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino UNO ในการควบคุมกลไกหลักภายในหุ่นยนต์ เช่น ชุดแปรงปัด ปั๊มพ่นละอองน้ำ รวมถึงระบบขับเคลื่อนต่างๆ โดยผู้ใช้สามารถควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ได้ทั้งในโหมดควบคุมแบบอัตโนมัติและโหมดควบคุมด้วยมือ ผ่านโทรศัพท์มือถือโดยใช้แอพพลิเคชัน Blynk เชื่อมต่อผ่าน Node MCU ESP8266 ผลการทดสอบการทำงานแสดงให้เห็นว่า หุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้น มีความเร็วในการทำความสะอาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีการเอียง 15 องศา ที่อัตราประมาณ 2.19 นาทีต่อตารางเมตร โดยใช้กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยประมาณ 1.40 วัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตร และเพื่อแสดงให้เห็นสมรรถนะในการทำความสะอาดของหุ่นยนต์นั้น ได้กำหนดกรณีศึกษาโดยให้หุ่นยนต์ทำความสะอาดแผงเซลล์อาทิตย์ที่มีความสกปรก 3 ระดับ คือ สกปรกมาก ปานกลางและน้อย ในช่วงเวลาที่มีความเข้มแสงใกล้เคียงกัน ซึ่งผลการทดสอบแสดงให้เห็นถึงสมรรถนะในการทำความสะอาดของหุ่นยนต์ที่ค่อนข้างดี โดยพิจารณาได้จากกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ก่อนและหลังทำความสะอาดของทั้ง 3 ระดับ มีค่าใกล้เคียงกัน

This research has designed and developed a smart photovoltaic panel cleaning robot. It has a working mechanism that combines a robot side movement with rails and a cleaning brush up-down movement with the sling. The smart robot uses an Arduino UNO microcontroller to control the main mechanisms, such as a cleaning brush, a water spray pump, and whole robot movement systems. Users can operate the robot in both automatic and manual control modes via mobile phone by using Blynk application connected via Node MCU ESP8266. The functional test results show the smart robot cleans photovoltaic panels with a tilt angle of 15 degrees at a rate of approximately 2.19 minutes per square meter using an average power consumption of approximately 1.40 watt-hours per square meter. A case study was given on the smart robot cleaning solar panels with three levels of dirtiness: very dirty, medium, and low. During the period of similar light intensity, the test results showed relatively good cleaning performance of the robot, considering the power generated by the solar panels before and after cleaning. All three levels were approximately the same.

Keywords: หุ่นยนต์ทำความสะอาด; เซลล์แสงอาทิตย์; ระบบอัจฉริยะ; อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง; Cleaning robots; Solar cells; Smart systems; Internet of things